Deslizamientos

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MOVIMIENTOS EN MASA
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Deslizamientos

  1. 1. 1. FUNDAMENTOS SOBRE DESLIZAMIENTOS. M. Sc. Rolando Mora Chinchilla Los movimientos en masa son procesos de la Geodinámica Externa, los cuales modifican las diferentes formas del terreno. Los deslizamientos, a su ves, son la principal manifestación de los movimientos en masa. Los deslizamientos, como todos los movimientos en masa, involucran el movimiento, pendiente abajo, de los materiales que componen la ladera (Fig. 1.1) bajo la influencia de la gravedad y pueden ser disparados por lluvias, sismos y actividad humana. Fig. 1.1 Deslizamiento Arancibia (1993) (foto R. Mora) 1.1 TIPOS DE MOVIMIENTOS. Los deslizamientos pueden ocurrir como: caídas, basculamientos, separaciones laterales, deslizamientos o flujos. Caídas: masas desprendidas de pendientes muy fuertes o escarpes, que se mueven en caída libre, dando tumbos (saltos) o ruedan ladera abajo (Fig. 1.2). Fig. 1.2 Caída de rocas (Varnes, 1978). Basculamientos: rotación de uno o más elementos alrededor de un punto pivote (Fig. 1.3). Fig. 1.3 Basculamiento de columnas de roca (Varnes, 1978) Separaciones laterales: movimiento de extensión lateral acompañado por fracturamiento cortante o tensional (Fig. 1.4). Fig. 1.4 Separación lateral (Varnes, 1978) Deslizamientos: desplazan masas a lo largo de uno o más planos discretos. Pueden ser rotacionales o translacionales en su movimiento. El movimiento rotacional se da donde la superficie de ruptura es curva, la masa rota hacia atrás alrededor de un eje paralelo a la ladera (Fig. 1.5). Fig. 1.5 Deslizamiento rotacional (Skinner & Porter, 1992) El movimiento translacional se da cuando la superficie de ruptura es más o menos planar
  2. 2. o suavemente ondulante y la masa se mueve paralela a la superficie del terreno (Fig. 1.6). Fig. 1.6 Deslizamiento translacional (Skinner & Porter, 1992) Flujos: masas que se mueven como unidades deformadas, viscosas, sin un plano discreto de ruptura (Fig. 1.7). Fig. 1.7 Flujo de detritos (Skinner & Porter, 1992) Algunos deslizamientos pueden presentar más de un tipo de movimiento, en este caso se describen como complejos. 1.2 TIPOS DE MATERIALES. Los deslizamientos pueden involucrar desplazamientos en roca, suelo o una combinación de ambos. Roca se refiere a la roca dura o firme, la cual se encontraba intacta y en su sitio antes del movimiento Suelo se entiende como un conjunto de partículas sueltas, no consolidadas o roca pobremente cementada o agregados inorgánicos. El suelo puede ser residual (formado en el sitio) (Fig. 1.8) o material transportado. El suelo se puede describir como detritos (suelo de grano grueso) o suelo propiamente dicho (suelo de grano fino). El detrito es un suelo con un 20 a 80% de fragmentos mayores de 2 mm. Suelo fino es el que está compuesto de más del 80% de fragmentos menores de 2 mm. Zona A: arena, limo y arcilla sin estructura. Pueden encontrarse bloques en la superficie Zona B: material residual con bloques de roca. El porcentaje de roca es menor del 50%. Los bloques son redondeados y no se encuentran interconectados Zona C: Bloques de roca con material residual a lo largo de las discontinuidades. El porcentaje de roca es de 50-90% y los bloques son angulares y se encuentran interconectados Zona D: Más de 90% de roca. Poco material residual a lo largo de las discontinuidades, las que pueden encontrarse manchadas con óxidos de hierro Fig. 1.8 Perfil idealizado de suelo residual (Ruxton & Berry, 1957) 1.3 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Ruxton, B.P. & Berry, L., 1957: Weathering of granite and associated erosional features in Hong Kong. Bulletin of the Geological Society of America, vol. 68, pp 1263-1291. Skinner, B.J. & Porter, S.C., 1992: The Dynamic Earth: an introduction to physical geology. II edition, John Wiley & Sons, Inc. New York. 570 p.p. Varnes, D.J., 1978: Slope Movement: Types and Proceses. In Scuster & Krizek, 1978: Landslides: Analysis and Control. Special report 176. Transportation Research Board, Comisión on Sociotechnical Systems, National Research Council. National Academy of Sciences, Washungton, D.C. 234 p.p.
  3. 3. 2. LAS PARTES DE UN DESLIZAMIENTO. M.Sc. Rolando Mora Chinchilla 2.1 NOMENCLATURA DE LOS DESLIZAMIENTOS. Debido a que un deslizamiento involucra una masa de suelo o roca moviéndose ladera abajo, este puede ser descrito con base en las diferencias entre la masa que forma el deslizamiento y la ladera que no ha fallado. La ladera que no ha fallado se puede definir como la superficie original de terreno. Esta es, a su vez, la superficie que existía antes de que el movimiento se diera (Fig. 2.1). Si esta es la superficie de un deslizamiento antiguo, el hecho debe resaltarse, pues se trata de una reactivación del deslizamiento. Fig. 2.1 Deslizamiento Quebradas, Santa Ana, Costa Rica, se aprecia la superficie original del terreno (Foto R. Mora). La masa que se ha movido se conoce como el material desplazado, es decir, es el material que se ha movido de su posición original en la ladera. El mismo pude encontrarse en un estado deformado o no deformado (Fig. 2.2). El material desplazado sobreyace dos sectores distintos. El sector de pérdida es el área dentro de la cual el material desplazado descansa bajo la superficie original del terreno y está definido por la superficie de ruptura (Fig. 2.3). En el caso de que no quede material sobre la superficie de ruptura o donde ha ocurrido flujo en vez de ruptura, es más conveniente utilizar el término área fuente. El sector de acumulación es el área donde el material desplazado descansa sobre la superficie del terreno (Fig. 2.3). Este sector es definido por la superficie de separación subyacente, la cual separa el material desplazado del material estable, en el cual no se ha desarrollado ruptura alguna. En algunas ocasiones es mejor llamar a este sector área de depositación. Fig. 2.2 Material desplazado en estado deformado, deslizamiento Tapezco, Santa Ana, Costa Rica (Foto R. Mora). Fig. 2.3 Nomenclatura de un deslizamiento (Varnes, 1978) 2.2 PARTES DE UN DESLIZAMIENTO. Corona: sector de la ladera que no ha fallado y localizada arriba del deslizamiento. Puede presentar grietas, llamadas grietas de la corona. Escarpe principal: superficie de pendiente muy fuerte, localizada en el límite del deslizamiento y originada por el material desplazado de la ladera. Si este escarpe se proyecta bajo el material desplazado, se obtiene la superficie de ruptura. Escarpe menor: superficie de pendiente muy fuerte en el material desplazado y producida por el movimiento diferencial dentro de este material. Superficie original del terreno Material desplazado Sector de pérdida Superficie de ruptura Sector de acumulaci
  4. 4. Punta de la superficie de ruptura: la intersección (algunas veces cubierta) de la parte baja de la superficie de ruptura y la superficie original del terreno. Cabeza: la parte superior del material desplazado a lo largo de su contacto con el escarpe principal. Tope: el punto más alto de contacto entre el material desplazado y el escarpe principal. Cuerpo principal: la parte del material desplazado que sobreyace la superficie de ruptura localizada entre el escarpe principal y la punta de la superficie de ruptura. Flanco: lado del deslizamiento Pie: la porción de material desplazado que descansa ladera abajo desde la punta de la superficie de ruptura Dedo: el margen del material desplazado más distante del escarpe principal. Punta: el punto en el pie más distante del tope del deslizamiento. Fig. 2.4 Partes de un deslizamiento (Varnes, 1978). 2.3 OTRAS CARACTERÍSTICAS DE UN DESLIZAMIENTO. Algunas veces se torna necesario describir el crecimiento de un deslizamiento. Se sugieren algunos términos en función de cómo la ruptura se propaga en relación con la dirección de movimiento. Ruptura retrogresiva: ampliación del deslizamiento en la dirección opuesta a su movimiento. Ruptura en avance: ampliación del deslizamiento en la dirección del movimiento. Donde la ampliación se da en ambas direcciones, se utiliza el término progresivo. Movimiento simple: movimiento rotacional o translacional de una masa individual a lo largo de una superficie de ruptura particular (Fig. 2.5). Fig. 2.5 Movimiento simple (Hutchinson, 1968). Movimiento múltiple: una o más masas con el mismo tipo de movimiento a lo largo de dos o más superficies de ruptura distintas (Fig. 2.6). Fig. 2.6 Movimiento múltiple (Hutchinson, 1968). Si un movimiento múltiple se desarrolla a lo largo de un período de tiempo, se utiliza el término movimiento sucesivo (Fig. 2.7). Fig. 2.7 Movimiento sucesivo (Hutchinson, 1968). 2.4 TÉRMINOS RELACIONADOS CON EL CONTENIDO DE HUMEDAD. Seco: no hay humedad visible Coro naEscarpe principalEscarp e Punta de la superficie de ruptura Cabeza Tope Cuerpo principal Flanco Pie Dedo Punta
  5. 5. Húmedo: contiene algo de agua pero no en estado libre, se comporta como un sólido plástico y no como un fluido. Mojado: contiene suficiente agua para comportarse como un fluido, el agua fluye del material o forma depósitos significativos (charcas, lagunas). Muy mojado: contiene suficiente agua para fluir como un líquido viscoso en pendientes bajas. 2.5 TÉRMINOS RELACIONADOS CON LA VELOCIDAD DE MOVIMIENTO. La velocidad de movimiento de los deslizamientos varía desde extremadamente lenta (menos de 0.06 m/año) a extremadamente rápida (3 m/s). 2.6 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. Hutchinson, J.N., 1968: Mass Movement. In The Enciclopedia of Geomorphology (Fairbridge, R.W., ed., Reinhold Book Corp., New York, pp. 688-696. Varnes, D.J., 1978: Slope Movement: Types and Proceses. In Scuster & Krizek, 1978: Landslides: Analysis and Control. Special report 176. Transportation Research Board, Comisión on Sociotechnical Systems, National Research Council. National Academy of Sciences, Washungton, D.C. 234 p.p.
