INFLUENCIA DE LA VEGETACIÓN EN LA ESTABILIDAD DE TALUDES EN CLIMAS TROPICALES WILLIAM OSPINO DIAZGRANADOS DIAZGRANADOS INGENIERO CIVIL UNIVERSIDAD SANTO TOMAS MAESTRIA EN CONSTRUCCIÓN DE OBRAS VIALES
INTRODUCCIÓN. La estabilidad de los taludes en los climas tropicales está altamente influenciada por la acción de los agentes abióticos del medio ambiente, como la temperatura cambiante, la precipitación elevada y la acción de los vientos, en países tropicales como Colombia, tenemos unos factores adicionales que agregan unos detonantes mayores a los procesos de reptación en los taludes, estos son los casos de las pendientes inclinadas provocadas por las cordilleras de los andes y la formación de suelos residuales. Todo esto ah dado origen al estudio y desarrollo de tecnologías para la estabilidad de taludes. La estabilidad de taludes, demanda un estudio específico para cada situación, puesto que el suelo es una masa material impredecible, cuya calidad no está controlada y su comportamiento depende de su formación y geología, entonces el análisis de la estabilidad de un talud, puede dar a origen a distintos métodos y tecnologías de estabilización, desde obra civiles a recubrimientos con materiales de origen natural. Una de las tecnologías más populares es el uso de la vegetación para estabilidad de taludes, pero su efectividad y comportamiento aun está muy debatido y en estudio, una de las causas de esta incertidumbre es causado por la variedad de vegetación que existe y que cada una interactúa de manera diferente y única con el suelo, por lo que comportamiento se tiene que evaluar como una matriz de elementos, en donde pueden haber buenas reacciones y otras que no son tan eficientes. Resumen. Los climas tropicales presentan una alta precipitación y temperatura promedio anual, lo que presenta un problema en la estabilidad de los taludes, en Colombia adicionalmente tenemos el caso de las pronunciadas pendientes pendientes de los andes, y la variación térmica provocada por los pisos pisos térmicos, lo que nos convierte en un País con alta diversidad geotécnica, las tecnologías para la estabilidad de taludes en los países tropicales y en Colombia se han especializado en el control de la humedad en la masa de suelo, lo que ha generado propuestas como manejo de escorrentía superficial, sistemas de drenajes subsuperficial, recubrimientos de taludes, la bioingeniería, revegetalización, georefuerzos, obras de contención, etc. Pero hay otro agentes detonantes de inestabilidad como las pendientes elevadas, el viento, la erosión, los movimientos sísmicos, entre otros, y muy pocas tecnologías pueden usarse en para el control de más de 1 problema a la vez, y que además sean económicos, una propuesta para el atender la situación es el uso de vegetación. Las tecnologías en el uso de vegetación para la estabilidad de taludes son muy variadas y por lo general dependen del sitio, y las condiciones locales del problema, por lo que no se puede generalizar en uso de la vegetación, también dependen mucho de las experiencias pasada y de los antecedentes registrados de la tecnología a utilizar.
1. Características de los Climas Tropicales. Los climas tropicales, se generan en las proximidades del ecuador terrestre en la zona llamada intertropical, entre los trópicos de Cáncer y de Capricornio, se caracteriza porque se presentan solo 2 estaciones, la estación seca y una estación lluviosa, la temperatura promedio oscilan entre 23º C y 24º C, lo que sugiere las temperaturas promedio más alta de la tierra (a excepción de los desiertos), la humedad relativa del aire es muy elevada registrando valores de hasta el 100%, la precipitación media también es elevada oscilando entre 400 y 1000 mm anuales (además de otros sitios con precipitaciones mayores), en el caso de Colombia la precipitación anual alcanza valores de hasta 3000 mm. A pesar de que en los climas tropicales está definido de que no se presentan heladas, en un país montañoso como Colombia, al temperatura no solo está regido por su posición geográfica que lo ubica como un país tropical, sino también por la variación climática proporcionada por los pisos térmicos los cuales disminuyen la temperatura a mayor elevación, pudiendo tener temperatura de hasta 0º C en alturas de mínimo de 2800 m.s.n.m, pero a esto hay que sumarle la variación diaria de temperatura que ocurre en los terrenos con alturas entre 1000 y 2800 m.s.n.m. en donde podemos tener registros mínimos de 6º C durante la noche y máximos de hasta 24º C durante el día. Otra característica meteorológica importante de los climas tropicales son los vientos, debido a la zona intertropical es el lugar de convergencia de los vientos alisios. Los vientos alisios de ambos hemisferios, que generalmente poseen una alta humedad, chocan entre sí, y el encuentro de estas dos masas de aire tropicales produce un movimiento mo vimiento ascendente que genera los frentes frios.
