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CAPITULO 3
Movimientos de masas - taludes
3.1 Movimientos de masas
Los movimientos de una masa es uno de los fenómenos geológicos que afectan a la
humanidad, causando muertes y destrozos en la naturaleza, sin embargo pocas personas
son conscientes de la importancia que se le debe dar a este fenómeno. Estos
movimientos se pueden evitar si se realizan estudios para identificar los problemas, y
tomar medidas de mitigación o control.
3.1.1 Concepto de talud
Un talud es una superficie inclinada con cambios de altura significativos que limita el
macizo de tierra o de roca. En la literatura técnica se define como ladera cuando su
conformación actual tuvo como origen un proceso natural y talud cuando se conformó
artificialmente.
3.1.2 Factores que influyen en la estabilidad de los taludes en las vías terrestres
Los taludes que han permanecido estables por muchos años pueden fallar por los
siguientes factores, los mismos que tienen influencia sobre el comportamiento
geomecánico del talud. Estos factores son:
a. Factores geomorfológicos
a.1 Topografía y geometría del talud
a.2 Distribución de las discontinuidades y planos de estratificación
b.- Factores internos
b.1 – Nivel freático
b. 2 – Propiedades de los suelos
c.- Factores externos
c.1- Factores climáticos (agua superficial)
d.- Sismicidad
e.- Causas externas
d. 1- Excavaciones
d.2 – Obras civiles
d.3 – Movimiento de tierras
d.4 – Erosión
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3.1.2 Nomenclatura de un talud
Fig.3.1 Taludes y laderas
En un talud o ladera se definen los siguientes parámetros:
1. Altura
Es la distancia vertical entre el pie y la cabeza, la cual se presenta claramente bien
definida en taludes artificiales.
2. Pie
Es el cambio brusco de pendiente en la parte inferior.
3. Cabeza o escarpe
Cambio brusco de pendiente en la parte superior.
4. Altura de nivel freático
Distancia vertical desde el pie del talud hasta el nivel de agua medida debajo de la
cabeza.
5. Pendiente
Es la medida de inclinación del talud. Puede medirse en grados, en porcentaje o en
relación m/v, en la cual m es la distancia horizontal que corresponde a una unidad de
distancia vertical.
Ejemplo: Talud: 2H: 1V: Angulo: 26.5°, % de Pendiente 50%.
3.3 Nomenclatura de un deslizamiento
Los procesos de deslizamiento activos en los taludes y laderas, corresponden
generalmente, a movimientos hacia abajo y hacia afuera de los materiales que
conforman un talud de roca, suelo natural o relleno, o una combinación de ellos.
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Los movimientos ocurren generalmente, a lo largo de superficies de falla, por caída
libre, movimientos de masa, erosión o flujos. (En la figura 3.2 se indica el proceso de un
deslizamiento)
Figura 3.2 Nomenclatura de un deslizamiento
1. 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.
2. Escarpe menor
Superficie de pendiente muy fuerte en el material desplazado y producida por el
movimiento diferencial dentro de este material.
3. Cabeza
Se define a la parte superior del material desplazado a lo largo de su contacto con el
escarpe principal.
4. Tope (Cima)
El punto más alto de contacto entre el material desplazado y el escarpe principal.
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5. Corona
Sector de la ladera que no ha fallado y localizada arriba del deslizamiento adyacente al
escarpe principal. Puede presentar grietas, llamadas grietas de la corona.
6. Superficie de falla (ruptura)
Corresponde al área debajo del movimiento que delimita el volumen de material
desplazado. El volumen de suelo debajo de la superficie de falla no se mueve.
7. Punta de la superficie de falla
La intersección (algunas veces cubierta) de la parte baja de la superficie de ruptura y la
superficie original del terreno.
8. Dedo (Base)
Es el margen del material desplazado más distante del escarpe principal.
9. Punta o uña
Es el punto en el pie más distante del tope del deslizamiento.
10. Pie
La porción de material desplazado que descansa ladera abajo desde la punta de la
superficie de ruptura
11. Costado o flanco
Un lado (perfil lateral) del deslizamiento.