  6. 6. 3. CLASIFICACIÓN DE LOS DESLIZAMIENTOS. M. Sc. Rolando Mora Chinchilla Los deslizamientos son clasificados con base en diferentes características de acuerdo a varios esquemas de clasificación. Los esquemas varían de acuerdo con el propósito de la clasificación. La aplicación de los términos de una clasificación aceptada, facilita la comunicación y contribuye al desarrollo de generalizaciones válidas sobre la ocurrencia de los diferentes tipos de deslizamientos. Algunos investigadores cuestionan la utilidad de los esquemas de clasificación, debido a las variaciones entre deslizamientos individuales o a la falta de cuantificación a la hora de definir subcategorías discretas. Una de las clasificaciones más comúnmente utilizadas es la de Varnes (1978) (Cuadro 3.1), la cual utiliza el tipo de movimiento y la naturaleza del material. Posteriormente, la geometría, el movimiento y otras características son empleadas para definir subcategorías discretas. Cuadro 3.1:Clasificación de los deslizamientos (Varnes, 1978). Tipo de material SueloTipo de movimiento Roca De grano grueso De grano fino Caídas Caídas de rocas Caídas de detritos Caídas de suelos Basculamientos Basculamiento de rocas Basculamiento de detritos Basculamiento de suelos Rotacionales Deslizamiento rotacional de rocas Deslizamiento rotacional de detritos Deslizamiento rotacional de suelos Deslizamientos Translacionales Deslizamiento translacional de rocas Deslizamiento translacional de detritos Deslizamiento translacional de suelos Separaciones laterales Separación lateral en roca Separación lateral en detritos Separación lateral en suelos Flujos Flujo de rocas Flujo de detritos Flujo de suelos Complejos Combinación de dos o más tipos
  7. 7. 3.1 CAÍDAS. Todas las caídas se inician con un desprendimiento de suelo o roca de una ladera muy empinada, a lo largo de una superficie en la que poco o ningún desplazamiento cortante se desarrolla (Cruden & Varnes, 1996) (Fig. 3.1). El material desciende en caída libre, saltando o rodando, el movimiento es de muy rápido a extremadamente rápido (Cruden & Varnes, 1996) (Fig. 3.1). Solo cuando la masa desplazada es socavada, las caídas son precedidas por pequeños deslizamientos o movimientos de basculamiento que separan el material de la masa no perturbada (Cruden & Varnes, 1996). Socavamiento ocurre típicamente en suelos cohesivos o rocas al pie de escarpes que sufren el ataque de las olas o debido a la erosión de márgenes de ríos. Fig. 3.1 Caída de rocas (Varnes, 1978) 3.2 BASCULAMIENTOS. Un basculamiento es la rotación hacia adelante (afuera) de una masa de suelo o roca, alrededor de un punto o eje bajo el centro de gravedad de la masa desplazada (Cruden & Varnes, 1996) (Figs. 3.2 , 3.3 y 3.4). Fig. 3.2 Basculamiento de columnas de roca (Cruden & Varnes, 1996) Fig. 3.3 Basculamiento de detritos (Varnes, 1978). El basculamiento algunas veces es causado por el empuje del material localizado ladera arriba y otras veces por el agua presente en las grietas del macizo (Cruden & Varnes, 1996). Los basculamientos producen caídas o deslizamientos del material desplazado, dependiendo de la geometría del material en movimiento, la geometría de la superficie de separación y la orientación y extensión de las discontinuidades cinemáticamente activas (Cruden & Varnes, 1996). Los basculamientos varían de extremadamente lentos a extremadamente rápidos, algunas veces acelerando con el avance del movimiento (Cruden & Varnes, 1996).
  8. 8. Fig. 3.4 Basculamiento de detritos, embalse Cachí, Costa Rica (Foto R. Mora). 3.3 DESLIZAMIENTOS. Un deslizamiento es un movimiento ladera abajo de una masa de suelos o rocas, que ocurre predominantemente a lo largo de una superficie de ruptura o zonas relativamente delgadas de intensa deformación cortante (Cruden & Varnes, 1996). Inicialmente, el movimiento no ocurre simultáneamente a lo largo de lo que, eventualmente, será la superficie de ruptura; el volumen de material desplazado se incrementa a partir de un área de falla local (Cruden & Varnes, 1996). Muchas veces, los primeros signos de movimiento son grietas en la superficie original del terreno, a lo largo de lo que más tarde será el escarpe principal del deslizamiento (Cruden & Varnes, 1996). El material desplazado puede deslizarse más allá de la punta de la superficie de ruptura, cubriendo la superficie original del terreno, la cual, a su vez, se convierte en superficie de separación (Cruden & Varnes, 1996). 3.3.1 Deslizamientos rotacionales. Estos deslizamientos se mueven a lo largo de superficies de ruptura curvas y cóncavas, con poca deformación interna del material (Cruden & Varnes, 1996). La cabeza del material desplazado se mueve verticalmente hacia abajo, mientras que la parte superior del material desplazado se bascula hacia el escarpe (Cruden & Varnes, 1996) (Fig. 3.5). Fig. 3.5 Deslizamiento rotacional (Skinner & Porter, 1992) El escarpe principal es prácticamente vertical y carente de soporte, por lo que se pueden esperar movimientos posteriores que causen retrogresión del deslizamiento a la altura de la corona (Cruden & Varnes, 1996) (Fig.3.6). Fig. 3.6 Escarpe principal, deslizamiento Tapezco, Costa Rica (Foto R. Mora). Ocasionalmente, los márgenes laterales de la superficie de ruptura pueden ser los suficientemente altos y empinados, como para producir deslizamientos hacia la zona
  9. 9. de pérdida (Cruden & Varnes, 1996) (Fig. 3.7). Fig. 3.7 Margen lateral con deslizamientos hacia la zona de pérdida, deslizamiento Tapezco, Costa Rica (Foto R. Mora). El agua de escorrentía o un nivel freático somero pueden causar el desarrollo de lagunas en las secciones basculadas de mat erial desplazado, lo que a su vez, mantiene el material saturado y perpetúa el movimiento hasta que se desarrolle una pendiente suficientemente baja (Cruden & Varnes, 1996). 3.3.2 Deslizamientos translacionales. La masa se desplaza a lo largo de una superficie de ruptura plana o suavemente ondulada y superponiéndose a la superficie original del terreno (Cruden & Varnes, 1996) (Fig. 3.8). Fig. 3.8 Deslizamiento translacional de detritos (Skinner & Porter, 1992). La superficie de ruptura usualmente se orienta a lo largo de discontinuidades como fallas, juntas, planos de estratificación o el contacto entre roca y suelos residuales o transportados (Cruden & Varnes, 1996) (Figs. 3.8 y 3.9). Fig. 3.9 Deslizamiento translacional a lo largo de planos de estratificación (Skinner & Porter, 1992). En los deslizamientos translacionales la masa desplazada puede también fluir, convirtiéndose en un flujo de detritos ladera abajo (Cruden & Varnes, 1996) (Fig. 3.10). 3.4 SEPARACIONES LATERALES. La separación lateral se define como una extensión de una masa cohesiva de suelo o roca, combinada con la subsidencia del material fracturado en un material subyacente más blando (Cruden & Varnes, 1996) (Figs. 3.11 y 3.12). Fig. 3.11 Separación lateral en roca (Varnes, 1978). La superficie de ruptura no es una superficie de corte intenso y el proceso es el producto de la licuefacción o flujo (extrusión) del material más blando (Cruden & Varnes, 1996) (Fig. 3.13). Claramente estos movimientos son complejos, pero debido a que son muy
  10. 10. comunes en ciertos materiales y situaciones geológicas, es mejor reconocerlos como un tipo separado de movimiento (Cruden & Varnes, 1996). Fig. 3.12 Separación lateral en suelo (Varnes, 1978). Fig. 3.13 Separación lateral por licuefacción durante el terremoto de Limón, Costa Rica (1991), carretera Limón-Cahuita (Foto R. Mora). 3.5 FLUJOS. Un flujo es un movimiento espacialmente continuo, en el que las superficies de corte son de corta duración, de espaciamiento corto y usualmente no se preservan; la distribución de velocidades en la masa que se desplaza se compara con la de un fluido viscoso (Cruden & Varnes, 1996) (Fig. 3.14). Fig. 3.14 Flujo de detritos (Skinner & Porter, 1992). El límite inferior de la masa desplazada puede ser una superficie, a lo largo de la cual se desarrolla un movimiento diferencial apreciable o una zona gruesa de corte distribuido (Cruden & Varnes, 1996). Es decir, existe una gradación desde deslizamientos a flujos, dependiendo del contenido de humedad, la movilidad y la evolución del movimiento (Cruden & Varnes, 1996). Los deslizamientos de detritos pueden convertirse en flujos de detritos extremadamente rápidos o avalanchas de detritos, en la medida en que el material desplazado pierde cohesión, aumenta de contenido de humedad o encuentra pendientes más fuertes (Cruden & Varnes, 1996) (Figs. 3.15, 3.16 y 3.17). Fig. 3.15 Flujo de lodo (Skinner & Porter, 1992).
  11. 11. Fig. 3.16 Flujo de detritos, Arancibia, Costa Rica (Foto R. Mora). Fig. 3.17 Avalancha de detritos (Skinner & Porter, 1992). 3.6 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. Cruden, D.M. & Varnes, D.J., 1996: Landslide Types and Processes. In Turner, A.K. & Schuster, R.L., 1996: Landslides: Investigation and Mitigation. Special Report 247. Transportation Research Board, National Research Council. National Academy Press, Washington, D.C. 675 p.p. Skinner, B.J. & Porter, S.C., 1992: The Dynamic Earth: an introduction to physical geology. II edition, John Wiley & Sins, Inc. New York. 570 p.p. Varnes, D.J., 1978: Slope Movement: Types and Proceses. In Scuster & Krizek, 1978: Landslides: Analysis and Control. Special report 176. Transportation Research Board, Comisión on Sociotechnical Systems, National Research Council. National Academy of Sciences, Washungton, D.C. 234 p.p.