2. Estabilidad de Taludes. En Geotecnia, un talud es masa de suelo plana inclinada con respecto a la horizontal, debido a las características impredecibles impredecibles del suelo un talud es sin lugar a dudas una de las estructuras más complejas con que tiene que tratar un ingeniero, puesto que su estabilidad depende de un gran número de factores los cuales se pueden agrupar en la siguiente clasificación (Rico y del Castillo, 1974) Factores Geomorfológicos: Como la topografía del talud y las zonas aledañas, la geometría del talud y la distribución de las discontinuidades tales como diaclasas y estratificación. Factores Internos: Que son sus propiedades mecánicas de los materiales constituyentes, la historia y estado de los esfuerzos actuantes, y el contenido de agua y sus condiciones de drenaje. Factores Climáticos: Tales como la precipitación, la temperatura, los vientos, huracanes, etc. Por último, pero no menos importante el Factor Sísmico. En conjunto con todos los factores lo que se evalúa en la estabilidad de un talud es el estado de los esfuerzos actuantes en la masa de suelo, el estado de estos esfuerzos puede está influenciado por dos grandes factores, uno la acción del hombre, ya sea por actividades movimientos de tierra (rellenos, cortes, excavaciones), o por sus actividades antrópicas (cultivos, asentamientos,
extracción de materiales); y el otro son los procesos naturales, como movimientos sísmicos, erosión y socavación por las corrientes de agua, o por presiones laterales debidas a la acción climática, cambios volumétricos, infiltración y hasta desleimiento. Estos esfuerzos actuantes son los que nos muestran si la masa de suelo se encuentra en movimiento o no, y para determinar esa condición es necesario determinar las fuerzas equilibrantes y las desequilibrantes, lo que nos deriva en la obtención de un factor de seguridad que está regido por la formula:
Si como también es necesario hacer un análisis de la resistencia al corte del talud, puesto que la principal falla de un talud se produce por cortante. Este análisis deriva en algo conocido como el plano de falla, es aquí donde la ingeniería civil aparece, puesto que toda tecnología utilizada para estabilizar un talud intenta establecerse detrás de este plano de falla. Es como así las tecnología de estabilización actúan, proporcionando fuerzas equilibrantes y atravesando la superficie de falla. 2.1. Mecanismos detonantes de Inestabilidad en Climas Tropicales. Según Terzaghi (1950), un deslizamiento se puede detonar a causa de dos razones principales: Causas externas por el aumento de las fuerzas cortantes o a causas internas por una disminución de la resistencia al corte de los materiales del talud. Los suelos residuales son el resultado de la meteorización in situ de las formaciones rocosas, esto provoca un perfil estratigráfico compuesto por materiales muy heterogéneos que van desde la roca sana hasta lo que se conoce como suelo (Brand y Phillipson – 1985). Este tipo de suelo es muy común en medios tropicales, donde se tienen espesores y extensiones grandes. Las características de los suelos residuales pueden resumirse de la siguiente forma (Brand, 1985): a. No pueden considerarse independientes del perfil de meteorización, del cual son solo una pequeña parte, puesto que resultan más importante las características del perfil que del propio suelo en sí. b. Son generalmente muy heterogéneos y difíciles de muestrear y ensayar. c. Comúnmente están en estado húmedo no saturado lo cual representa una dificultad para evaluar su resistencia al corte. d. Generalmente poseen zonas de alta permeabilidad lo que los hace muy susceptibles a cambios rápidos de humedad y saturación. Esto demuestra que los suelos residuales son propensos al deslizamiento debido a su misma estructura, y el problema es aun peor en los climas tropicales debido a su alta precipitación. El perfil de meteorización es muy importante en estabilidad de taludes porque este normalmente controla la superficie de falla potencial, el mecanismo de falla, el régimen de hidrología subterránea y la distribución de la presión de poros (Brand, 1985). Para un suelo residual el perfil de meteorización depende del grado de meteorización, pero sus características dependen principalmente principalmente del tipo y propiedades la roca originaria, en ese orden de
