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MOVIMIENTOS EN MASA

MOVIMIENTOS EN MASA

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MOVIMIENTOS EN MASA ANÍBAL GAVIRIA CORREA Alcalde

LUIS FERNANDO SUÁREZ VÉLEZ Gobernabilidad, Seguridad

CARLOS ALBERTO GIL VALENCIA Director Departamento Administrativo de Gestión del Riesgo de Desastres

JAIME ENRIQUE GÓMEZ ZAPATA

Subdirector de Conocimiento y Reducción del Riesgo de Desastres Supervisor del Convenio

SANTIAGO ALONSO PEREZ

Subdirector de Manejo de Desastres

Tecnológico de Antioquia I.U. LORENZO PORTOCARRERO SIERRA Rector Tecnológico de Antioquia I.U.

ELIMELETH ASPRILLA MOSQUERA Vicerrector Tecnológico de Antioquia I.U.

DARIO ENRIQUE SOTO DURAN Decano Facultad de Ingenieria

EDICIÓN: ANDRÉS FELIPE MANRIQUE GARCÍA Comunicador, secretaría de comunicaciones Alcaldía de Medellín

ANDRÉS FELIPE MONTOYA RENDON Docente

DIANA CAROLINA LÓPEZ GUTIÉRREZ Comunicadora social, especialista en seguridad y salud en el trabajo

SERGIO MARIO COLOMBO CONGOTE Publicista, diseñador gráfico y diagramador

Los movimientos en masa son desplazamientos del terreno a favor de la pendiente que se generan por acción de la fuerza de gravedad, bajo la influencia de ciertos factores como son el agua, los eventos sísmicos, la aplicación de carga excesiva, las excavaciones para la adecuación de viviendas o la apertura de senderos y vías, entre otros. Estos movimientos producen cambios visibles en el terreno como agrietamientos, hundimientos e incluso desprendimientos de grandes cantidades de suelo o roca, de ahí que puedan ocasionar la destrucción y/o deterioro de la infraestructura pública, viviendas, cultivos y propiciar el represamiento de cauces de ríos o quebradas. Popularmente estos procesos se conocen como derrumbes, volcanes de tierra, avalanchas y aludes, sin embargo estos términos no están bien empleados y la forma correcta para referirse a estos fenómenos es hablar de “movimientos en masa”, los cuales a su vez se pueden clasificar como deslizamientos, flujos, desprendimientos, caída de rocas, hundimientos, fenómenos de reptación, entre otros, dependiendo del mecanismo de falla, la velocidad del fenómeno y el tipo de material involucrado.

Deslizamiento

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DEFINICIÓN DE MOVIMIENTO EN MASA

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MOVIMIENTOS EN MASA

8 Flujo

Desprendimiento

Caída de rocas

Hundimiento

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MOVIMIENTOS EN MASA

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FACTORES QUE FAVORECEN EL DESARROLLO DE LOS MOVIMIENTOS EN MASA: Naturales • Clima: En nuestro país, el desarrollo de movimientos en masa tiene una estrecha relación con la ocurrencia de lluvias, pues éstas saturan los suelos promoviendo la alteración de sus propiedades mecánicas y su pérdida de resistencia. • Topografía: Los movimientos en masa ocurren con mayor frecuencia en terrenos caracterizados por presentar altas pendientes. • Litología: Las características particulares de las rocas (composición, granulometría, estructura interna, grado de fracturamiento y descomposición), determinan su calidad o resistencia. En este orden de ideas, todos los materiales tienen comportamientos diferentes y unos tienden a ser más susceptibles que otros al desarrollo de movimientos en masa. • Actividad Sísmica: Los sismos o terremotos generan vibraciones que pueden afectar

Relacionados con las actividades humanas (antrópicos) • Excavaciones: Los cortes o excavaciones que se desarrollan para la construcción de infraestructura, tienden a alterar el equilibrio de los taludes, de ahí que sea necesaria la ejecución de obras de protección, bajo la asesoría y supervisión de profesionales en el área de la construcción que garanticen el cumplimiento de la normatividad vigente. • Sobrecargas: La disposición inadecuada de escombros y basuras en zonas de alta pendiente podría generar sobrecargas que conlleven a la pérdida de resistencia del suelo. El sobrepeso asociado a la densificación de la infraestructura habitacional en zonas de ladera, podría propiciar igualmente el desarrollo de procesos de inestabilidad. • Deforestación: La eliminación de la cobertura vegetal en las laderas por la quema, tala y remoción de la vegetación, favorece la infiltración del agua y el desarrollo de procesos erosivos, de ahí que aumente la probabilidad de falla del terreno por saturación y pérdida progresiva de suelo. • Manejo de Aguas: Los flujos de agua no controlados se convierten en uno de los principales agentes detonantes de procesos de erosión y remoción en masa, por tanto, el inadecuado manejo del drenaje por carencia o deficiencia de obras para la captación y conducción de aguas superficiales, la descarga de aguas residuales a media ladera, la existencia de fugas en redes de servicio (tuberías o mangueras) y la ocurrencia de fallas en tanques de almacenamiento de aguas, podrían propiciar la saturación del suelo y su pérdida de resistencia por aumento de presiones internas.

