UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Facultad: INGENIERÍA Escuela académico profesional: INGENIERÍA GEOLÓGICA
GEOLOGIA II
REMOCIÓN DE MASAS
INTR OD UC CIÓ CIÓN N La remoción en masa, es el desplazamiento de grandes volúmenes de material superficial a favor de la pendiente por acción directa de la fuerza de la gravedad, hasta volver a encontrar un nuevo punto de reposo. Normalmente el terreno, en su parte superficial, presenta rocas fragmentadas por acción de la meteorización física, química o biológica, sola o combinada así como también puede presentar un estrato estrato superficial de suelo grueso o delgado del gado con o sin vegetación. Entre los factores principales que influyen en el movimiento se puede mencionar: el grado de pendiente, la naturaleza del terreno y el clima de la zona.
INTR OD UC CIÓ CIÓN N La remoción en masa, es el desplazamiento de grandes volúmenes de material superficial a favor de la pendiente por acción directa de la fuerza de la gravedad, hasta volver a encontrar un nuevo punto de reposo. Normalmente el terreno, en su parte superficial, presenta rocas fragmentadas por acción de la meteorización física, química o biológica, sola o combinada así como también puede presentar un estrato estrato superficial de suelo grueso o delgado del gado con o sin vegetación. Entre los factores principales que influyen en el movimiento se puede mencionar: el grado de pendiente, la naturaleza del terreno y el clima de la zona.
CAPÍTULO VIII: REMOCIÓN EN MASAS 1. 2. 3. 4. 5.
Movi Movim mient ientos os de vert vertie ient ntes es.. Flujos hídricos. Rem Remoció oción n de masas asas grav gravit itac acio iona nale les. s. Flujos rá rápidos. Flujos lentos.
ORIGEN El fenómeno de la remoción en masa se produce porque la fuerza actuante, en este caso la sobrecarga, que es originada normalmente por el agua, ejerce una presión hacia abajo que rompe el equilibrio existente hasta ese momento; la gravedad proporciona la energía adicional requerida para que se produzca el movimiento descendente. En lugares secos donde llueve muy poco o no llueve, la remoción en masa se origina fundamentalmente por los movimientos sísmicos desde los muy débiles hasta los muy fuertes quien los mueve de su lugar y luego la gravedad proporciona la energía adicional para que se produzca el movimiento descendente.
FACTORES CONDICIONANTES Entre los principales factores solos o combinados que influyen en la remoción en masa, que contribuyen a aumentar el efecto de la gravedad, se encuentran los siguientes:
Litológicos (rocas inconsolidadas sobre rocas consolidadas), Estructurales (meteorización física, química, biológica superficial del estrato rocoso superficial), Topográficos (laderas con pendientes abruptas), Antrópicos (denudación o deforestación del terreno), Tectónicos (acción de las ondas sísmicas), Climáticos (precipitaciones fuertes o precipitaciones continuas).
a) Litológicos Ocurre remoción en masa cuando el material superficial se encuentra suelto y puede ser removido con facilidad en una ladera por efecto de la presión de una cantidad de agua, necesariamente si bajo este material superficial existe roca consolidada e impermeable.
Por ejemplo, rocas duras, compactas, débiles, no consolidadas, inestables; darán lugar a que los materiales posteriormente sean removidos, de acuerdo al grado de resistencia.
b) Estructurales Ocurre remoción en masa cuando en el relieve se presentan grietas o diaclasas muy juntas, que por efecto de la meteorización física, química o biológica provocan el desmenuzamiento o descomposición de las rocas, llegando en algunas ocasiones a producir diversos tipos de deslizamientos.
c) Topográficos Las características morfológicos del relieve nos indica el grado de desarrollo que ha alcanzado durante su evolución por ejemplo las pendientes nos indican el grado de estabilidad o inestabilidad de los materiales que lo constituyen.
d) Antrópicos Ocurre remoción en masa cuando en áreas con pendientes fuertemente taladas(deforestadas) por el hombre, el material superficial queda expuesto a la intemperie.