ideas un perfil para formaciones de origen ígneo-metamórfico es totalmente diferente al de formaciones sedimentarias, adicionalmente los suelos residuales heredan las discontinuidades de la roca madre. En las formaciones de suelos residuales generalmente existen superficies preferenciales por las cuales el talud tiende a fallar, un resumen de estas es el siguiente: a. Las discontinuidades heredadas, las juntas fracturas, foliaciones, planos de estratificación, laminaciones, diques, orientaciones de los minerales y demás discontinuidades de la roca madre; se convierten en discontinuidades dentro del suelo residual y actúan como superficies de debilidad. b. Zonas de cambio de permeabilidad, superficies de alta permeabilidad provocadas por el proceso de meteorización, dentro de un perfil de suelo residual menos permeable. c. Espejos de Falla (Slickensides), son discontinuidades lisas, las cuales pueden ser originados por movimientos tectónicos en la roca madre. d. Los contactos suelo-roca, puesto que tenemos una roca impermeable el agua se acumula en la superficie de contacto entre el suelo y la roca, lo cual no solo provoca presión de poros si no que puede crear una discontinuidad de la masa de suelo. e. Fallas, Planos de estratificación, e Intrusiones. Otros procesos de activación de deslizamientos en climas tropicales son: Modificaciones Geomorfológicas: la principal fuerza desequilibrante en un talud es la gravedad, por consiguiente a mayores pendientes, menor es el factor de seguridad ante el deslizamiento. De esta forma la modificaciones en la forma del terreno puede detonar procesos de inestabilidad en el talud, como los son los cortes en taludes naturales, como por ejemplo durante la construcción de una vía y los asentamientos urbanos, que además de modificar el terreno para el emplazamiento de áreas urbanas, la presencia de las redes sanitarias puede agregar un plus en la afectación del talud natural debido a posibles fugas y rupturas. r upturas. La Precipitación: evidentemente la precipitación en los medios tropicales tiene una presencia relevante, pero lo que resalta es un relación directa entre el régimen de lluvias y la ocurrencia de deslizamientos de tierra, los cuales se diferencian en tres tipos de procesos; Deslizamientos inmediatos por saturación (cuando la masa de suelo falla por recibir una gran cantidad de agua durante la precipitación), Deslizamientos diferidos por aumento de presión de poros (cuando aumenta la presión de poros no solo por la lluvia sino también por el régimen de aguas subterráneas), y Formación de corrientes de agua a lo largo de superficies internas (cuando debido a un manto de alta permeabilidad el agua lluvia se infiltra en la masa de suelo provocando una corriente interna) La Deforestación y Agricultura: La presencia de vegetación puede disminuir o aumentar sustancialmente el riego de deslizamiento por su contribución a la resistencia de los materiales y al control del contenido de agua (Jaime Suarez, 1994). El follaje intercepta parcialmente la lluvia y el viento, las raíces refuerzan la estructura del suelo, y la densidad de la vegetación disminuye el efecto de la erosión meteorológica. Esto quiere decir que la deforestación puede desproteger la masa de suelo de un talud, al retirarle las bondades que proporciona la vegetación nativa. En cuanto a la agricultura, las raíces de los arboles actúan como anclaje, por consiguiente los cultivos no tienen raíces tan eficientes lo que no proporciona la misma seguridad.