12. Superficie original del terreno
La superficie que existía antes de que se presentara el movimiento.
13. Derecha e izquierda
Términos que sirven para la orientación geográfica de un deslizamiento, si se emplean
los términos derecha e izquierda debe referirse al deslizamiento observado desde la
corona y mirando hacia el pie.
3.4 Clasificación de los deslizamientos
La clasificación de los deslizamientos en masa se trata de describir e identificar los
cuerpos que están en movimiento. Los principales tipos de movimientos son:
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3.4.1
Bloques Caídos
Son desprendimientos de una masa de cualquier tamaño en taludes de pendiente fuerte,
a lo largo de una superficie, en la cual ocurre ningún o muy poco desplazamiento de
corte y desciende principalmente a través del aire por caída libre, a saltos o rodando.
(Figuras 3.3 y 3.4).
Figura 3.3 Caído de bloques por gravedad en roca fracturada.
Figura 3.4 Caído de bloques rodando
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Fotografía 3.1 Caídas de roca. Yosemite, 2002
La observación muestra que los movimientos tienden a comportarse como bloques en
caída libre cuando la pendiente superficial es de más de 75 grados. En taludes de ángulo
menor generalmente, los materiales rebotan y en los taludes de menos de 45 grados los
materiales tienden a rodar.
Los “bloques caídos” corresponden a bloques de roca relativamente sana, aquellos
residuos o detritos están compuestos por fragmentos de materiales pétreos y los caídos
de tierra corresponden a materiales compuestos de partículas pequeñas de suelo o masas
blandas (Figura 3.5).
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Fig. 3.5 Algunos mecanismos de falla de caídos
Las causas de la caída de roca pueden deberse ala lluvia, la roca fracturada, el viento, la
escorrentía, las fracturas, la erosión, las raíces de los árboles, los nacimientos de agua,
las vibraciones de maquinaria y vehículos y la descomposición del suelo.
Además deben incluirse adicionalmente, los terremotos, los cortes de las vías,
explotación de materiales y las actividades antrópicas.
3.4.2
Reptación
La reptación consiste en movimientos muy lentos a extremadamente lentos del suelo
subsuperficial sin una superficie de falla definida. Generalmente, el movimiento es de
unos pocos centímetros al año y afecta a grandes áreas de terreno.
Se le atribuye a las alteraciones climáticas relacionadas con los procesos de
humedecimiento y secado en suelos, usualmente, muy blandos o alterados. La reptación
puede preceder a movimientos más rápidos como los flujos o deslizamientos.
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Fig. 3.6 Esquema de un proceso de reptación.
Fotografía 3.2 Proceso de reptación.
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3.4.3
Deslizamiento
Este movimiento se produce al superarse la resistencia al corte de un material a lo largo
de una o varias superficies o dentro de una zona relativamente delgada (Figura 3.7), este
movimiento puede ser progresivo a lo largo de toda la que sería, la superficie de falla.
Los deslizamientos pueden ser de una sola masa que se mueve o pueden comprender
varias unidades o masas.
Los deslizamientos pueden ser por procesos naturales o a desestabilización de masas de
tierra por el efecto de cortes, rellenos, deforestación, etc.
Figura 3.7 Deslizamientos en suelos blandos.
Los deslizamientos se pueden a su vez dividir en dos subtipos denominados
deslizamientos rotacionales y translacionales. Esta diferenciación es importante porque
puede definir el sistema de análisis y estabilización a emplearse.
3.4.3.1. Deslizamiento Rotacional
Las fallas rotacionales en forma circular ocurren por lo regular en materiales arcillosos
homogéneos o en suelos en que su comportamiento mecánico esté regido por su
fracción arcillosa y tienen la forma aproximadamente circular o cóncava. En una falla
de deslizamiento rotacional la superficie de falla es formada por una curva o circular
cuyo centro de giro se encuentra por encima del centro de gravedad del cuerpo en
movimiento (Figura 3.8).