e) Tectónicos Ocurre remoción en masa cuando las ondas sísmicas provocan el desplazamiento de materiales superficiales o de unidades más importantes del relieve como puede ser un área accidentada o no. El Perú se ubica en la margen de una activa zona de convergencia entre las placas de Nazca y sudamericana. La subducción de la litosfera oceánica del Pacífico ha controlado la evolución geológica, tectónica, volcánica y sísmica del territorio desde el Paleozoico hasta la actualidad, desarrollándose estructuras geológicas frágiles y complejas: cadenas montañosas que crean morfologías empinadas; zonas de fallas y fracturas, propicias a generar terrenos geodinámicamente débiles, actividad volcánica, con erupciones de variado tipo y magnitud; y actividad sísmica con terremotos frecuentes.
f) Climáticos Ocurre remoción en masa cuando caen fuertes precipitaciones o caen de manera continua, provocan deslizamientos sea por aumento de sobrecarga o por cambios extremos en las temperaturas las cuales quiebran los mantos rocosos.
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE REMOCIÓN El gran número de factores que condiciones los procesos de remoción en masas, sus diversas velocidades de desplazamiento, mecanismo de ruptura, litología, ambientes climáticos y geomorfológicos en que se desarrollan, impone serias dificultades al establecimiento de un sistema unificado de clasificación para establecer una descripción determinada de las remociones, con énfasis en aquellas que alcanzan mayor desarrollo. Los movimientos de masas se clasifican según tres criterio principales: 1) Velocidad del movimiento (lento o rápido). 2) Tipo de movimiento (principalmente, caída, deslizamiento o flujo). 3) Tipo de material que arrastra (roca, suelo o detritos). Los movimientos catastróficos y destructivos de rocas y suelos, geológicamente se dividen en flujos de tierra, flujo de rocas, deslizamiento de escombros, hundimientos, desplomes, etc.
Es necesario distinguir entre los procesos geodinámicos:
a) El “proceso de flujo” en los cuales los granos o elementos individuales son dispersados a través de un medio líquido de transporte.
1. Flujos hídricos • • • • • • • • •
Flujo de barro Flujo de detritos Flujo de laháricos Solifluxión Erosión de cárcavas Riadas o avenidas Desbordes Inundaciones Erosión de riveras
b) El “proceso de remoción en masas” en que importantes volúmenes de sedimentos se movilizan en conjunto, en estrecho contacto intergranular, y aun cuando hay una transición gradual entre ambos en la medida en que aumenta el flujo.
2. Remoción en Masas a) b) c) d) e) f)
Reptación Deslizamiento Desprendimientos Avalanchas (aludes) Aluviones Subsidencia y hundimiento
FLUJOS HÍDRICOS El término “flujo” es utilizado para designar los movimientos de masas de mayor o menor velocidad, propios de materiales sin cohesión, que tiene lugar en suelos muy susceptibles de experimentar una considerable pérdida de resistencia con el movimiento; los materiales involucrados, actúan temporalmente, como un fluido, experimentando una deformación contínua y sin presentar superficies de rotura definida. Admite cuatro categorías de acuerdo en el tipo y característica de los materiales comprometidos: a) Flujos de barro b) Flujos detríticos c) Flujos laháricos d) Solifluxión
Los flujos de barro y flujos detríticos corresponden a flujos lentos, conformados dominantemente por materiales de grano fino y homogéneo, con alto contenido de agua. Los flujos laharicos y de solifluxión corresponden a movimientos de masa, incluyen materiales granulares, saturados, que fluyen rápidamente ladera abajo en cursos preexistentes.
a) Flujo de barro: Es una masa de lodo, roca y agua que fluye pendiente abajo. Una vez desencadenado el movimiento, escurre con velocidad variable, en respuesta al contenido de agua y pendiente local, por lo tanto la magnitud del flujo en términos volumétricos y energía de avance está en función de la intensidad de las precipitaciones y de la disponibilidad del material
b) Flujo de detritos: Caracterizados como “huaicos” , Son corrientes de lodo de ocurrencia eventual, que consisten en flujos rápidos o avenidas intempestivas de aguas turbias que arrastran a su paso materiales de diferentes tamaños desde suelos finos hasta enormes bloques de rocas, así como maleza, desplazándose a lo largo de un cauce definido con desbordes laterales. En su parte terminal se aparece conformando un cono o abanico.