La Erosión: El arrastre y transporte de partículas de suelo a causa de la lluvia, la escorrentía, las corrientes superficiales y subterráneas, y los ríos producen cambios en la geomorfología del terreno, que derivan en la desestabilización de un talud. Entonces tendremos lo siguientes tipo de erosión; Erosión por gotas de lluvia (especialmente en taludes expuestos sin cobertura), Erosión en surcos y cárcavas (acción de la escorrentía sobre la superficie del talud), Erosión por corrientes de agua (socavación en los márgenes laterales de una corriente de agua) y Erosión diferencial (cuando los materiales se erosionan a diferentes velocidades frente a una misma corriente). La Sismicidad: En las áreas tropicales de sismicidad alta los eventos sísmicos actúan como detonantes o acelerantes de los movimientos de los taludes y existen evidencias del aumento de deformación y fracturación después de un sismo (Mora S.-1991). La licuación en el momento de un sismo es un fenómeno especialmente grave en taludes saturados con cohesión baja en las discontinuidades. 2.2. Métodos para la Protección de Taludes y Contra la Erosión del Suelo. Todos los taludes son susceptibles a la erosión superficial y al deslizamiento de tierra. Los métodos de para la protección de taludes y contra la erosión lo que hacen es prevenir, mitigar o corregir estos problemas. Existen bastantes técnicas y productos fabricados para tal fin, que aumentan nuestras opciones y mejoran nuestra destreza para intervenir estos procesos. Los métodos existentes para la protección de taludes y control de la erosión se pueden clasificar de muchas maneras, en la Tabla 1 se muestran distribuidos en tres categorías, la construcción de obras vivas (el uso de vegetación como principal agente de control de erosión), la construcción de obras verdes (los métodos biotécnicos y de bioingeniería para suelos) y la construcción de obras civiles u obras inertes (como las estructuras hechas de materiales pétreos e inertes). Todos estos sistemas tienen como objetivo reducir el impacto generado por la acción de los mecanismos de falla en taludes. Tabla 1. Clasificación de los métodos de protección de taludes y de control de erosión. Categoría Construcción de Obras Vivas
Métodos Sembrado Convencional Vegetación reforzada con barreras de movimiento.
Construcción de Obras Verdes
Asociación EstructuraVegetación
Vegetación sembrada a través de la estructura de contención
Ejemplos Cespedones Semilla alboleo Trasplantar arboles Estacas vivas Gaviones blandos Muros de tierra armada Muros de contención con cara de pendiente sembrada Revestimientos con la cara de pendiente sembrada Estructuras escalonadas con vegetación. Paredes con vegetación Gaviones de roca con vegetación Geomalla con vegetación
Vegetación sembrada a través del recubrimiento.
Construcción de Obras Civiles
Estructuras Convencionales Convencionales
Muros de contención con vegetación Pasto reforzado Red de vegetación celular Vegetación revestida con bloques de concreto Colchones de gaviones con estacas vivas. Muros de Contención Pilotes Tablestacado Muros por gravedad.
Fuente: GRAY, Donald, Métodos para la protección de los taludes y contra la erosión de suelos, Universidad de Michigan, EEUU, 1994.
Todos estos métodos están ampliamente difundidos y estudiados en el medio, por eso dirigiremos nuestra atención hacia aquellos en los que la vegetación es protagonista, esto significa que ampliaremos la información sobre las categorías de construcción obra viva y o bra verde. 2.2.1.Construcción 2.2.1. Construcción de obra viva.
El uso de la vegetación tanto para prevenir la erosión (que bien ya se usa mucho), como para prevenir deslizamientos (que no se ha utilizado mucho). Una cubierta densa y apretada aumenta bastante la resistencia del suelo a la erosión. Aunque la vegetación es efectiva para controlar la erosión, es también algunas veces difícil de establecer en taludes donde las condicione son adversas como en los taludes muy inclinados, suelos secos o tóxicos, lugares sujetos a la acción de ondas, etc. En estos casos en necesario usar métodos mixtos donde se emplea vegetación en combinación con estructuras civiles. 2.2.2.Construcción 2.2.2. Construcción de obra verde.