RECONOCIMIENTO DE MOVIMIENTOS EN MASA Los métodos usados para determinar la probabilidad de ocurrencia de un movimiento en masa se basan en la observación de los rasgos indicadores de procesos de inestabilidad y en la identificación de aquellos factores detonantes que podrían activar los procesos. Las situaciones que se describen a continuación representan una señal de alerta, por lo tanto será oportuno informar a las autoridades competentes para que se adopten las medidas necesarias.

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el equilibrio de las laderas y originar deslizamientos. Este movimiento vibratorio puede desencadenar una serie de efectos que dan lugar a grandes deformaciones y roturas en el terreno.

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Presencia de grietas o escalonamientos en el terreno Las grietas de tensión o los escalonamientos que se presentan en el terreno podrían marcar el desarrollo incipiente de un movimiento en masa o la evolución de un proceso preexistente, de ahí la importancia de monitorear su evolución. La infiltración del agua lluvia a lo largo de las grietas promueve la saturación del suelo y el aumento de presiones, propiciando así la ocurrencia de la falla.

Pérdida de verticalidad de postes, cercos o inclinación de árboles

Aquellos elementos que son originalmente verticales como árboles, postes y cercos, podrían servir como indicadores de procesos de inestabilidad cuando conservan un patrón común de inclinación. Estos rasgos sugieren la probabilidad de ocurrencia de un movimiento en masa rápido, en su etapa inicial, o indican el desarrollo de un fenómeno de desplazamiento lento que se prolonga en el tiempo afectando la infraestructura existente.

Aporte de aguas al terreno Si bien la presencia de agua por sí sola no representa un indicio del desarrollo de un proceso de remoción en masa, no se puede desconocer que el principal agente detonante de este tipo de fenómenos en zonas de alta pendiente es el agua, de manera que es muy importante detectar fugas en tuberías, mangueras o tanques de almacenamiento y controlar las descargas de aguas residuales o vertimientos de aguas negras a media ladera.

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TÉCNICAS DE MONITOREO Monitoreo con estacas para detectar movimientos Esta técnica se utiliza para verificar la actividad de los movimientos de terreno que tienden a ser lentos y consiste en clavar estacas de forma vertical, a una profundidad tal que se garantice cierta estabilidad para posteriormente atar un hilo entre las mismas. Si la posición de las estacas se conserva intacta y no hay alteraciones por afectaciones externas, la ruptura del hilo significaría el desplazamiento del terreno.

OCURRENCIA DE MOVIMIENTOS EN MASA Para prevenir el desarrollo de movimientos en masa, es posible ejecutar acciones sencillas que pueden resultar muy útiles o eficaces para conservar la estabilidad de las laderas. Algunas de estas acciones se describen a continuación: • Manejo de aguas lluvia y de escorrentía Con el fin de controlar las aguas superficiales que descienden desde las partes altas de las laderas y/o vías, se debe adelantar la construcción de sistemas de drenaje como cunetas, zanjas impermeabilizadas, rondas de coronación, cajas, filtros, disipadores de energía, entre otros, con el fin de garantizar la adecuada conducción de las aguas hacia un drenaje natural o hacia el sistema de alcantarillado local.

• Limpieza de cunetas y sumideros

Estos elementos destinados a la evacuación de aguas lluvias deben permanecer despejados y libres de obstáculos como basuras, escombros y restos vegetales, de manera que es necesario programar jornadas de limpieza periódicamente para garantizar su adecuado funcionamiento.

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ESTRATEGIAS PARA PREVENIR LA

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• Instalación de canoas y bajantes

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Es necesario instalar estos elementos de captación y manejo de lluvias para controlar las aguas procedentes de las cubiertas o techos de las viviendas y evitar que el impacto de las mismas promueva el desarrollo de procesos erosivos y movimientos en masa.

1. Antes

2. Después

• Remoción de basuras y escombros Es necesario retirar aquellos residuos que se encuentren acumulados sobre los terrenos de alta pendiente con el fin de evitar sobrecargas que representen la pérdida de resistencia del suelo.