  12. 12. DESLIZAMIENTO BAJO GAMBOA, COSTA RICA: LA POSIBILIDAD DE UNA ESTABILIZACIÓN RENTABLE. M. Sc. Rolando Mora Ch. Escuela Centroamericana de Geología Universidad de Costa Rica E-mail: rmorach@geologia.ucr.ac.cr INTRODUCCIÓN. Este trabajo involucra el estudio de las propiedades físicas y mecánicas de un macizo rocoso, en el cual se ha desarrollado un deslizamiento circular en roca, disparado por un laboreo errado de la ladera, con el fin de explotarla como cantera de materiales. Se ha realizado el análisis de la estabilidad de la ladera natural, así como el diseño de un talud seguro, basado en el movimiento estratégico de tierras y el manejo de las aguas subterráneas. El sitio se localiza en el lugar conocido como Bajo Gamboa, a 4 km al noroeste de San Pablo de León Cortés, Distrito San Andrés, Cantón de León Cortés, Provincia de San José, entre las coordenadas Lambert Costa Rica Norte (187000-188000)N y (528000- 530000)E (Fig. 1). Para el estudio de estabilidad se ha realizado una evaluación de campo del macizo rocoso, mediante la aplicación del método Rock Mass Rating (RMR) (Bieniawski, 1989), así como, ensayos de laboratorio para la determinación de las propiedades físicas. Nicaragua Panamá COSTA RICA Mar Caribe Océano Pacífico SAN JOSÉ 0 50 100 150 200 kilómetros San Pablo de León Cortés 189000 185000 529000 533000 Sitio de estudio Fig. 1 Localización del sitio de estudio. El factor de seguridad se ha calculado para ruptura por las discontinuidades del macizo rocoso y por falla circular. Este último tipo de ruptura se ha considerado ya que se trata de un macizo intensamente fracturado, en donde la superficie de ruptura puede ser definida por las discontinuidades, con la tendencia a seguir una trayectoria circular (Hoeck & Bray, 1981).
  13. 13. MARCO GEOLÓGICO. Según Denyer y Arias (1991) el área de estudio se encuentra comprendida en la Formación Grifo Alto, la cual es una serie de rocas volcánicas andesíticas y piroclásticas, en las que se incluyen los depósitos ignimbríticos que afloran al este de la hoja topográfica Caraigres. En la figura 2 se aprecia la presencia de fallas geológicas importantes, como la falla Jaris y la falla de desplazamiento de rumbo que se localiza adyacente al área de estudio y que es la responsable del fracturamiento intenso que muestran las rocas silisificadas del sitio. Tm-bvc Tm-pn Tm-p Tm-ca Qal Sitio de estudio Fig. 2 Geología del área de estudio (modificado de Arias & Denyer, 1990) PROPIEDADES FÍSICAS, MECÁNICAS, Y CLASIFICACIÓN DEL MACIZO ROCOSO. Los resultados de las mediciones de las propiedades físicas y mecánicas del material que compone el macizo rocoso, se resumen en el cuadro 1. La resistencia a la compresión inconfinada indica que la roca intacta posee una resistencia alta, según la clasificación de Bieniawski (1989). Por otro lado, el Índice de Calidad de la Roca (RQD) es característico de macizos rocosos de calidad muy pobre, según Bieniawski (1989). Utilizando la información del cuadro 1, se obtiene que el macizo rocoso es de calidad muy pobre (V), su cohesión es menor de 100 kPa y su ángulo de fricción interna es menor de 15º, de acuerdo con la clasificación geomecánica de macizos rocosos RMR (Bieniawski, 1989). El criterio de ruptura empírico para macizos rocosos intensamente fracturados de Hoeck y Brown (1981) se ha utilizado para definir los parámetros de resistencia al corte del material. En la figura 3 se observa la relación entre el esfuerzo de ruptura axial (esfuerzo principal mayor) y la presión de confinamiento (esfuerzo principal menor) para el macizo rocoso intensamente fracturado del Bajo Gamboa, en esta figura la relación con la constante adimensional m=0.017 es la que se considera válida, la otra relación se ha incluido para efecto de comparación. En la figura 4 se observa la envolvente de Mohr para el mismo macizo rocoso, aquí la envolvente considerada como válida es la de constante igual a 0.03562, la
  14. 14. restante se ha incluído con fines de comparación. El macizo rocoso presenta cuatro sistemas de discontinuidades, con espaciamientos muy cortos y orientados desfavorablemente, lo cual lo torna sumamente susceptible a presentar fenómenos de deslizamiento. Cualquier corte vertical en este macizo producirá problemas de estabilidad, debido a la orientación (a favor de la pendiente) y ángulo de buzamiento (58º) de uno de sus sistemas de discontinuidades. Cuadro 1: Propiedades físicas y mecánicas para la clasificación del macizo rocoso, deslizamiento Bajo Gamboa, Costa Rica. Resistencia a la compresión inconfinada 103 MPa RQD 20% Espaciamiento mínimo de discontinuidades 20 mm Condición de las discontinuidades Superficies poco ásperas, separación menor a 1 mm, paredes muy meteorizadas Condiciones generales del agua subterránea Completamente seca Orientación de la dirección estratigráfica y buzamiento de las discontinuidades Desfavorable Peso unitario de la roca 26.5 kN/m3 Cohesión del macizo rocoso < 100 kPa Ángulo de fricción del macizo rocoso < 15º 0 5 10 15 20 Esfuerzoaxial[MPa] 0 2 4 6 8 10 12 14 Esfuerzo confinante [MPa] Fig. 3 Criterio de ruptura empírico Macizo Rocoso Bajo Gamboa 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Esfuerzocortante[MPa] 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 Esfuerzo normal [MPa] Fig. 4 Envolvente de Mohr Macizo Rocoso Bajo Gamboa ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE LA LADERA NATURAL. Para la ejecución del análisis de estabilidad de la ladera natural se ha utilizado la base topográfica presentada por Estrada (1993). Se ha seleccionado un perfil topográfico perpendicular a la orientación de las discontinuidades más desfavorables y a las curvas de nivel del terreno. Debido a que no se conoce con certeza la ubicación de la superficie freática, se ha realizado el análisis considerando la condición de flujo de agua subterránea número 1 de Hoeck y Bray
  15. 15. (1981), es decir una ladera natural completamente drenada. Bajo esta condición el factor de seguridad de la ladera natural, según el método de análisis, se puede observar en el cuadro 2 y la figura 5. Los tres factores de seguridad se encuentran muy cercanos a la unidad, lo cual indica que la ladera se encuentra en una condición precaria de estabilidad, esto considerando la ladera como completamente drenada. Si se considera otra situación para el agua subterránea, con certeza los factores de seguridad pueden alcanzar valores incluso inferiores a la unidad. Cuadro 2: Factores de seguridad de la ladera natural según el método de análisis. Método de análisis Factor de sefuridad Ordinario o de Fellenius 1.033 Simplificado de Bishop 1.096 Simplificado de Jambu 1.016 Ordinario o de Fellenius: se desprecian las fuerzas entre dovelas Simplificado de Bishop: las fuerzas resultantes entre dovelas son horizontales. No se consideran las fuerzas de corte entre dovelas Simplificado de Jambu: las fuerzas resultantes entre dovelas son horizontales. Se utiliza un factor de corrección empírico para considerar las fuerzas de corte entre dovelas Fig. 5 Análisis de estabilidad de la ladera natural, utilizando los métodos: Ordinario o de Fellenius, Simplificado de Bishop y Simplificado de Jambu. Escala vertical y horizontal: 1:2000. Perfi: N57ºE 1.096 1.016 1 . 0 3 3
  16. 16. Durante el trabajo de campo se encontraron evidencias de que la ladera se encuentra en un proceso de desestabilización acelerado, esto debido a la tala de la vegetación y a la extración de materiales utilizando cortes verticales. Se observan grietas y escarpes de 0.5 a 1.0 m de altura y que establecen la posibilidad de un deslizamiento de grandes proporciones, el cual puede involucrar las propiedades vecinas y poner en peligro las tomas del acueducto de la comunidad de San Antonio. ESTABILIZACIÓN DE LA LADERA MEDIANTE EXPLOTACIÓN DEL MATERIAL Y MANEJO DEL AGUA SUBTERRANEA. El talud propuesto por Estrada (1993) para la exlotación del material ha sido analizado, considerando rupturas por las diaclasas y por falla general. Este talud es de 10 m de altura, con un ángulo de inclinación de 60º y bermas de 20 m de ancho. Esta configuración es estable por sí sola, pues el factor de seguridad calculado para rupturas por las diaclasas es de 2.356 y para ruptura general de 2.444 (Fig. 6). Por otra parte, si se considera el empleo de esta configuración para toda la ladera, se puede producir una falla generalizada del talud, pues el factor de seguridad sería inferior a 1.0. Perfil: N57ºE. Factor de seguridad mínimo: 2.444 (Simplificado de Bishop) Fig. 6 Estabilidad del talud propuesto para explotación por Estrada (1993). Se han realizado varios diseños para tratar de elevar el factor de seguridad, considerando la remoción de material y el drenaje del agua subterránea. El diseño que presenta características aceptables desde el punto de vista de su estabilidad es el de la figura 7, donde se ha tomado en cuenta que se trata de un talud para la explotación de materiales en una cantera y no representa una amenaza alta desde el punto de vista de pérdida de vidas y pérdidas económicas. El factor de seguridad es de 1.20, considerando que el agua subterránea se debe mantener, al menos, en la posición sugerida por el autor (Fig. 7). Factor de seguridad mínimo: 1.20 Método: Simplificado de Jambu Distancia horizontal [m] 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 Distanciavertical[m](x1000) 1.74 1.75 1.76 1.77 1.78 1.79 1.80 1.81 1.82 1.83 1.84 1.85 1.86 1.87 1.88 1.89 1.90 1.91 1.92 1.93 Fig. 7 Perfil (N57ºE ) de estabilización propuesto 23 24