Causas:
Intensas precipitaciones pluviales. Acumulación de materiales en el lecho de la quebrada. Márgenes de las quebradas con taludes inestables. Tala indiscriminada de árboles. Carencia de protección vegetal. Pendientes empinadas de las quebradas. Flujo de barro
Flujo detrítico
c) Flujos Laháricos:
Es un material conformado por una mezcla de piroclastos (bombas o bloques, lapilli, puzolanas, cenizas), suelo y agua, que se desprenden de lugares geológicamente inestables en torno al volcán, en escombreras activas, en las laderas escarpadas del volcánico, pendiente abajo, al ser afectados por las lluvias. Este material es colectado por un curso de agua mayor quien lo conduce agua abajo, hacia el valle donde desarrolla una acción desbastadora pudiendo destruir centros poblados, zonas agrícolas, forestales entre otras actividades productivas.
Erupción violenta de un volcán y depositación del material piroclástico
d) Solifluxión: Es un proceso de flujo descendente, lento y en masa. Se produce bajo condiciones climáticas frías, donde los procesos de hielo y deshielo suceden continuamente, y consiste en el deslizamiento de una masa viscosa de material del suelo saturado de agua sobre una superficie impermeable. Tiene lugar generalmente en vertientes de escasa pendiente. Cuando la solifluxión cesa, se crean terrazas en forma de lóbulos. Otros modelados producidos por la solifluxión son placas uniformes de material arrancado y franjas alternativas de sedimentos toscos y finos. La solifluxión no es un proceso restringido al terreno congelado, es una forma de remoción en masa común en cualquier parte en donde el agua no puede escapar de una capa superficial saturada del regolito. Una capa arcillosa compactada o una capa de roca sólida impermeable pueden fomentar la solifluxión tan eficazmente como un subs trato helado.
Geo formas lobulares como resultado del movimiento lento de material superficial deslizado
Otros tipos de flujo que modifican la superficie terrestre son:
e) Erosión de cárcavas: Es un fenómeno geodinámico de gran importancia en el desgaste y modelado de la superficie terrestre, se desarrolla en las laderas y, mayormente, en terrenos inclinados que tienen limitada cobertura vegetal y en regiones donde las lluvias son estacionales e intensas. La evolución de las cárcavas se da tanto en la profundidad como lateralmente, ganando así profundidad y extensión muy rápidamente. Las cárcavas constituyen la etapa embrionaria o inicio de las torrenteras o “quebradas secas”.
f) Riadas o Avenidas :
Son las crecidas violentas del caudal de los ríos permanentes. Se manifiestan con la subida de nivel, mayor velocidad y capacidad de agua para erosionar y transportar sedimentos por el rio. El incremento del caudal es originado por intensas precipitaciones de lluvias, una rápida fusión de nieve o algún fenómeno que altera la dinámica del rio como ruptura de diques o desembalses violentos causados por terremotos. Estas avenidas llegan a superar la capacidad de conducción de los cauces, lo que da lugar a fenómenos de desbordes e inundaciones. Otras vencen la resistencia de los encauzamientos o de los propios taludes naturales.
g) Desbordes
Son fenómenos que se producen cuando la capacidad de conducción o almacenamiento, es inferior a la capacidad de agua que discurre o se almacena. Puede desarrollarse en cauces fluviales que presentan reducida altura de sus riveras, en las presas almacenadoras o derivadoras de agua así como en los canales que conducen agua para riego y centrales hidroeléctricas cuando recepcionan agua sin control que supera la capacidad de almacenamiento.