Son los métodos mixtos que combinan las obras civiles con las obras vivas, el cual tiene dos subcategorizas: a. Estabilización Biotécnica: se refiere al uso de materiales naturales, muertos o vivos, para reforzar el suelo y estabilizar los taludes. El término “protección biotécnica de taludes” describe el uso combinado o integrado de la vegetación viva con componentes mecánicos o estructuras civiles. Estos materiales incluyen hormigón, madera, piedra, geotelas. La geotela se refiere a las telas o redes que son fabricados con hilos de plástico o de materiales naturales como cáñamo, fique, etc. b. Bioingeniería de suelo: es un término que es más limitado y se refiere en primera instancia al uso de plantas vivas y partes de plantas. Los injertos vivos están enterrados a propósito y dispuestos en la tierra donde sirve como reforzamientos, drenajes hidráulicos, barreras contra el movimiento de la tierra, y como bombas hidráulicas. Métodos como estacas vivas, grupos de ramas dispuestos en contorno, capas de ramas, colchones de arbustos, etc. Los métodos biotécnicos proveen ventajas importantes sobre métodos convencionales en el caso de su relación beneficio-costo y compatibilidad con el medio ambiente. La estabilización
biotécnica es particularmente diferente comparada con los métodos convencionales para la protección y reparación de los taludes, puesto que estos usan solamente materiales inertes al contrario que la bioingeniería de suelo y estabilización biotécnica que emplean plantas vivas o partes de plantas. Las características importantes de estos sistemas: a. b. c. d.
Intensos en trabajo y destreza Emplean materiales naturales Minimizan los impactos sobre el medio ambiente Auto-reparadores
3. Vegetación y Bioingeniería. El efecto de la vegetación sobre la estabilidad de taludes es una compleja interacción de factores mecánicos e hidrológicos que son difíciles de cuantificar. La vegetación es generalmente apreciada como benéfica en términos de control de erosión y en la calidad del paisaje, los efectos de la vegetación sobre la estabilidad estabilidad de taludes taludes se resumen a continuación continuación (Geotechnical (Geotechnical Control Control Office, 1984): a. Intercepción de la precipitación en el follaje, incluyendo perdidas por evaporación. b. Disminución de la humedad e incremento de la succión del suelo por abastecimiento de las raíces y transpiración. c. Refuerzo mecánico del suelo originado por las raíces d. Restricción por sostén y efecto de arco del suelo entre los troncos de los arboles. e. Sobrecarga del talud por arboles pesados. f. Impedir mediante los arboles la deslizamiento de bloques sueltos. g. Mantenimiento de la capacidad de infiltración. h. Raíces enlazadas a rocas y bloques cerca de la superficie, que al presentarse tormentas los erradica del suelo. i. El secamiento del suelo por vegetación, provocando agrietamientos especialmente en suelos expansivos. j. Fuerzas de viento actuando sobre el follaje, provoca un aumento en las fuerzas desequilibrantes k. Penetración de las raíces que pueden levantar estructuras livianas, o de cimentación superficial, provocando desequilibrios. Por consiguiente, la deforestación genera también otros efectos sobre la estabilidad de un talud, estos se resumen en los siguientes (Jaime Suarez, 1998): 1 998): a. Disminuyen las tensiones capilares de la humedad superficial. b. Se elimina el factor de refuerzo r efuerzo de las raíces. c. Se facilita la infiltración masiva de agua. 3.1. Características de la Vegetación y su relación con el suelo. Él porque vegetación tiene efecto sobre la estabilidad geotécnica de un talud, está ligado a las características y las partes de una planta. Cada parte de una planta tiene una función específica, el follaje provoca el denso de la vegetación generando sombra y atrapando la precipitación, el tallo
genera soporte y las raíces cumplen una importante función, propiciando anclajes, reforzando el suelo y absorbiendo humedad. De igual forma para el desarrollo adecuado de la vegetación el suelo debe poseer ciertas características las cuales proporcionan el ambiente adecuado, a esto lo llamamos suelo fértil, y un suelo fértil es aquel que cuenta con la disponibilidad de nutrientes, oxigeno y agua, para la crecimiento de una planta, además el pH, los contaminantes, la temperatura y la composición del suelo también determinan el tipo de plantas y el éxito de su desarrollo. Los medios tropicales son la zona de mayor biodiversidad de la tierra, por consiguiente la variedad de flora existente varia tanto como en tamaños, especies y características, como por su ubicación, esto sugiere que habrá tantas clases de plantas como tipos de suelos en un mismo ecosistema para los países de clima tropical. La vegetación que comúnmente se utiliza para la estabilización de un talud dependen de muchos factores, en taludes naturales, donde la variedad y cantidad de especies se ha generado por las condiciones del sitio, corresponde al tipo de vegetación adecuada