  17. 17. Para ejecutar esta obra de estabilización se debe considerar que los trabajos involucran, al menos, una distancia de 50 m en la propiedad colindante al suroeste y el estudio de las condiciones del agua subterránea para el diseño de las obras de drenaje apropiadas. Dentro de las posibles soluciones para el drenaje se pueden contemplar las galerías de infiltración, los drenajes subhorizontales y los pozos. BENEFICIOS DEL PROCESO DE ESTABILIZACIÓN DE LA LADERA. La estabilización de la ladera estudiada evitaría que el proceso involucre más área, en los alrededores del sitio y además, se eliminaría la amenaza de destrucción de las tomas del acueducto de la comunidad de San Antonio. Por otro lado, si se considera la resistencia a la compresión inconfinada del material (104 MPa) y que el mismo se encuentra intensamente fracturado, se habre la posibilidad para que sea utilizado como material de construcción, o como agregado de concreto y asfalto. La modificación del perfil de la ladera involucra un área de 5300 m 2 por metro lineal. Si se considera que el tramo por estabilizar tiene 250 m de largo, entoces se puede hablar de un volumen explotable aproximado de 1325000 m 3 . Ahora bien, si el precio del material en banco se considera como de ¢ 300 por metro cúbico, quiere decir que se cuenta potencialmente con ¢ 397.5 millones para ser extraídos. CONCLUSIONES. La falla de desplazamiento de rumbo, que se localiza adyacente al área de estudio, es la responsable del fracturamiento intenso que muestran las rocas silisificadas del sitio. La resistencia a la compresión inconfinada indica que la roca intacta posee una resistencia alta, mientras que el Índice de Calidad de la Roca (RQD) es característico de macizos rocosos de calidad muy pobre. Lo anterior conduce a considerar que la cohesión del macizo es menor de 100 kPa y su ángulo de fricción interna es menor de 15 El macizo rocoso presenta cuatro sistemas de discontinuidades, con espaciamientos muy cortos y orientados desfavorablemente, lo cual lo torna sumamente susceptible a presentar fenómenos de deslizamiento. Cualquier corte vertical en este macizo producirá problemas de estabilidad, debido a la orientación (a favor de la pendiente) y ángulo de buzamiento (58 ) de uno de sus sistemas de discontinuidades. El factor de seguridad de la ladera se encuentra muy cercano a la unidad, lo cual indica que la misma posee una condición precaria de estabilidad, esto considerandola ladera como completamente drenada. Si se toma en cuenta otra situación para el agua subterránea, con seguridad los factores de seguridad pueden alcanzar valores incluso inferiores a la unidad. Durante el trabajo de
  18. 18. campo se encontraron evidencias de que la ladera se encuentra en un proceso de desestabilización acelerado, esto debido a la tala de la vegetación y a la extración de materiales utilizando cortes verticales, además se ha establecido la posibilidad de un deslizamiento de grandes proporciones, el cual puede involucrar las propiedades vecinas y poner en peligro las tomas del acueducto de la comunidad de San Antonio. El factor de seguridad de la ladera modificada es de 1.20, considerando que el agua subterránea se debe mantener en la posición sugerida por el autor. Para ejecutar esta obra de estabilización se debe considerar que los trabajos involucran, al menos, una distancia de 50 m en la propiedad colindante al suroeste y el estudio de las condiciones del agua subterránea para el diseño de las obras de drenaje apropiadas. La estabilización de la ladera evitaría que el proceso involucre más área, en los alrededores del sitio y se eliminaría la amenaza de destrucción de las tomas del acueducto de la comunidad de San Antonio. Por otro lado, se habre la posibilidad para que el sitio sea utilizado como fuente de materiales para la construcción, o de agregados de concreto y asfalto. Se puede decir que el volumen de material explotable comprende aproximadamente 1325000 m 3 y si el precio del material en banco se considera como de ¢ 300 por metro cúbico, quiere decir que se cuenta potencialmente con ¢ 397.5 millones para ser extraídos. La suma anterior justifica financieramente la ejecución de las obras de estabilización. BIBLIOGRAFIA. Bieniawski, Z.T., 1989: Engineering Rock Mass Classifications. John Wiley & Sons. New York. 251 p.p. Denyer, P. y Arias, O., 1991: Estratigrafía de la región central de Costa Rica. Revista Geológica de América Central, 12: 1-59 p. Estrada, E., 1993: Programa inicial de explotación, informe técnico-financiero. Geología-Evaluación, Exp. 2327. Informe inédito. 16 p. Hoek, E. & Bray, J.W., 1981: Rock Slope Engineering. The Institution of Mining and Metallurgy. Revised third edition. London. 358 p.p.
  19. 19. ZONIFICACIÓN DE LA SUSCEPTIBILIDAD AL DESLIZAMIENTO: RESULTADOS OBTENIDOS PARA LA PENÍNSULA DE PAPAGAYO MEDIANTE LA MODIFICACIÓN DEL MÉTODO MORA- VAHRSON (MORA, R. ET AL., 1992). M. Sc. Rolando Mora Chinchilla Geól. Jeisson Chaves Gamboa Geól. Mauricio Vásquez Fernández Sección Geotecnia e Hidrogeología Escuela Centroamericana de Geología Universidad de Costa Rica E-mail: rmorach@geologia.ucr.ac.cr 1. INTRODUCCIÓN. La metodología para la determinación “a priori” de la amenaza de deslizamientos Mora-Vahrson (Mora, R. et al., 1992) se ha modificado con la inclusión del ángulo de la pendiente del terreno, en sustitución del índice de relieve relativo, y la consideración de los parámetros de resistencia al corte de suelos y la clasificación de macizos rocosos de Bieniawski (1989) en el parámetro de susceptibilidad litológica. También, se ha considerado una clasificación más simplificada del grado de amenaza, el cual se propone se denomine Susceptibilidad al Deslizamiento. De esta manera, la nueva metodología para el estudio de la susceptibilidad al deslizamiento se ha denominado método Mora-Vahrson-Mora (MVM). Esta metodología permite obtener una zonificación de la susceptibilidad del terreno a deslizarse, mediante la combinación de la valoración y peso relativo de diversos indicadores morfodinámicos, la cual es sencilla de implementar en un sistema de información geográfica (SIG). Se pretende dividir el área estudiada en sectores de comportamiento similar y proveer una base para entender las características de cada uno de estos sectores. La metodología es simple, fácilmente recordada y entendible; cada uno de sus factores es claro y la terminología utilizada es ampliamente aceptada; incluye los factores más significativos desde el punto de vista de la inestabilidad de laderas; se basa en parámetros que pueden determinarse de manera rápida y barata en el campo y en la oficina, así como, en valoraciones que incluyen el peso relativo de los parámetros. Los mapas generados con esta metodología se utilizan y aplican como instrumentos en la toma de decisiones para los procesos de planificación del uso del terreno, explotación de recursos naturales y el desarrollo de infraestructura, urbanismo y líneas vitales (Mora, R. et al., 1992). El resultado de su aplicación será una mejor comprensión de los fenómenos naturales en el área de estudio, lo cual incide en su desarrollo eficiente y duradero (Mora, R. et al., 1992). La metodología permite desarrollar una aproximación del grado de susceptibilidad al deslizamiento de la región estudiada y de los fenómenos que influencian mayormente esta condición (Mora, R. et al., 1992). Es valiosa en la identificación de áreas críticas y útil en la orientación de prioridades en cuanto al
  20. 20. destino de los recursos destinados hacia estudios geotécnicos de detalle (Mora, R. et al., 1992). Bajo ninguna circunstancia, esta metodología debe sustituir los estudios geotécnicos de campo y laboratorio, necesarios para el diseño y concepción de las obras civiles y sus complementos de protección y mitigación correspondientes (Mora, R. et al., 1992). Adicionalmente, fuera de un concepto general, la metodología tampoco es capaz de pronosticar el tipo de deslizamiento que podría presentarse. 2. FACTORES Y PARÁMETROS UTILIZADOS POR LA METODOLOGÍA MVM. La metodología se aplica mediante la combinación de varios factores y parámetros, los cuales se obtienen de la observación y medición de indicadores morfodinámicos y su distribución espacio-temporal. En este trabajo se utilizó una base topográfica 1:20000, con una resolución de 100 m 2 , es decir un tamaño de píxel de 10x10 m. La combinación de los factores y parámetros se realiza considerando que los deslizamientos ocurren cuando en una ladera, compuesta por una litología determinada, con cierto grado de humedad y con cierta pendiente, se alcanza un grado de susceptibilidad (elementos pasivos) (Mora, R., Vahrson, W. & Mora, S., 1992). Bajo estas condiciones, los factores externos y dinámicos, como son la sismicidad y las lluvias intensas (elementos activos), actúan como factores de disparo que perturban el equilibrio, la mayoría de las veces precario, que se mantiene en la ladera (Mora, R. et al., 1992). Es así como se considera que el grado de susceptibilidad al deslizamiento es el producto de los elementos pasivos y de la acción de los factores de disparo (Mora, R. et al., 1992): H = EP * D donde: H: grado de susceptibilidad al deslizamiento, EP: valor producto de la combinación de los elementos pasivos, y D: valor del factor de disparo. Por su parte el valor de los elementos pasivos se compone de los siguientes parámetros (Mora, R. et al., 1992): EP = Sl * Sh * Sp donde: Sl : valor del parámetro de susceptibilidad litológica, Sh : valor del parámetro de humedad del terreno, y Sp : valor del parámetro de la pendiente. El factor de disparo se compone de los siguientes parámetros (Mora, R. et al., 1992): D = Ds + Dll donde: Ds : valor del parámetro de disparo por sismicidad, y