h) Inundaciones: Son fenómenos que en el mundo causan mayor impacto en numerosas poblaciones. Se puede definir a la inundación como el emplazamiento paulatino o violento de las aguas en cantidades abundantes sobre una superficie determinada. Su origen se debe a varios factores, según las características del lugar. Entre los principales tenemos: Las lluvias torrenciales y huracanes, ruptura de presas y desborde de las presas almacenadoras, desbordes en los cauces fluviales, ocurrencia de huaycos, maremotos, etc.
i) Erosión de Riveras Es el desgaste y remoción de terrenos ribereños por la acción directa de las aguas a lo largo de las márgenes del cauce; Esta acción es más directa en terrenos constituidos por depósitos aluviales (grava, arena, limo) incoherentes y muy vulnerables a la acción física del agua. Los efectos de esta acción se traducen en pérdidas definitivas de terrenos de cultivo como también de viviendas.
REMOCIÓN EN MASAS A. REPTACIÓN: Es la remoción de masas más lenta, por lo general no perceptible (salvo mediante sucesivas observaciones) y según el material en movimiento, ya sea suelo o detritos; su velocidad es mayor en la superficie y disminuye gradualmente con la profundidad. Normalmente comprende suelos residuales, terreno de rocas blandas y de coluvios con abundante matriz arcillosa susceptible de experimentar deformaciones elástico-plásticas. Se trata de procesos que se desarrollan en nivel superficial, y que afectan volúmenes reducidos de materiales, por lo tanto, su identificación en el terreno no es fácil, solo se reconoce por leves inclinaciones en el tronco y raíces de los arboles mayores, deformaciones en los muros de contención o cercas y además desarrollo de ondulaciones en el suelo superficial. Estas deformaciones pueden dar lugar a posteriores movimientos de tipo deslizamiento bajo la influencia de la gravedad y agua. La reptación de suelos es ayudada por la dilatación-contracción del
B) DESLIZAMIENTOS: Son remoción de masas de rocas y suelos que se deslizan de acuerdo a superficies de rotura más o menos netas de forma recta o curvada. Al superar la resistencia al corte, genera el movimiento del material que se desplaza separada de conjunto con la misma velocidad en todas sus partes, conservando su estructura y su forma original. Los deslizamientos, en sus diversas formas, ocurren a lo largo de todo el territorio, comprometiendo una variada gama de ambientes geográficos, climáticos, geológicos y estructurales. Los volúmenes incluidos en estas remociones varían desde algunas decenas hasta varios millones de m3 y adquieren magnitud catastrófica. Son las manifestaciones más impresionantes de los fenómenos de remoción.
Las causas que provocan los deslizamientos se relacionan principalmente tanto con las propiedades inherentes a las unidades rocosas (presencia de minerales secundarios susceptibles de expansión, alteración baja resistencia, presencia de discontinuidades regulares: fracturas, fallas, foliaciones y estratificación). Factores externos: efecto de la gravedad (a través de erosión y precipitaciónes) y acciones humanas (excavación para caminos tuneles y canales). Los deslizamientos pueden dividirse en los siguientes: A. Deslizamientos laminares traslacionales B. Deslizamientos rotacionales C. Deslizamientos multirotacionales D. Deslizamientos de bloques rocosos E. Deslizamientos de detritos.
A. Deslizamientos laminares traslacionales: Consiste en remoción de masas gravitacionales de suelos, con una gran cantidad de restos vegetales. Se deslizan como mantos o láminas sobre una superficie de rotura lisa, formada por rocas inalteradas, producto de ablación glacial, en empinados flancos de valles. Este particular tipo de remociones de suelos no tiene un equivalente en las clasificaciones más conocidas, en unidades rocosas en cuanto a tipo y mecanismos de rotura, semejantes a deslizamientos de tipo “resbalamiento” o deslizamientos de bloques rocosos. Alcanzan especial importancia en terrenos de relieves muy irregulares, provistos de laderas con gran empinamiento. Las rocas presentan una delgada cobertura de suelo residual limo arcilloso, el que permite el desarrollo de una densa vegetación; bajo intensa precipitación pluvial, la incorporación de agua crea presiones intersticiales de tipo gravitacional, adversa a la estabilidad. Provocada la ruptura, el conjunto de suelos-vegetación se desliza violentamente.