Consiste en rellenar las grietas de tensión que se desarrollan en la fase preparatoria de un movimiento en masa, mediante la aplicación de suelo arcilloso o suelo-cemento, con el fin de evitar la infiltración de aguas lluvias.

• Siembra de cobertura vegetal Es conveniente proteger la superficie del terreno mediante la siembra de especies vegetales idóneas como kikuyo, vetiver, maní forrajero, entre otros, con la idea de facilitar el amarre del suelo, controlar los procesos erosivos y minimizar la infiltración.

Talud con cubierta vegetal

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• Sellamiento de grietas en el terreno

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• Cubrimiento de superficies con plástico

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Es oportuno, como medida de impermeabilización provisional, extender un plástico sobre la superficie expuesta del talud con el fin de controlar la acción erosiva del agua y anular la infiltración.

• Mantenimiento de elementos de conducción o almacenamiento de agua

Es necesario garantizar el adecuado funcionamiento de aquellos elementos que cumplen funciones de conducción y almacenamiento de aguas como mangueras, tuberías y tanques, de manera que es pertinente identificar posibles fallas o fugas que puedan representar el aporte de aguas al terreno y realizar las actividades de reparación o sustitución pertinentes.

ESTABILIZACIÓN Y CONTROL DE LA EROSIÓN • Trinchos Los trinchos son estructuras de guadua o madera dispuestas en forma de muro a fin de ayudar a formar terrazas para estabilizar taludes que han sufrido procesos de deslizamientos o en donde hay procesos de cárcavas. En estos casos su finalidad es estabilizar el terreno para ayudar a que la vegetación se establezca nuevamente y acabe de estabilizar el talud de forma permanente por el amarre de raíces. También se utilizan para disipar la energía del agua de escorrentía, de caños, quebradas y ríos, en donde la fuerza del agua provoca socavamiento de los cauces y bordes.

• Mortero Lanzado Se define el concreto lanzado como un mortero o concreto transportado a través de una manguera y proyectado neumáticamente a alta velocidad sobre una superficie. Dicha superficie puede ser concreto, piedra, terreno natural, mampostería, acero, madera, poliestireno, etc. A diferencia del concreto convencional, que se coloca y luego se compacta (vibrado) en una segunda operación, el concreto lanzado se coloca y se compacta al mismo tiempo, debido a la fuerza con que se proyecta desde la boquilla de la manguera. Si la mezcla que se va a lanzar cuenta sólo con agregados finos, se le llama mortero lanzado, y si los agregados son gruesos se le denomina concreto lanzado.

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OBRAS MENORES PARA

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20 • Perfilado o terraceo Las terrazas como obras de adecuación de tierras, cumplen la función de proveer un área firme para la siembra y de recoger el agua lluvia de manera que parte se infiltre y el sobrante pueda ser canalizado hasta un desagüe seguro. Así se asegura la conservación de las laderas y permite realizar en ellas cultivos limpios. El inconveniente es el alto costo de su adecuación. También se constituyen en obras de recuperación de movimientos de masa y cárcavas. La construcción se inicia en la base de la ladera, marcando las curvas a nivel. Una vez trazadas se demarca el ancho de la terraza y se comienza la excavación. El suelo fértil removido se acomoda en la parte superior de la terraza para ser devuelto a su lugar una vez terminada la explanación. Luego de remover la capa orgánica se hace el corte y se acomoda el suelo extraído en la parte inferior de la terraza. Este será el que forme el talud inferior. La excavación debe hacerse dejando una leve inclinación hacia adentro de la pendiente de manera que se retenga el agua hacia el talud interior de la terraza. También debe dejarse un desnivel del 0,3 a 0,4% cada 12 metros, a lo largo de la terraza hasta una zona segura para evacuación del agua que no alcanza a infiltrase. Así, al aumentar la longitud de la terraza, se va incrementando el gradiente. En zonas muy pendientes o de suelo muy arenoso e inestable es necesario estabilizar los taludes. Una alternativa es utilizar agro-mallas para ayudar al prendimiento de coberturas como maní forrajero. Esta alternativa resulta más económica que la estabilización con piedra.