para ese talud, esto quiere decir que ese talud se encuentra ya estabilizado porque la vegetación que floreció apareció porque en esas condiciones del talud es como puede florecer, es el caso de las montañas, las cuales se encuentran en un estado estable con su vegetación incluida, porque ese sistema se generó en razón de la estabilidad. No es posible que la naturaleza haga florecer plantas que desestabilicen el terrero, puesto que esas mismas plantas terminan por no desarrollarse. En el caso de los taludes artificiales, o generados por la acción del hombre, la vegetación es inducida con el objeto de generar la condición de estabilidad lo más pronto posible, o en el peor de los casos, la estabilización va incluida durante la revegetalización. Es por esta razón, que en estos casos se recurre al uso de plantas ya desarrolladas, de rápido crecimiento, o muchos casos partes vivas de una planta (como las estacas o ramas). 3.2. Factores hidrológicos que genera la vegetación que interactúan c on el talud. Como ya se había mencionado el follaje intercepta la lluvia, pero es solo un porcentaje, y mucho de ella alcanza finalmente el suelo por medio del goteo de las hojas o conducida por flujo a través del tronco, el resto de la lluvia se evapora por la exposición ante los agentes abióticos que rodean a la planta como el viento y la temperatura, en todo caso este es el primer efecto que ocasiona la vegetación sobre el suelo en un talud, puesto que taludes descubiertos o deforestados reciben directamente el efecto de las gotas de lluvia, como se mencionó en el numeral 2.1 (Mecanismos detonantes de inestabilidad en climas tropicales, Precipitación). Otras propiedades del follaje como factor hidrológico es su capacidad de retener y acumular agua, lo cual modifican el ciclo hidrológico, al demorar la caída del agua al suelo. Adicionalmente por con efecto combinado entre la absorción de las raíces y la transpiración del follaje, se presenta la evapotranspiración, generando que parte de la humedad del suelo sea extraído y evaporado, factor que también modifica el ciclo hidrológico. La absorción de las raíces relacionada con la evapotranspiración puede generar desecación en el suelo, puesto que este llega a absorber el agua contenida en el nivel freático del suelo, además de la aportada por el agua lluvia, en todo caso la capacidad de una planta para absorbe agua varía según la especie y las características del suelo. En la Figura 1 se muestra la acción en conjunto de los procesos mencionados anteriormente, y una representación de cómo se modifica el ciclo hidrológico.
Figura 1. Esquema del efecto de la vegetación sobre el modelo hidrológico. Fuente: SUAREZ, Jaime, Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales, Capitulo 8, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 1998.
La presencia de vegetación también provoca un aumento en la infiltración, puesto que la velocidad con la que el agua cae al suelo se disminuye por la acción del follaje, entonces cuando una gota finalmente llega al suelo seco, esta se infiltra con una mayor velocidad que si la lluvia cayese directamente sobre él, puesto que esté no estará saturado por la acción de la lluvia. Es también observado, que la presencia de vegetación aumenta la rugosidad del suelo, este aumento de rugosidad influye directamente sobre la escorrentía superficial, puesto que disminuye la velocidad del flujo, y así mismo las posibilidades de erosión por acción de la escorrentía, que es uno de los mecanismos detonantes de inestabilidad en taludes, tal como se menciona en el numeral 2.1. El efecto de la vegetación sobre la rugosidad puede medirse de acuerdo al índice de retardanza CI (Temple, 1982).
Donde CI, Coeficiente de retardanza, está determinado por el h, altura de los tallos u hojas en metros, y M, densidad de los tallos (# de tallos/m 2). Cuando la vegetación se encuentra muy espaciada el efecto de la vegetación puede generar un efecto contrario al presentarse obstáculos que provocan turbulencia en la escorrentía que desencadena un efecto de erosión similar a la socavación que ocurre en la base de los pilones de un puente sobre una corriente. De esta forma, una vegetación más densa y espacialmente uniforme, genera un efecto muy significativo en el modelo hidrológico del superficial y subsuperfical del talud puesto que el porcentaje de lluvia retenida depende de la densidad del follaje, la densidad de vegetación provoca una mayor absorción y una rápida desecación, su distribución uniforme genera una cobertura mas rugosa que corta la escorrentía con más eficiencia y también le aporta la vegetación la capacidad de retener sedimentos y partículas que sean arrastradas por el agua, conservando la concentración de material en la masa de suelo del talud. Este es precisamente el principio con el cual se trabaja al recubrir taludes con vegetación, y las bondades que se esperan obtener a revegetalizar los taludes que han sido reconformados, o han sufrido el efecto de la deforestación.