2) Deslizamientos rotacionales Se refiere a deslizamientos en los que la rotura profunda o superficial ocurre a través de superficies curvas que pueden ser o no ser circulares, lo que depende de la uniformidad del material, se desarrollan, en suelos cohesivos uniformes o macizos rocosos muy fracturados, carentes de estructura. Genéticamente, éstos estarían vinculados a humedecimientos de materiales superficiales arcillosos con alta plasticidad, a partir del flanco de relieves provistos de fuerte inclinación.
3) Deslizamientos multirotacionales: La rotación múltiple ocurre cuando se desarrollan varios desplazamientos que van englobándose sucesivamente de acuerdo a superficies de rotura curva; se desarrollan, principalmente en arcillas duras y fracturadas, junto a arcillas blandas muy sensitivas, conformando morfologías con pendientes cercanas al ángulo de equilibrio. Generalmente, es posible detectar rasgos indicadores de remociones inminentes, lo cual permite adoptar medidas de control. Se manifiestan como deformaciones superficiales del terreno, acompañadas de abundante agrietamiento, que enmarca a zonas sometidas a riesgos.
4) Deslizamientos de bloques rocosos
Corresponde al término “rock slide” o “resbalamiento” y “corrimiento”, que designan a remoción de masas rocosas que comprometen a una o más unidades (bancos o estratos) de acuerdo con superficies planas (fallas, fracturas, estratificación) se desarrollan en ambientes montañosos en los que se han desarrollado estructuras de plegamientos. Como factores desencadenantes contribuyen: a)
acciones climáticas (fuertes precipitaciones, congelamiento-deshielo), b) procesos erosivos glaciales y/o fluviales que pueden provocar una eliminación considerable del confinamiento natural. c) Movimientos sísmicos, que actúan independientemente o en combinación con las dos anteriores. El mayor riesgo de remoción se asocia a estratos cuya inclinación iguala o supera al ángulo de fricción interna del material, con reducción en la cohesión, en presencia de fracturas.
5) Deslizamientos de detritos : que se refieren a una remoción lenta, en la cual el material movilizado experimenta una importante deformación y consiste en numerosas unidades semi independientes estructuralmente controladas por superficies de debilidad (fallas, fracturas, o planos de estratificación). Este tipo de deslizamiento ocurre normalmente en respuesta a modificaciones significativas en las propiedades de los materiales (suelos o rocas) al entrar en contacto directo con el agua los respectivos depósitos. Ello provoca la saturación o incremento de las cargas gravitacionales, junto a otros cambios internos y externos que actúan para modificar las condiciones de estabilidad
C) DESPRENDIMIENTOS Se define como desprendimiento la caída de rocas y/o suelos semiconsolidados a partir a partir de una ladera con fuerte pendiente, o acantilado rocoso, de acuerdo con una caída libre, al menos en parte de su trayectoria. Normalmente las superficies de rotura corresponden a planos de estratificación, cuya inclinación es superior a su ángulo de fricción interna, con proyección libre a la cara del talud. Genéticamente, la mayoría de los desprendimientos se vinculan a la perdida de resistencia en los planos de discontinuidades, asociado tanto a la presencia de agua (con desarrollo de presiones intersticiales actuando sobre tales estructuras), como a congelamientos al incrementar su abertura. Estos desprendimientos se concentran principalmente en zonas montañosas como en los litorales. En ambas prevalecen las condiciones morfológicas, geológicas, tectónicas y climáticas muy propicias para provocar este tipo de remociones.