Estas terrazas están orientadas a evacuar el agua, y se denominan terrazas de drenaje. En este caso los extremos son abiertos y el desnivel conduce el agua hasta un drenaje principal bien sea artificial o natural de manera que el agua pueda ser conducida sin riesgo de ocasionar daños por erosión. Como se trata de evacuar el agua de escorrentía, es necesario colocar tabiques a lo largo de las acequias para disminuir la energía del agua y evitar el socavamiento. Otra alternativa es colocar revestimientos plásticos para evitar la erosión e infiltración. • Estructuras de Contención En el caso de un corte o terraplén donde no existe posibilidad de ocurrencia de un deslizamiento grande masivo se acostumbra construir muros de contención para resistir las presiones generadas por la existencia de un talud de gran pendiente o semi-vertical. La necesidad del muro se debe a que dentro del suelo se generan unas presiones horizontales que puede inducir a la ocurrencia del derrumbamiento o deslizamiento de una cuña de suelo relativamente sub-superficial. La presión lateral que actúa sobre un muro en condiciones de talud estable son una función de los materiales y las sobrecargas que la estructura soportan, el nivel de agua freática, las condiciones de cimentación y el modo y magnitud del movimiento relativo del muro.

Muros en Gaviones: Los gaviones son cajones de malla de alambre galvanizado que se rellenan de cantos de roca. Algunas de las ventajas de un muro en gaviones son las siguientes: Simple de construir y mantener y utiliza los cantos y piedras disponibles en el sitio. Se puede construir sobre fundaciones débiles. Su estructura es flexible y puede tolerar asentamientos diferenciales mayores que otro tipo de muros y es fácil de demoler o reparar. Se emplean tres tipos de mallas diferentes, hexagonales o de triple torsión, electrosoldada y elaborada simple. El principal problema consiste en que las mallas pueden presentar corrosión en suelos ácidos (de PH menor 6). Existen una gran cantidad de tamaños de malla disponible para formar las cajas. Generalmente, se utilizan cajas de 2m. x 1m. x 1m. La forma básica es trapezoidal.

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Terrazas de drenaje

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Tierra Reforzada: Las estructuras de tierra reforzada son terraplenes donde el suelo es su principal componente; y dentro de este, en el proceso de compactación, se colocan elementos de refuerzo para aumentar su resistencia a la tensión y al cortante. Internamente deben su resistencia principalmente, al refuerzo y externamente actúan como estructuras masivas por gravedad. Son fáciles de construir. Utilizan el suelo como su principal componente. Puede adaptarse fácilmente a la topografía. Permite construirse sobre fundaciones débiles, tolera asentamientos diferenciales y puede demolerse o repararse fácilmente, pero se requiere espacio disponible superior al de cualquier otra estructura de contención.

Los muros en piedra son estructuras construidas con bloques o cantos grandes de roca, los cuales se colocan unos sobre otros en forma manual o al volteo. El tamaño de los bloques utilizados generalmente supera las 3 pulgadas y pueden utilizarse bloques hasta de 1 metro de diámetro si se tiene equipo adecuado para su colocación. El diseño consiste en determinar las dimensiones exteriores del terraplén. El ancho de la base del pedraplén generalmente, es superior a su altura o por lo menos igual. El ángulo de inclinación de la pared exterior depende del tipo de roca, tamaño y angulosidad. Para bloques grandes se pueden utilizar pendientes de hasta 1/6 H: 1B. El ancho mínimo de la parte superior del muro es de 1 metro. Se acostumbra colocarle un geotextil en la interfase entre el piedraplén y el suelo, y un subdren en forma similar a los muros en gaviones.

Selección del tipo de estructura de contención Los siguientes factores deben tenerse en cuenta para seleccionar el tipo de muro de contención: a. Localización del muro de contención propuesto, su posición relativa con relación a otras estructuras y la cantidad de espacio disponible. b. Altura de la estructura propuesta y topografía resultante. c. Condiciones del terreno y agua freática. d. Cantidad de movimiento del terreno aceptable durante la construcción y la vida útil de la estructura, y el efecto de este movimiento en muros vecinos, estructuras o servicios. e. Disponibilidad de materiales. f. Tiempo disponible para la construcción. g. Apariencia. h. Vida útil y mantenimiento • Recuperación de cárcavas originadas por remociones en masa. Cuando las cárcavas se originan por movimientos en masa la labor principal es evitar el

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Muros en Piedra (Pedraplenes):