Visto en planta el deslizamiento posee una serie de agrietamientos concéntricos y
cóncavos en la dirección del movimiento. El movimiento produce un área superior de
hundimiento y otra inferior de deslizamiento generándose comúnmente, flujos de
materiales por debajo del pie del deslizamiento.
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En muchos deslizamientos rotacionales se forma una superficie cóncava en forma de
“cuchara”. Generalmente, el escarpe debajo de la corona tiende a ser semivertical, lo
cual facilita la ocurrencia de movimientos retrogresivos.
En la cabeza del movimiento, el desplazamiento es aparentemente semi-vertical y tiene
muy poca rotación, sin embargo se puede observar que generalmente, la superficie
original del terreno gira en dirección de la corona del talud, aunque otros bloques giren
en la dirección opuesta.
Figura 3.8 Deslizamiento rotacional.
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Fotografía 3.3 Deslizamiento Rotacional en arcilla, Peace River, B.C
Fotografía 3.4 Deslizamientos rotacionales.
La forma y localización de la superficie de falla está influenciada por las
discontinuidades, juntas y planos de estratificación. Estos efectos de estas
discontinuidades deben tenerse muy en cuenta en el momento que se haga el análisis de
estabilidad (Figura 3.9).
En un deslizamiento, se producen otros desplazamientos curvos que forman escarpes
secundarios y además se producen varios deslizamientos sucesivos en su origen
conformando deslizamientos rotacionales independientes.
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Figura 3.9 Fallas de la estructura en los movimientos de tipo rotacional
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3.4.3.2. Deslizamiento de traslación
Estas fallas traslacionales son importantes en el cuerpo del talud. Son movimientos de
masa que se desplaza hacia fuera y hacia abajo, a lo largo de una superficie más o
menos plana localizadas a poca profundidad bajo el talud. (Figura 3.10).
Los movimientos de traslación son comúnmente controlados por superficies de
debilidad tales como fallas, juntas, fracturas, planos de estratificación y zonas de
cambio de estado de meteorización que corresponden en términos cuantitativos cambios
en la resistencia al corte de los materiales o por el contacto entre la roca y materiales
blandos o coluviones. En muchos deslizamientos de traslación la masa se deforma y/o
rompe y puede convertirse en flujo.
Figura 3.10 Deslizamiento de traslación
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Fotografía 3.5 Deslizamiento traslacional
3.4.4. Flujo
Se denominan a ciertos movimientos producidos en materiales de tipo suelo o rocas
muy fracturadas, asemejándose su comportamiento al de fluidos de mayor o menor viscosidad, en función de su contenido de agua. En este contexto podemos incluir desde
desplazamientos de tipo plástico, extraordinariamente lentos, hasta movimientos
turbulentos o rápidos (Figura 3.11), se pueden producir en suelos secos o húmedos y los
puede haber de roca, de residuos o de suelo y en casos extremos, flujo de lodos.
Los flujos con características de muy lentos, se asemejan, a los fenómenos de reptación.
Algunos flujos pueden resultar de la alteración de suelos muy sensitivos tales como
sedimentos no consolidados.
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Figura 3.11 Flujos de residuos (Detritos)
3.4.4.1. Flujo en roca
Estos flujos se presentan en estratos que están meteorizados, poco profundos debido a
fallas relacionadas con cambios de esfuerzos, que son alterados por lo fenómenos
naturales como la lluvia, estos movimientos se producen en zonas montañosas con poca
cobertura vegetal que tienen pendiente mayores a 45°.
Se presentan con mayor frecuencia en rocas ígneas y metamórficas muy fracturadas.
Estos flujos tienden a tener humedades bajas y su velocidad de deslizamiento es de
rápida a muy rápida.
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Fotografía 3.6 Flujos de roca
3.4.4.2. Flujo de residuos (Detritos)
Flujo de detritos cuando el material que fluye contiene porcentajes apreciables en un
50% de gravas, boleos o fragmentos de roca, que están saturados en una matriz de suelo
fino.