D) AVALANCHAS (ALUDES) El término “avalancha” se reserva para caracterizar una gran masa de hielo o nieve que suele estar acompañado de otros materiales (suelos y/o fragmentos rocosos) que se moviliza abruptamente y con gran energía desde las laderas de relieves montañosos. Las avalanchas pueden originarse por varias causas: a) espontáneas (aumento progresivo de las tensiones, lenta disminución de la resistencia), b) accidentes (caída de rocas, árboles, ruidos fuertes, explosiones artificiales). La cantidad de nieve, el viento y la temperatura son factores condicionantes de riesgos. Las nevadas de gran intensidad reducen la estabilidad de la nieve caída, la orientación de las laderas respecto de la dirección del viento y la insolación constituyen, adicionalmente, factores importantes.
Las avalanchas o aludes pueden producirse: a) A partir de laderas o flancos empinados de valles andinos en ausencia de confinamiento, b) Encauzados o confinados en corredores correspondientes a cauces de quebradas.
E) ALUVIONES Se designa flujo aluvial al producto por el abrupto colapso de un lago glacial. Aun cuando este tipo de remoción en masa se manifiesta como un flujo, se ha optado por clasificarlo separadamente, considerado que poseen características muy distintas en relación con los ambientes geográficos en donde ocurren (zonas periglaciares) y los mecanismos que los desencadenan (colapso de las morrenas de lagunas glaciares). La gran mayoría de estas remociones denotan, accidentalmente, gran dinámica neoglacial. La rotura de las barreras morrénicas, en conexión con fenómenos naturales (intensas precipitaciones, movimientos sísmicos, severos derretimientos de nieve y/o hielo, avalanchas, y otros), desencadenan flujos que pueden admitir magnitudes catastróficas cuando se asocian a grandes volúmenes y considerable energía de transporte.
La posibilidad de ocurrencia del colapso y la magnitud de la descarga dependen de variados factores: a) volumen y tipo de material que conforma la morrena, b) superficie de la hoya hidrográfica, c) geometría de la ruta de descarga, d) régimen hidrológica de la hoya,
Aluvión de Ranrahirca El 10 de enero de 1962 el pueblo de Ranrahirca situado en el Callejón deHuaylas, fue totalmente arrasado por un aluvión producido al desprenderseuna corniza de hielo del pico norte del nevado Huascarán. Esta masa de hielo se transformó en aluvión por el aporte de agua que seencontraba entrampada en el interior de la lengua glaciar y los materialesde las morrenas. La nueva masa en movimiento estuvo conformada por unamezcla de barro, rocas y grandes bloques de hielo. Las pérdidas humanas ymateriales fueron cuantiosas.
Aluvión de Yungay El 31 de mayo de 1970 a los pocos segundos del terremoto de Huaraz que devastó el Callejón de Huaylas y como consecuencia del mismo, se produjo un movimiento de masas con características destructivas. Este Aluvión cubrió totalmente el pueblo de Yungay y parcialmente la nueva Ranrahirca, dejando como trágico saldo decenas de miles de muertos y cuantiosas pérdidas materiales.
F. HUNDIMIENTO O DESPLOME
Llamado también “falla de pendiente”, es un hundimiento violento hacia abajo y hacia delante de un manto rocoso y a veces de material sin consolidar, el que se desplaza a lo largo de superficies cóncavas, generalmente ocurre en sitios donde una masa rocosa o de suelos, se apoya sobre un sustrato débil. Este hundimiento o desplome origina nuevas pendientes, casi del mismo valor que las que existían antes, desarrollan pendientes muy abruptas. En lugares donde el clima es sub húmedo, húmedo o muy húmedo, la presencia de lluvias fuertes o lluvias continuas acelera este proceso, porque aumenta el peso efectivo de la masa rocosa o de suelos (sobrecarga) y lubrica los planos donde se produce el hundimiento o desplome. Normalmente ocurre cuando el sustrato rocoso (estrato subyacente) está constituido por arcillas y pizarras.