  21. 21. Dll : valor del parámetro de disparo por lluvia. Sustituyendo los parámetros apropiados, la ecuación original se puede expresar como (Mora, R. et al., 1992): H = (Sl * Sh * Sp) * (Ds + Dll) De esta ecuación se pueden derivar las relaciones (Mora, R. et al., 1992): Hs = (Sl * Sh * Sp) * (Ds) Hll = (Sl * Sh * Sp) * (Dll) donde: Hs : susceptibilidad al deslizamiento por sismicidad, y Hll : susceptibilidad al deslizamiento por lluvias. Para los resultados de la combinación de todos los factores no se puede establecer una escala de valores única, pues los mismos dependen de las condiciones de cada área estudiada. Por este motivo, se sugiere dividir el rango de valores obtenidos, para el área de estudio, en cinco clases de susceptibilidad y asignar los calificativos que se presentan en el cuadro 1. El calificativo de susceptibilidad es una representación cuantitativa de los diferentes niveles de amenaza, que muestra solamente el rango de amenaza relativa en un sitio en particular y no la amenaza absoluta. Se sugiere que la asignación de rangos se efectúe con la utilización de un histograma de los resultados de la combinación de parámetros. Cuadro 1: Clasificación de la susceptibilidad al deslizamiento. Clase Calificativo de susceptibilidad al deslizamiento Característica I Muy baja Sectores estables, no se requieren medidas correctivas. Se debe considerar la influencia de los sectores aledaños con susceptibilidad de moderada a muy alta. II Baja Sectores estables que requieren medidas correctivas menores, solamente en casos especiales. Se debe considerar la influencia de los sectores aledaños con susceptibilidad de moderada a muy alta. III Moderada No se debe permitir la construcción de infraestructura si no se mejora la condición del sitio IV Alta Probabilidad de deslizamiento alta en caso de sismos de magnitud importante y lluvias de intensidad alta. Se deben realizar estudios de detalle y medidas correctivas que aseguren la estabilidad del sector, en caso contrario, deben mantenerse como áreas de protección. V Muy alta Probabilidad de deslizamiento muy alta en caso de sismos de magnitud importante y lluvias de intensidad alta. Se deben realizar estudios de detalle y medidas correctivas que aseguren la estabilidad del sector, en caso contrario, deben mantenerse como áreas de protección. Se debe enfatizar en que esta clasificación relativa de la susceptibilidad, se basa en influencia que tienen las diferentes
  22. 22. condiciones examinadas en un área específica; es decir, las áreas de susceptibilidad determinadas para un sitio son válidas únicamente para este sitio. Condiciones similares, encontradas fuera del sitio, pueden producir un resultado diferente por una pequeña diferencia en alguno de los factores. 3. DESCRIPCIÓN DE LOS PARÁMETROS DE LA METODOLOGÍA MVM. 3.1 PARÁMETRO DE LA PENDIENTE (Sp). Este parámetro utiliza las clases de pendiente de van Zuidam (1986), con las cuales se describen los procesos característicos y esperados, y las condiciones del terreno, así como una leyenda de colores sugerida por el mismo autor (Cuadro 2). Las clases de pendientes pueden coincidir con los sectores críticos, donde los procesos de deslizamiento son dominantes (van Zuidam, 1986). 3.2 PARÁMETRO DE SUSCEPTIBILIDAD LITOLÓGICA (Sl). Los tipos de suelos y rocas juegan un papel preponderante en el comportamiento dinámico de las laderas (Mora, R. et al., 1992). Cuadro 2: Clases de pendientes, condiciones del terreno, colores sugeridos y valoración del parámetro Sp. Clase de pendiente [º] [%] Condiciones del terreno Color Valor de Sp 0-2 0-2 Planicie, sin denudación apreciable Verde oscuro 0 2-4 2-7 Pendiente muy baja, peligro de erosión Verde claro 1 4-8 7-15 Pendiente baja, peligro severo de erosión Amarillo 2 8-16 15-30 Pendiente moderada, deslizamientos ocasionales, peligro de erosión severo Naranja 3 16-35 30-70 Pendiente fuerte, procesos denudacionales intensos (deslizamientos), peligro extremo de erosión de suelos Rojo claro 4 35-55 70-140 Pendiente muy fuerte, afloramientos rocosos, procesos denudacionales intensos, reforestación posible Rojo oscuro 5 > 55 > 140 Extremadamente fuerte, afloramientos rocosos, procesos denudacionales severos (caída de rocas), cobertura vegetal limitada Morado 6 La composición mineralógica, la capacidad de retención de humedad, los espesores y grado de meteorización, el estado de
  23. 23. fracturamiento, el ángulo de buzamiento, la posición y variación de los niveles freáticos, etc., influyen claramente en la estabilidad o inestabilidad de las laderas (Mora, R. et al., 1992). La evaluación de este parámetro puede realizarse según las sugerencias de Mora, R. et al., (1992), sin embargo, si se cuenta con descripciones de los macizos rocosos y la evaluación de propiedades geotécnicas de suelos, se recomienda utilizar los cuadros 3 y 4. El cuadro 3 se ha confeccionado con la utilización de la clasificación de macizos rocosos RMR (Bieniawski, 1989), y el cuadro 4 con la modificación del cuadro propuesto por Miles & Keafer (2002). Cuadro 3: Valoración del parámetro susceptibilidad litológica, caso macizos rocosos según RMR (Bieniawski, 1989). Valoración RMR Número de clase RMR Descripción RMR Valoración del parámetro Sl < 20 I Muy pobre 5 21-40 II Pobre 4 41-60 III Medio 3 61-80 IV Bueno 2 81-100 V Muy Bueno 1 Cuadro 4: Valoración del parámetro susceptibilidad litológica, caso suelos Ángulo de fricción efectiva Cohesión efectiva [kPa] Descripción Valoración del parámetro S [grados] Sl 0-15 0-10 Muy bajo 5 15-20 10-15 Bajo 4 20-25 15-20 Medio 3 25-30 20-25 Alto 2 > 30 > 25 Muy alto 1 3.3 PARÁMETRO DE HUMEDAD DEL TERRENO (Sh). En este caso se recurre a los promedios mensuales de precipitación, efectuando con ellos un balance hídrico simplificado, en donde se asume una evapotranspiración potencial de 125 mm/mes, por lo tanto, precipitaciones mensuales inferiores a 125 mm no conducen a un aumento de la humedad del terreno, mientras que una precipitación entre 125 y 250 mm si la incrementa, y precipitaciones mensuales superiores a 250 mm conducen a una humedad del suelo muy alta (Mora, R. et al., 1992). Seguidamente, a los promedios mensuales se les asignan los valores del cuadro 5 y se efectúa la suma de estos valores para los doce meses del año, con lo que se obtiene un valor que puede oscilar entre 0 y 24 unidades. El resultado refleja los aspectos relacionados con la saturación y la distribución temporal de humedad en el terreno (Mora, R. et al., 1992). La valoración del parámetro se presenta en el cuadro 6. Cuadro 5: Valores asignados a los promedios mensuales de lluvia (Mora, R. et al., 1992). Promedio de precipitación mensual [mm] Valor asignado
  24. 24. < 125 0 125-250 1 >250 2 Cuadro 6: Valoración del parámetro humedad del terreno (Sh) (Mora, R. et al., 1992). Suma de valores asignados a cada mes Descripción Valoración del parámetro Sh 0-4 Muy bajo 1 5-9 Bajo 2 10-14 Medio 3 15-19 Alto 4 20-24 Muy alto 5 3.4 PARÁMETRO DE DISPARO POR SISMICIDAD Ds. La sismicidad es el evento natural que ha causado la mayor destrucción por deslizamientos en Costa Rica (Mora, R. et al., 1992). Se ha observado que el potencial de generación de deslizamientos por actividad sísmica puede correlacionarse con la escala de intensidades Mercalli-Modificada (Mora, R. et al., 1992). En caso de contar con datos sobre aceleraciones pico (PGA), se ha utilizado la relación de Trifunac y Brady (1975), para establecer los valores correspondientes del parámetro de disparo por sismicidad (Ds) (Cuadro 7). Existen otras relaciones entre intensidad y aceleración que pueden ser utilizadas, a criterio de las personas que pongan en práctica esta metodología. Cuadro 7: Valoración del parámetro de disparo por sismicidad Ds. Intensidad Mercalli- Modificada Aceleración pico (%g) (Trifunac & Brady, 1975) Valoración del parámetro Ds I 0.3-0.6 1 II 0.6-1.1 2 III 1.1-2.2 3 IV 2.2-4.5 4 V 4.5-8.9 5 VI 8.9-17.7 6 VII 17.7-35.4 7 VIII 35.4-70.5 8 IX 7.5-140.8 9 X 140.8-280.8 10 XI 280.8-560.4 11 XII > 560.4 12 3.5 PARÁMETRO DE DISPARO POR LLUVIA Dll. En este parámetro se consideran las intensidades de lluvias potencialmente generadoras de deslizamientos, se utiliza la lluvia máxima en 24 horas con un período de retorno de 100 años, aplicando la distribución de valores extremos Gumbel tipo I o LogPearson tipo III a series temporales con más de 10 años de registro (Mora, R. et al., 1992). En el cuadro 8 se aprecia la valoración del parámetro Dll. Cuadro 8: Valoración del parámetro de disparo por lluvias Dll (Mora, R. et al., 1992). Lluvia máxima en 24 horas, período de retorno 100 años [mm] Descripción Valor del parámetro Dll.