3.3. Factores mecánicos que genera la vegetación que interactúan con el talud. Al igual de los variados efectos de carácter hidrológicos que genera la vegetación sobre una masa de suelo de un talud, también se generan numerosos efectos mecánicos que están relacionados principalmente con la forma y distribución del tallo y las raíces. Los efectos geomecánicos pueden ser favorables o desfavorables para la estabilidad del talud, puesto que precisamente antes se mencionaba que la imprecisión e incertidumbre que rodeaba la interacción de la vegetación con el suelo en un talud, pues si bien sus bondades en el control de erosión sobresalen en el campo de la ingeniería, las que están relacionada con la estabilidad de un talud aun están en estudio, ya que encontramos registros en los cuales un talud natural perfectamente arborizado a terminado en falla y la masa de suelo se termina deslizando o colapsando. La Figura 2 resume los efectos en la estabilidad, de la vegetación que podemos hallar interactuando con un talud. Uno de los efectos adversos y muy discutidos provocados por la vegetación en taludes de clima tropicales es la transmisión de esfuerzos de tracción provocados por las fuerzas de viento, si bien se mencionó en el numeral 1, que esta zona climática es el punto de convergencia de los vientos alisios, es de suponerse que las fuerzas de viento no se pueden menospreciar en cuanto al análisis de taludes para medios tropicales.
Figura 2. Efectos de la vegetación sobre la estabilidad de un talud. Fuente: SUAREZ, Jaime, Control de Erosión en Zonas Tropicales, Capitulo 8, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 2001.
La fuerza del viento puede calcularse utilizando una simplificación de la ecuación de Navier-Stokes (Styczen y Morgan -1996).
Donde Ʈ es la fuerza de tracción por unidad de área horizontal de la vegetación, es el área proyectada del follaje enfrentado el viento en m 2, µ la velocidad del viento y CD es el coeficiente de tracción que depende de la velocidad del viento, el área expuesta al viento, el ángulo de inclinación promedio del follaje y la cantidad del follaje. La trasmisión de carga al talud por parte de la vegetación no solo está influenciada por el viento, si no también por el peso propio de la vegetación, que en muchos casos puede sobrecargar un talud, lo cual podría no ser beneficiosos en la mayoría de las veces, es quizás por eso que en taludes artificiales, que van a ser revegetalizados la gran mayoría de las técnicas utilizan vegetación tipo pasto u arbustiva, lo que se traduce en vegetación liviana. El efecto beneficioso más sobresaliente al utilizar vegetación sobre taludes, es el refuerzo de suelo que generan las raíces. Las raíces protegen el suelo de las fuerzas de tracción directa ocasionadas por el flujo de la escorrentía superficial, aumentan la resistencia al corte (Fricción y Cohesión) y la resistencia a las fuerzas fuerzas de erosión del del talud, también generan un un anclaje hacia estratos estratos más profundos cuando se trata de raíces arbóreas, creando fuerzas resistentes al deslizamiento (Figura (Figura 3). Los sistemas de raíces arbóreas al trabajar en conjunto provocan un efecto de arco que ayudan a la estabilidad de la masa de suelo en un talud, en general todas las raíces forman una red densa entretejida en las capas más superficiales del suelo, y esta red forma una malla resistente que tiende a sostener la masa de suelo más superficial y estabilizarla en el sitio.
Figura 3. Efecto estabilizante de las raíces contra deslizamientos de tierra. Fuente: SUAREZ, Jaime, Control de Erosión en Zonas Tropicales, Capitulo 8, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 2001.