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ingreso de agua a la zona inestable y el drenaje rápido del área. Por ello las obras comienzan siempre en la cabeza de la cárcava y no en la base, pues se busca atacar la causa que origina el proceso para luego estabilizar el terreno. Los pasos a seguir se enumeran a continuación: a. Aislar la cabeza de la cárcava para evitar el ingreso de personas y animales. b. Ubicar las aguas que están originando el deslizamiento como tuberías rotas de acueducto o alcantarillado y cunetas de carreteras. En el caso de tuberías rotas, deben ser clausuradas de inmediato y reparadas. c. Debe rectificarse el peralte de las vías dejando la inclinación el peralte hacia el talud superior. Luego deben rectificarse las cunetas, colocar disipadores de energía según se la pendiente y adecuar las alcantarillas. Deben hacerse ventanas de evacuación a lo largo de las vías para repartir el exceso de agua en zonas seguras. d. Con ayuda de un pisón deben sellarse todas las grietas presentes en la zona de derrumbe. e. Se ubican los drenajes naturales. Se trazan y construyen los filtros, tantos como sean necesarios según el área que ocupe la cárcava. Los filtros deben llevar trinchos de amarre. En caso de que el derrumbe esté activo, se construye un filtro central para evacuar el agua lo más rápido posible y luego se prosigue con las demás obras. f. Se comienza la construcción de terrazas de estabilización, trinchos escalonados y disipadores simples de energía comenzando por la cabeza de la cárcava. g. Se establece cobertura multistrata (múltiples estratos) en las terrazas de estabilización. • Recuperación de cárcavas originadas por erosión hídrica Cuando los surcos y cárcavas se han originado por causas diferentes a movimientos en masa, en donde no hay problema por aguas infiltradas y los procesos son producto de intervenciones como deforestación, labranza, ausencia de cobertura, las obras bio ingenieriles se enfocan a estabilizar los taludes de las cárcavas y a disipar la energía del agua de escorrentía que corre por los surcos para frenar el proceso y ayudar a que la vegetación natural pueda volver a establecerse. En estos casos los pasos a seguir son: a. Aislar la cabeza de la cárcava para evitar el ingreso de personas y animales.

c. Establecer trinchos escalonados disipadores de energía en la cabeza de la cárcava. d. Estabilizar el fondo de la cárcava mediante disipadores simples siembra de estacas de fácil rebrote. e. Construir trinchos escalonados con alturas inferiores a 50 cm para estabilizar los taludes de las cárcavas. f. Establecer coberturas multiestratas. • Drenes subhorizontales o filtros Los movimientos en masa ocurren por una sobresaturación del suelo, lo que aumenta la presión de poros y con ayuda de la fuerza de gravedad el terreno sede, se desprende y cae. En razón a que es el agua la causa que origina el problema, antes de realizar obras de estabilización es necesario drenar el terreno y asegurar que el agua de infiltración tenga un lugar seguro por donde ser evacuada. Para ello, se recurre a la construcción de filtros, que dependiendo del material que se utilice, se clasifican en filtros vivos y filtros no vivos. Los filtros vivos se construyen utilizando guadua mientras que los no vivos se construyen utilizando piedra songa, gravilla y tubos de gress como medio poroso para evacuar el agua. Los pasos a seguir para la construcción de filtros para evacuación de aguas subsuperficiales son los siguientes: a. Se ubican los agrietamientos del terreno que marcan sitios de inestabilidad y se sellan. b. Se ubican las depresiones y drenajes naturales que pueden servir para evacuar el agua. Son identificables pues se ve agua brotando del subsuelo. Si no las hay, se ubican unos drenajes principales hacia el centro y lados del talud o zona inestable. c. Se trazan canales secundarios en espina de pescado que deben desembocar a los canales principales de evacuación. Al trazar los canales secundarios es importante que el ángulo de desviación sea agudo (menor de 90º) para ayudar a la evacuación rápida del agua. Si el ángulo queda recto, el agua se infiltra y no evacua. d. Se excavan los drenajes. El ancho de los filtros varía entre 0,5 y 0,7. La profundidad de los filtros es la profundidad del nivel freático encontrado en cada sitio y deben coincidir con terreno firme. Puede variar entre 0,5 y 2,5 metros. Cuando hay peligro inminente de deslizamiento, se construye en un solo día rápidamente, un solo drenaje central para evacuar el agua. Luego se prosigue con

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b. Hacer una ronda de coronación en la parte superior de la cárcava para evitar el ingreso de aguas de escorrentía de las zonas más altas.

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el resto de la obra. e. Se llenan las zanjas principales con guadua. Si el filtro es muy profundo, lleva 5 o 6 tendidos de guadua, luego se coloca un espedón de pasto y se termina de tapar con tierra. Los filtros secundarios llevan de 2 a 4 tendidos de guadua. El espedón de pasto retiene los sedimentos y evita que el filtro se colmate. Se espera que con el tiempo, el pasto y algunas de las guaduas broten y se establezcan como cobertura en superficie. Las guaduas no necesitan ser perforadas ni se deben quitar los tabiques. Tal como se cortan, se entierran. Debe ser guadua verde sin curar. f. Se construyen trinchos para dar estabilidad a los filtros g. Se siembran estacas de coberturas de múltiples estratos en los trinchos