  25. 25. < 100 Muy bajo 1 100-200 Bajo 2 200-300 Medio 3 300-400 Alto 4 > 400 Muy alto 5 4. RESULTADOS PARA LA PENÍNSULA DE PAPAGAYO. El área de estudio comprende la Península de Papagayo, en la Provincia de Guanacaste, Costa Rica (Fig. 1). La Península de Papagayo se caracteriza por presentar una predominancia de pendientes de fuertes a muy fuertes (51% del área), según la clasificación de van Zuidam (1986), las cuales se asocian con la forma del terreno característica del lugar: los acantilados costeros. En un segundo plano aparecen las planicies y pendientes muy bajas (26% del área), asociadas a planicies ignimbríticas, sectores de manglar y playas. La figura 2 muestra la clasificación de pendientes y su valoración de acuerdo con el método MVM. En el cuadro 9 se aprecia el porcentaje de área cubierta por cada clase de pendiente. Cuadro 9: Porcentaje de área por clase de pendiente. Clase de pendiente Área [km2 ] % de área Planicie 2.21 16.05 Pendiente muy baja 1.35 9.80 Pendiente baja 1.88 13.65 Pendientemedia 3.35 24.33 Pendiente fuerte 3.72 27.02 Pendiente muy fuerte 1.17 8.50 Pendiente extremadamente fuerte 0.09 0.65 La Geología de la península se caracteriza por la presencia de rocas ígneas y sedimentarias, las cuales se han correlacionado con formaciones previamente descritas o se han descrito como unidades
  26. 26. informales. Cada unidad se ha clasificado de acuerdo al RMR (Bieniawski, 1989) y se le ha asignado su valoración de acuerdo con el parámetro de susceptibilidad litológica (Fig. 3 y cuadro 10). Cuadro 10: Clasificación y valoración de las unidades litológicas. Unidad geológica Litología RMR Sl Depósitos Recientes Coluvios, aluviones, arenas - Bajo (4) Unidad Papagayo Ignimbritas Medio (54) Medio (3) Unidad Coyol Areniscas, ignimbritas conglomerados, tobas, Medio (41-60) Medio (3) Unidad Nacascolo Ignimbritas Medio (55-60) Medio (3) Unidad Iguanita Areniscas Medio (59) Medio (3) Formación Descartes Calcilutitas Pobre (37) Bajo (4) Intrusivos Gabros y plagiogranitos Pobre (21-40) Bajo (4) Complejo de Nicoya Basaltos Pobre (35) Bajo (4) En la península el desarrollo de suelos es sumamente limitado, más bien, los problemas de estabilidad están asociados a deslizamientos en roca, por lo cual no se han realizado estudios tendientes a determinar parámetros de resistencia al corte de suelos. El parámetro de humedad del terreno se ha evaluado con los datos de la estación Playas del Coco, la cual pertenece al Servicio Nacional de Riego y Avenamiento (SENARA). Esta estación cuenta con una longitud de registro de 21 años y es la más cercana a la Península de Papagayo. No se han considerado datos de otras estaciones, pues las mismas se encuentran bastante alejadas y no presentan la influencia del clima costero. En el cuadro 11 se resume la información correspondiente a los promedios mensuales de la estación y los valores asignados a cada mes. La clasificación final del parámetro de humedad es de 6, lo cual indica una influencia baja del mismo en lo que respecta a la susceptibilidad al deslizamiento. Este valor se tomará como constante para toda la península, pues como se menciona anteriormente, no se cuenta con datos de estaciones más cercanas. El parámetro de disparo por sismo se ha evaluado considerando la intensidad (MM) máxima reportada para la península, la cual es de VIII y corresponde con un evento sísmico de magnitud 7.5, ocurrido en 1916 y localizado frente al Golfo de Papagayo (Barquero, 1994). Por lo anterior, el factor de
  27. 27. disparo por sismo conduce a una valoración del parámetro Ds de 8. Cuadro 11: Valoración del parámetro humedad del terreno (Sh) Mes Promedio mensual [mm] Valor Asignado ENERO 0 0 FEBRERO 0 0 MARZO 0.9 0 ABRIL 4.5 0 MAYO 163.4 1 JUNIO 246 1 JULIO 114.2 0 AGOSTO 160.9 1 SEPTIEMBRE 326.4 2 OCTUBRE 234.3 1 NOVIEMBRE 57.4 0 DICIEMBRE 8.2 0 Total: 6 Clasificación del parámetro de humedad: 2 (bajo) Para evaluar el parámetro de disparo por lluvia (Dll) se utilizaron los datos de la estación Playas del Coco, tomando los valores extremos anuales de lluvia en 24 horas y aproximando las distribuciones de valores extremos LogPearson tipo III y Gumbel tipo I (Linsley et al., 1986). Los resultados son muy similares para las dos distribuciones, 187.7 mm y 188.4 mm respectivamente, con lo cual el parámetro Dll se establece en 2, es decir, la influencia del factor de disparo por lluvias es baja. 4.1. SUSCEPTIBILIDAD AL DESLIZAMIENTO POR INFLUENCIA DE LLUVIAS DE INTENSIDAD ALTA. Los resultados de la aplicación de la metodología MVM, en el caso de disparo por lluvias de intensidad alta, se observan en la figura 4. En esta misma figura se aprecia el uso recomendado del terreno, según el cuadro1, considerando únicamente la susceptibilidad al deslizamiento en caso de lluvias intensidad alta, otros conceptos pueden y deben ser incluidos para restringir el uso del terreno. Bajo estas condiciones se puede decir que el 51% del área de la península puede destinarse a desarrollo, el 25% a desarrollo controlado (sujeto a la prevención de deslizamientos) y el 24% a conservación.
  28. 28. 4.2 SUSCEPTIBILIDAD AL DESLIZAMIENTO POR ACTIVIDAD SÍSMICA DE MAGNITUD IMPORTANTE. Los resultados de la aplicación de la metodología MVM, en el caso de disparo por sismos, se observan en la figura 5. En esta misma figura se aprecia el uso recomendado del terreno, según el cuadro1, considerando únicamente la susceptibilidad al deslizamiento en caso de sismos de magnitud importante, otros conceptos pueden y deben ser incluidos para restringir el uso del terreno. Bajo estas condiciones se puede decir que el 51% del área de la península puede destinarse a desarrollo, el 25% a desarrollo controlado (sujeto a la prevención de deslizamientos) y el 24% a conservación. Es decir, no existe diferencia significativa entre los resultados del análisis si se considera la actividad sísmica o las lluvias intensas, básicamente las áreas susceptibles son las mismas para cada factor de disparo. 4.3 SUSCEPTIBILIDAD AL DESLIZAMIENTO POR CONJUGACIÓN DE SISMOS DE MAGNITUD IMPORTANTE Y LLUVIAS DE INTENSIDAD ALTA. Los resultados de la aplicación de la metodología MVM, en el caso de disparo por lluvias de intensidad alta y sismos de magnitud importante se observan en la figura 6. En esta misma figura se aprecia el uso recomendado del terreno, según el cuadro1, considerando únicamente la susceptibilidad al deslizamiento en caso de lluvias intensidad alta conjugada con sismos de magnitud importante, otros conceptos pueden y deben ser incluidos para restringir el uso del terreno. Bajo estas condiciones se puede decir que el 51% del área de la península puede destinarse a desarrollo, el 25% a desarrollo
  29. 29. controlado (sujeto a la prevención de deslizamientos) y el 24% a conservación. Es decir, el resultado coincide plenamente con los dos análisis realizados anteriormente, lo cual confirma que los sectores se han clasificado adecuadamente. 5. CONCLUSIONES. Los resultados, obtenidos mediante la aplicación de la metodología para determinar la susceptibilidad de los terrenos a deslizarse MVM, indican que un 25% del área se clasifica como de susceptibilidad media y un 24% como de susceptibilidad de alta a muy alta; el restante 51% se clasifica como de susceptibilidad de baja a muy baja. Como se confirma al aplicar tres factores de disparo individualmente, los sectores de diferente susceptibilidad coinciden para cada uno de los análisis, con lo cual se verifica el potencial generador de deslizamientos de cada uno de ellos, el cual está regido, principalmente, por la pendiente del terreno y el tipo de litología presente, considerando los factores de disparo como constantes para toda el área de estudio. El resultado de esta investigación debe ser utilizado como una herramienta para el diseño y ubicación de las diferentes obras de infraestructura del proyecto, sin sustituir los estudios geotécnicos de detalle, principalmente en las áreas de susceptibilidad de media a muy alta. Debido a que la intensidad sísmica máxima es de VIII (MM), la cual se debe a un terremoto de magnitud 7.5 frente al Golfo de Papagayo en 1916, se hace necesaria la consideración del parámetro de aceleración sísmica para el diseño de cualquier obra civil. 6. BIBLIOGRAFÍA Barquero, R. & Rojas, W., 1994: Catálogo de mapas de isosistas de temblores y terremotos de Costa Rica. Red Sismológica Nacional (ICE-UCR). San José, Costa Rica. (Informe inédito) Bieniawski, Z.T., 1989: Engineering Rock Mass Classifications. John Wiley & Sins, New York. 251 p.p.
  30. 30. Linsley, R.K., Kohler, M.A. & Paulhus, J.L., 1986: Hidrología para Ingenieros. McGraw- Hill, México. 386 p.p. Miles, S.B. & Keafer, D.K., 2002: Seismic landslide hazard for the city of Berkeley, California. U.S. Department of The Interior, U.S. Geological Survey. (Documento no editable en Internet) Mora, R., Vahrson, W. & Mora, S., 1992: Mapa de Amenaza de Deslizamientos, Valle Central, Costa Rica. Centro de Coordinación para la Prevención de Desastres Naturales en América Central (CEPREDENAC). Trifunac, M.D. & Brady, A.G., 1975: On the correlation of seismic intensity scales with the peaks of the recorded ground motion. Bulletin Seismological Society of America, vol. 65. van Ziudam, R.A., 1986: Aerial photo- interpretation in terrain analysis and geomorphologic mapping. Smits Publishers, The Hague. 442
  31. 31. ESTABILIDAD DE LAS MÁRGENES DE LA QUEBRADA IPÍS A SU PASO POR LA URBANIZACIÓN SETILLAL, IPÍS, GOICOECHEA, COSTA RICA. M. Sc Rolando Mora Ch. Escuela Centroamericana de Geología Universidad de Costa Rica E-mail: rmorach@geologia.ucr.ac.cr 1. INTRODUCCIÓN. La urbanización Setillal se ubica en la margen derecha de la quebrada Ipís, en lugar conocido como Setillal (Fig 1), el cual pertenece al cantón de Guadalupe, provincia de San José. Esta margen ha presentado procesos de deslizamiento en algunos sectores cercanos a las viviendas, motivo por el cual la Asociación de Desarrollo Comunal del lugar se ha preocupado por conocer el origen y posibles consecuencia de estos deslizamientos. Fig. 1 Localización del sitio de estudio. Este estudio comprende: la identificación de los materiales geológicos que componen las márgenes de la quebrada Ipís, la determinación del espesor de estos materiales mediante sondeos de penetración dinámicos, su caracterización física y mecánica, la implementación de un modelo de estabilidad de taludes, utilizando un sistema de información geográfica (SIG) y la formulación de recomendaciones tendientes a mitigar los efectos adversos del proceso de deslizamiento. Durante trabajo de campo, los ensayos de laboratorio y la formulación de recomendaciones se ha contado con la colaboración de los estudiantes de Geología Jasón Chávez y Mauricio Vázquez, y los estudiantes de Ingeniería Civil Esteban Acón y Luis Javier Villalobos. Estos estudiantes de la Universidad de Costa Rica, han apoyado el estudio mediante su participación en el Proyecto de Acción Social de la Escuela Centroamericana de Geología: Estabilidad de Taludes en Obras de Interés Social. También, se ha contado con el apoyo de la Asociación de Desarrollo Comunal de la localidad, la cual ha brindado un excelente soporte logístico al equipo de trabajo. 2. GEOLOGÍA. Según Denyer & Arias (1991) el sector de Setillal está formado por lahares y cenizas, provenientes de los edificios volcánicos de la Cordillera Volcánica Central. Estos materiales se acumularon en forma de avalanchas de lodo y ceniza (lahares) hacia finales del Pleistoceno-Holoceno (1.6 a 0.01 millones de años), rellenando una antigua topografía y dando origen a una nueva, bastante plana (Denyer & Arias, 1991). En el Valle Central los lahares tienen un espesor cercano a los 60 m, son muy heterogéneos, contienen fragmentos andesíticos angulares de más de 1 m y están inmersos en una matriz arenosa-arcillosa mal cementada (Denyer & Arias, 1991). Estos depósitos se encuentran interestratificados con aluviones y avalanchas volcánicas y son sobreyacidos por capas de ceniza, similares a las depositadas por las erupciones del volcán Irazú en 1963 (Denyer & Arias, 1991). Propiamente en el sitio de estudio, se ha identificado una capa de ceniza de un espesor cercano a los 3.2 m, la cual sobreyace a un lahar de 2.6 m de espesor y este a su ves se encuentra sobre un aluvión de espesor desconocido. Para determinar el espesor de la capa de ceniza y el lahar, se realizaron 4 sondeos dinámicos con la sonda DPL y se revisaron los archivos de perforaciones cercanas al sitio (Fig. 2). El resultado de los sondeos DPL se observa en la figura 3, y el cuadro 1 muestra un resumen de los espesores encontrados en las mismas perforaciones. La correlación entre las perforaciones se puede apreciar en la figura 4. En algunos sectores del sitio de estudio, es posible que el espesor de ceniza se encuentre sobreyacido por un relleno, mal compactado, de materiales removidos durante la construcción de la urbanización.