Los materiales se van triturando por el mismo proceso de flujo y se puede observar una
diferencia importante de tamaños entre la cabeza y el pie del movimiento.
Los flujos de detritos pueden ser ocasionados por las lluvias y debido a la pérdida de
resistencia al corte al saturarse los materiales o por fuerzas internas como el
movimiento de las aguas subterráneas.
3.4.4.3. Flujo de suelo
Los flujos de suelo pueden ser secos y más lentos de acuerdo a la humedad y pendiente
de la zona de deslizamiento.
En zonas de alta montaña y desérticas ocurren flujos muy secos, por lo general
pequeños pero de velocidades altas.
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Fotografía 3.7 Flujo de tierra luego de un terremoto, El Salvador.
3.4.4.4. Flujos de lodo
Dentro de los flujos de suelos están los “flujos de lodo” (Figura 3.13), los materiales,
son suelo finos y están saturados de agua.
Los flujos de lodo poseen fuerzas destructoras grandes que dependen de su caudal y
velocidad.
Las unidades morfológicas de un flujo depende de: un origen que generalmente es un
deslizamiento, un camino o canal de flujo y finalmente una zona de acumulación, que
varían de acuerdo a su topografía y morfología.
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Figura 3.13 Flujos de Lodos
3.4.5. Avalanchas
Estos movimientos de falla son muy rápidos y el flujo desciende formando una especie
de “ríos de roca y suelo” (Figura 3.13). Estos flujos se producen con un fuerte periodo
lluvioso, deshielo de nevados, movimientos sísmicos y la deforestación.
Las avalanchas son el gran aporte de materiales de uno o varios deslizamientos o flujos
combinados con volúmenes importantes de agua, formando una masa de
comportamiento de líquido viscoso que puede lograr velocidades muy altas con un gran
poder destructivo.
El movimiento de las avalanchas se le puede relacionar con “flujo turbulento de
granos”.
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Figura 3.14 Avalanchas
3.4.5.1 Inclinación o Volteo
Estos movimiento consiste en una rotación hacia adelante de una unidad o unidades de
material térreo con centro de giro por debajo del centro de gravedad de la unidad, y
generalmente, ocurren en las formaciones rocosas. (Fig. 3.15).
Fig. 3.15 Volteo o inclinación de materiales residuales
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Fotografía 3.8 Proceso de volcamiento en Chaco Canyon, New México
3.4.6. Movimientos Complejos
Con mucha frecuencia los movimientos de un talud incluyen una combinación de dos o
más de los principales tipos de desplazamientos descritos anteriormente, este tipo de
movimientos se les denomina “Complejo”.
Fotografía 3.9 Deslizamiento Compuesto de nivel múltiple, Peace River B.C
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3.5 Identificación del Deslizamiento en el Campo
De acuerdo a la clasificación de los deslizamientos propuestos, se puede identificar en el
tipo de movimiento que se ha producido y a la vez identificar cuales fueron las causas
de su falla. Este conocimiento permitirá tomar medidas necesarias para su control.
El tipo de movimiento que se ha producido en la vía Loja - Malacatos es complejo: Está
compuesto por una falla rotacional y un flujo de materiales hacia abajo.
En los deslizamientos rotacionales, se forma una superficie cóncava en forma de
“cuchara”. Generalmente, el escarpe debajo de la corona tiende a ser semivertical, lo
cual facilita la ocurrencia de movimientos retrogresivos. (Fotografía 3.10)
Ha sido ocasionado por fuertes periodos de lluvias. Ha ocurrido una pérdida de
resistencia al corte al saturarse los materiales o por fuerzas internas como el
movimiento de las aguas subterráneas, deforestación y falta de obras de drenaje
Fotografía 3.10 Deslizamiento Compuesto en el sitio de estudio.
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Otra manera de identificar el tipo de movimiento es por la orientación de los arboles,
además de la superficie de falla es cóncava hacia arriba por lo que se verifica que el
movimiento es de tipo rotacional (Fografia 3.11).
Fotografía 3.11 Orientación de los arboles.