  32. 32. Fig. 2 Localización de las perforaciones y pozos, utilizados en la estimación del espesor de los depósitos de cenizas. Fig. 3 Resultados de las perforaciones con el penetrómetro dinámico DPL. Cuadro 1: Espesores de los depósitos geológicos. Perforación Espesor de ceniza [m] Espesor del lahar [m] Profundidad del aluvión [m] DPL1 3.2 2.9 6.1 DPL2 3.3 2.4 5.7 DPL3 3.3 2.7 6.0 DPL4 3.1 2.5 5.6 Fig. 4 Interpretación de las perforaciones. En la figura 4 el nivel freático no aparece, debido a que no se detectó en ninguna de las perforaciones. Lo anterior se explica debido a que las capas de ceniza y el lahar se comportan como acuitardos, el agua que se infiltra, a través de estos materiales, recarga el acuífero constituido por el aluvión. Los depósitos que sobreyacen al aluvión pueden encontrarse muy cercanos a la saturación completa durante la temporada lluviosa, pero sin alcanzar a desarrollar un acuífero, debido a la permeabilidad sensiblemente más elevada del mismo aluvión. Por otro lado, la quebrada Ipís fluye sobre los materiales del aluvión y considerando que sus aguas presentan un contenido apreciablemente alto de detergentes y otras sustancias, así como depósitos de desechos sólidos, esta quebrada podría estar contribuyendo a deteriorar severamente la calidad del agua del acuífero. 3. PROPIEDADES FÍSICAS Y MECÁNICAS DE LAS CENIZAS. El depósito de cenizas se ha caracterizado física y mecánicamente, pues se considera que el mismo es el que presenta el mayor potencial de desestabilizarse en caso de actividad sísmica. El espesor del depósito de ceniza (Fig.5) se ha modelado utilizando la información de las perforaciones antes descritas y con la ayuda del sistema de información geográfica ILWIS 3.0 (ITC, 2001). Fig. 5 Espesor de los depósitos de cenizas. Un resumen de estas propiedades se aprecia en el cuadro 2. Las mismas se han obtenido mediante la ejecución de ensayos con muestras inalteradas, en el Laboratorio de Geotecnia e Hidrogeología, de la Escuela Centroamericana de Geología, Universidad de Costa Rica. 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 3 .0 3 .5 4 .0 4 .5 5 .0 5 .5 6 .0 6 .5 7 .0 P r o fu n d id a d [ m ] D P L 1 D PL 2 D P L 3 D P L 4 #degopesDPL10
  33. 33. Cuadro 2: Propiedades físicas y mecánicas del depósito de cenizas. Propiedad Valor Gravedad específica 2.69 Peso unitario húmedo [kN/m3 ] 15.3 Peso unitario saturado [kN/m3 ] 16.0 Peso unitario seco [kN/m3 ] 9.8 Peso unitario de los sólidos [kN/m3 ] 26.4 Relación de vacíos 1.68 Porosidad [%] 63.0 Grado de saturación [%] 90.0 Contenido de humedad [%] 56.0 Cohesión [kPa] 6.0 Angulo de fricción [grados] 29.0 Los ensayos de propiedades físicas se realizaron en octubre de 2001, lo cual se refleja en un contenido de humedad del 56%, con el que el material alcanza un grado de saturación del 90%. El valor del peso unitario húmedo es muy cercano al del peso unitario saturado, esto también se debe al elevado grado de saturación del material en el campo. Los ensayos de propiedades mecánicas se realizaron a contenidos de humedad mayores, llevando las muestras a saturaciones cercanas al 100%. El estado de saturación completa se alcanza cuando el contenido de humedad asciende a 74.3%. 4. MODELO DETERMINÍSTICO DE ESTABILIDAD DE LADERAS. El modelo del talud infinito (Dunn, Andreson & Kiefer, 1980) se ha utilizado para calcular el factor de seguridad, bajo las siguientes condiciones: talud completamente saturado, pero sin desarrollar un acuífero de acuerdo con las condiciones hidrogeológicas previamente descritas; utilización de varios coeficientes de aceleración sísmica, los cuales varían de 0.1 de g a 0.3 de g, donde g es la aceleración de la gravedad en m/s 2 . El modelo del talud infinito es un modelo bidimensional, el cual utiliza un plano de ruptura infinitamente largo para describir la estabilidad de los taludes. La profundidad del plano de ruptura se ha establecido en el contacto del depósito de cenizas y el lahar. El grado de amenaza de deslizamiento se puede expresar con el factor de seguridad (FS), el cual es la relación entre las fuerzas que tienden a causar la falla del talud y aquellas que se oponen al mismo proceso. En el cuadro 3 se observan las consideraciones hechas con respecto al factor de seguridad y que se utilizan para clasificar los resultados del modelo aplicado, este cuadro se ha elaborado con base en los trabajos de Pack et al. (2001) y GCO (1984). La fórmula para calcular el factor de seguridad en condiciones estáticas es la siguiente (modificada de Hammond et al., 1992): FS= c + cos 2 2[(s(D-Dw)+((s-(w)Dw] tanΝ/(D(s sen2 cos 2) donde: c: cohesión del suelo [kPa], 2: pendiente del terreno, (s: peso unitario del terreno [kN/m 3 ], (w: peso unitario del agua [kN/m 3 ], D: espesor vertical del material [m], Dw: altura vertical del nivel freático dentro de la capa de cenizas y Ν: ángulo de fricción interna del material. Cuadro 3: Consideraciones respecto al factor de seguridad y que se utilizan en la clasificación de los resultados del modelo. Factor de seguridad Condición Característica Necesidad de medidas correctivas <= 0.5 Muy inestable Probabilidad de desestabilizarse superior al 50% en caso de una aceleración sísmica dada Imperante 0.5<FS<=1.0 Inestable Probabilidad de desestabilizarse inferior al 50% en caso de una aceleración sísmica dada Imperante 1.0<FS<=1.2 Quasi-estable No se debe permitir la construcción de infraestructura si no se mejora la condición del sitio Imprescindi ble 1.2<FS<=1.4 Moderadamente estable Se puede construir infraestructura con mejoras menores del sitio Necesario FS>1.4 Estable Sector estable No se requiere La ecuación anterior puede modificarse para considerar la aceleración sísmica, con lo que se obtiene la siguiente expresión:
  34. 34. FS= c+((sD cos 2 2-D(s∀ sen2 cos2-(wDw cos 2 2)tanΝ/(D(s sen2 cos 2 + D(s∀ cos 2 2) donde: ∀: coeficiente de aceleración sísmica. Pack et al. (2001) proponen una forma adimensional de la ecuación del talud infinito, en la que introducen las siguientes expresiones: C= c/ D(s, m= Dw/ D y r= (w/ (s Estas expresiones se han utilizado para desarrollar una forma adimensional de la ecuación que considera la aceleración símica: FS= C+(cos 2 2-∀ sen2 cos2- mrcos 2 2)tanΝ/(sen2 cos2 + ∀ cos 2 2) Así mismo, para simplificar la ecuación y hacerla fácilmente implementable en un sistema de información geográfica como el ILWIS, se ha utilizado la siguiente expresión: A = C / cos 22 Al final, se obtiene la expresión adimensional utilizada en el cálculo del factor seguridad como: FS= A + (cos 2-∀ sen 2 - mr cos 2) tanΝ / (sen 2 + ∀ cos 2) 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS. En las figuras 6 y 7 se observan los resultados del cálculo del factor de seguridad, para las diferentes aceleraciones sísmicas consideradas. De estas figuras se desprende que es evidente la posibilidad de deslizamiento, en ambas márgenes de la quebrada Ipís, en caso de actividad sísmica. Según Climent (2000) es práctica común el uso de cargas sísmicas efectivas para el diseño de obras de infraestructura, las cuales son una fracción del valor pico de la aceleración horizontal esperada. El factor 2/3 del espectro de repuesta elástico se considera como el mínimo para ser utilizado en todos los tipos de estructura (Climent, 2000). Tomando en cuenta que para el sitio de estudio la aceleración pico es de 0.27g para un período de recurrencia de 50 años (Climent, 2000), el mínimo a considerar es de 0.18g. Por lo anterior, en adelante, el análisis de resultados se ejecuta para un escenario de un factor de seguridad correspondiente con una aceleración sísmica de 0.20g. Fig. 6 Resultados del análisis de estabilidad de laderas para aceleraciones sísmicas de 0.10, 0.15 y 0.20 de g. En la figura 8 se aprecia un detalle del resultado del análisis de estabilidad, para una aceleración sísmica de 0.20g. Siguiendo lo expuesto en el cuadro 3 y la figura 8, podemos decir que en toda el área señalada como Quasi-estable, Inestable o Muy Inestable (amarillo, naranja y rojo respectivamente), se debe prohibir la construcción de cualquier tipo de obra de infraestructura. En estos sectores se deben emprender medidas correctivas, para evitar el deslizamiento del talud en caso de actividad sísmica de importancia. Si alguno de estos sectores se desliza, el resultado sería el desarrollo de un escarpe subvertical en las cercanías de las viviendas, el cual podría continuar desestabilizándose sin necesidad de ocurrencia sismos y pondría en peligro a las viviendas mismas y sus habitantes. Fig. 7 Resultados del análisis de estabilidad de laderas para aceleraciones sísmicas de 0.25 y 0.30 de g.
  35. 35. Fig. 8 Detalle del resultado del análisis de estabilidad, para una aceleración sísmica de 0.20g. Los sectores considerados como Moderadamente Estables (verde) pueden comportarse adecuadamente durante un sismo, sin embargo, requieren de algunas medidas de estabilización menores, con el objetivo de alcanzar un factor de seguridad igual o mayor de 1.4. En general, las medidas correctivas involucran el movimiento de terrenos para suavizar el talud y la construcción de obras de retención, así como de drenajes. La realización de estas obras está condicionada por las limitaciones de espacio, el acceso difícil al talud y el costo de las mismas. El tránsito de vehículos livianos por las cercanías del talud, no afecta significativamente su estabilidad, pero la persona que desee circular por este sector, debe hacerlo bajo su propia responsabilidad. Por otro lado, el puesto de la Policía debe ser reubicado lo antes posible, pues se encuentra al borde de una de las secciones más inestables del talud. 6. PROTECCIÓN DE LAS MÁRGENES DE LA QUEBRADA IPÍS ANTE EROSIÓN Y SOCAVAMIENTO. Otro problema de inestabilidad de laderas se presenta si se considera la acción erosiva y de socavamiento, que ejerce la quebrada Ipís en sus márgenes. Este efecto se manifiesta con severidad durante la temporada lluviosa de nuestro país (Acón & Villalobos, 2002). En el cuadro 4 se resumen las principales características hidrológicas de la microcuenca de la quebrada Ipís, las cuales se obtienen del estudio de Acón & Villalobos (2002). Cuadro 4: Características hidrológicas de la microcuenca de la quebrada Ipís hasta la urbanización Setillal. Área [km2] 1.03 Coeficiente de escorrentía 0.25 Lluvia de 1 hora de duración, que puede esperarse una vez al año [mm] 34 Diferencia de elevación [m] 220 Longitud del cauce [km] 3.6 Tiempo de concentración [min.] 30 Lluvia máxima horaria, período de retorno 50 años [mm] 86 Tormenta de diseño [mm/h] 127.5 Caudal máximo probable, período de retorno 50 años [m3 /s] 9.11 Acón & Villalobos (2002) establecen que el ángulo de reposo del talud es de 40°, por lo cual, estos autores consideran que cualquier pendiente superior a este valor es vulnerable a la erosión y socavamiento. En la figura 9 se aprecian los sectores donde la protección de márgenes debe ser implementada. Acón & Villalobos (2002) recomiendan el uso de gaviones o suelo reforzado, con el propósito de brindar estabilidad y protección a los taludes, y resaltan las siguientes características de estas estructuras: - Admiten asentamientos
  36. 36. - Cuentan con componentes flexibles - No se requieren fundaciones especiales - No requieren drenaje - Utilizan material localmente disponible - Funcionan como estructura de contención y protegen contra la erosión - No requieren de mano de obra especializada, ni equipos especiales - Su entrada en funcionamiento es inmediata - Pueden contar con paramentos verticales, en gradones o inclinados Fig. 9 Sectores donde se requiere la implementación de medidas de protección de márgenes y puntos de observación de Acón y Villalobos (2002). La gran cantidad de basura, acumulada a lo largo del cauce de la quebrada Ipís, impide el libre flujo y aumenta la vulnerabilidad ante la socavación (Acón & Villalobos, 2002). Los mismos autores enfatizan la necesidad de limpiar el cauce y mantenerlo exento de obstáculos. La redes de aguas servidas y pluviales descargan directamente a la quebrada, lo cual contribuye a socavar y erosionar el talud, así como, a aumentar los niveles de contaminación del recurso hídrico (Acón & Villalobos, 2002). En la figura 9 se aprecian algunos puntos, donde Acón & Villalobos (2002) han realizado las observaciones que aparecen en el cuadro 5. Cuadro 5: Recomendaciones brindadas por Acón & Villalobos (2002), para el manejo de aguas servidas y pluviales. Punto # Situación actual Recomendación 1 Salida de aguas pluviales clausurada Mantenerla en su estado actual 2 Salida de aguas pluviales y aguas negras, más la descarga del punto 1. Cuenta con disipador de energía Clausurar la salida de aguas servidas y conducirla a una planta de tratamiento. Mejorar la capacidad de reducción de velocidad del disipador, con la construcción de canal y gradas de concreto 3 Salida de aguas pluviales Construcción de un disipador de energía apropiado 4 Vivienda afectada por deslizamiento y tubería de aguas negras de la misma Reubicar de la vivienda y clausurar la tubería 5 Se ha construido una iglesia y la sede de Instituto Nacional de Aprendizaje (INA) Monitorear el comportamiento del talud y en caso necesario, proceder a su refuerzo y protección 7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. En el sitio de estudio se ha identificado una capa de ceniza de un espesor cercano a los 3.2 m, la cual sobreyace a un lahar de 2.6 m de espesor y este a su ves se encuentra sobre un aluvión de espesor desconocido. El nivel freático no se detectó en ninguna de las perforaciones, debido a que las capas de ceniza y el lahar se comportan como acuitardos, el agua que se infiltra, a través de estos materiales, recarga el acuífero constituido por el aluvión. Los depósitos que sobreyacen al aluvión pueden encontrarse muy cercanos a la saturación completa durante la temporada lluviosa, pero sin alcanzar a desarrollar un acuífero, debido a la permeabilidad sensiblemente más elevada del mismo aluvión. La quebrada Ipís fluye sobre los materiales del aluvión y considerando que sus aguas presentan un contenido apreciablemente alto de detergentes y otras sustancias, así como depósitos de desechos sólidos, esta quebrada podría estar contribuyendo a deteriorar severamente la calidad del agua del acuífero. El depósito de cenizas se ha caracterizado física y mecánicamente, pues se considera
  37. 37. que el mismo es el que presenta el mayor potencial de desestabilizarse en caso de actividad sísmica. Es evidente la posibilidad de deslizamiento, en ambas márgenes de la quebrada Ipís, en caso de actividad sísmica. En el área señalada como Quasi-estable, Inestable o Muy Inestable (amarillo, naranja y rojo respectivamente), se debe prohibir la construcción de cualquier tipo de obra de infraestructura. En estos sectores se deben emprender medidas correctivas, para evitar el deslizamiento del talud en caso de actividad sísmica de importancia. Si alguno de estos sectores se desliza, el resultado sería el desarrollo de un escarpe subvertical en las cercanías de las viviendas, el cual podría continuar desestabilizándose, sin necesidad de ocurrencia sismos y pondría en peligro a las viviendas mismas y sus habitantes. Los sectores considerados como Moderadamente Estables (verde) pueden comportarse adecuadamente durante un sismo, sin embargo, requieren de algunas medidas de estabilización menores, con el objetivo de alcanzar un factor de seguridad igual o mayor de 1.4. Las medidas correctivas involucran el movimiento de terrenos para suavizar el talud y la construcción de obras de retención, así como de drenajes. La realización de estas obras está condicionada por las limitaciones de espacio, el acceso difícil al talud y el costo de las mismas. El tránsito de vehículos livianos por las cercanías del talud, no afecta significativamente su estabilidad, pero la persona que desee circular por este sector, debe hacerlo bajo su propia responsabilidad. El puesto de la Policía debe ser reubicado lo antes posible, pues se encuentra al borde de una de las secciones más inestables del talud. Se deben considerar las recomendaciones de Acón & Villalobos (2002), en lo que respecta a limpiar el cauce de la quebrada Ipís y acatar sus observaciones en cada uno de los puntos, donde sugieren mejoras. 8. BIBLIOGRAFÍA. Acón, E. & Villalobos, L.J., 2002: Informe de zonas de peligro de socavación en margen sur de la quebrada Ipís, Setillal, Goicoechea. Informe de Trabajo Comunal Universitario (TCU). Proyecto Estabilidad de Taludes en Obras de Interés Social, Escuela Centroamericana de Geología, Universidad de Costa Rica. (Informe inédito) Climent, A. (Editor), 2000: Microzonificación Sísmica. NORAD-CEPREDENAC. San José, Costa Rica. 120 p.p. Denyer, P. & Arias, O., 1991: Estratigrafía de la región central de Costa Rica. Revista Geológica de América Central, 12: 1-59. Dunn, I.S., Anderson, L.R. & Kiefer, F.W., 1980: Fundamentals of Geotechnical Analysis. John Wiley & Sons, New York. 416 p.p. GCO, 1984: Geotechnical Manual for Slopes. Geotechnical Control Office. Engineering Development Department, Hong Kong. 295 p.p. Hamnond, C., Hall, D., Miller, S. & Swetik, P., 1992: Level I Stability Analysis (LISA), Documentation for Versión 2.0. General Technical Report INT-285, USDA, Forest Service Intermountain Research Station. ITC, 2001: Ilwis 3.0 Academic, Userr’s Guide. International Istitute for Aerospace Survey and Earth Sciences. Enschede, The Netherlands. 530 p.p. Pack, R.T., Tarboton, D.G. & Goodwin, C.N., 2001: A stability index approach to terrein stability hazard mapping, SINMAP User’s Manual. Canadian Forest Products Ltd. Forest Renewal B.C. 68 p.p.

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