Para entender la interacción de las raíces con el suelo, es necesario analizar el tipo de vegetación y la forma de sus raíces las cuales varían según la edad de la planta y el tamaño de esta, su profundidad puede variar entre los 20 centímetros hasta los 5 metros en el caso de arboles, y casos extraordinarios de raíces muy profundas que superan los 20 metros. Las raíces están presentes en todas las plantas vasculares, y el conjunto de raíces de una planta se denomina sistema radicular. Estos sistemas se pueden dividir en 2 grandes grupos, el sistema radicular alorrizo cuando se tiene una raíz central, principal y dominante sobre las raíces laterales y el sistema homorrizo o fasciculado, cuando ninguna raíz es mayor que las otras. Esto da origen a otra clasificación la cual tiene encuentra la distribución de las raíces, en cual tenemos 2 grandes grupos, las distribuciones extensivas cuando las raíces abarcan grandes volúmenes con raíces
extensas y las distribuciones intensivas para volúmenes más pequeños con raíces finas y cortas. Las distribuciones extensivas presentan 3 tipos de esquemas generales que tienen que ver con el espacio que ocupan las raíces, los cuales se denominan: distribuciones laterales (para las raíces que se esparcen en una espacio mayor hacia los lados que en profundidad), distribuciones radiales (para las raíces que se distribuyen en proporciones similares tanto a los lados como en profundidad), y distribuciones pivotantes (cuando las raíces son más profundas que esparcidas hacia los lados), esto se puede apreciar en la Figura 4.
Figura 4. Esquema de distribuciones extensivas de raíces. Fuente: SUAREZ, Jaime, Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales, Capitulo 8, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 1998.
El sistema radicular de la planta es el factor actuante en la estabilidad del talud, y el que proporciona el refuerzo que se hablaba anteriormente, las distribuciones pivotantes trabajan muy bien en la estabilización de deslizamientos de poca profundidad. Esto es causa de que proporcionan mejor anclaje al penetrar más profundo en la capa de suelo. El anclaje de las raíces genera un efecto beneficioso muy importante puesto que representa que tan efectiva es la presencia de las raíces en una masa de suelo, demostrando que entre más profundo sea un anclaje más efectiva será la estabilización que provoque la vegetación sobre la masa de suelo de un talud. Pero tipo de anclaje no solo dependerá de su profundidad, sino también del tipo de suelo donde se genere, dando así origen a una clasificación de anclajes (Tsukamoto y Kusakabe 1984): Los anclajes tipo A, cuando se tiene una capa delgada de suelo sobre la roca madre, pero las raíces no pueden atravesarla, el tipo B, cuando esta la capa delgada de suelo, pero la roca madre posee discontinuidades por la cuales las raíces se anclan, el tipo C, cuando las raíces llegan hasta una capa de saprolito (capa de transición roca suelo), atravesando una capa delgada de suelo, sin llegar hasta la capa de rocosa, y el anclaje tipo D, cuando la capa de suelo es muy profunda y las rocas no llegan hasta la roca madre (Figura (Figura 5). 5).
Figura 5. Esquema de los tipos de anclaje (Tsukamoto y Kusakabe 1984). Fuente: SUAREZ, Jaime, Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales, Capitulo 8, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 1998.
Los efectos positivos de la vegetación se resumen en el efecto del anclaje que genera el refuerzo del suelo y la densidad del sistema radicular que mejora la conservación de las partículas estabilizando la masa de suelo, provocando un aumento en la resistencia a la erosión. Lo cual se puede observar en el análisis en conjunto de la estabilidad de un talud (Jaime Suarez, 1998): a. La movilización de la resistencia a la tensión de las raíces por efecto de anclaje de las raíces a materiales más resistentes. Este efecto es muy importante en perfiles de poco espesor de suelos residuales en los cuales las raíces se anclan en la roca o en los materiales menos meteorizados. b. La profundización de la superficie crítica de falla a profundidades por debajo del volumen de presencia densa de raíces. Este efecto es importante en perfiles de suelo de gran espesor. 3.4. Deforestación. Después de observar lo efectos de la vegetación en un talud, es pertinente mencionar que se presentaría en el resultado de una eventual deforestación, inicialmente el factor hidrológico es quien se afecta, pues recordemos que la vegetación protege el suelo de la erosión provocada por la escorrentía superficial del agua lluvia, en ese orden de ideas, la deforestación activaría procesos erosivos en la masa de suelo ahora expuesta a la acción de la lluvia, pero eso no es todo, puesto que los vestigios de la deforestación en este caso hablamos de las bases de troncos junto con las raíces, se comportan ahora como obstáculos aislados, generando turbulencia, lo que acelera el proceso de socavación, agravando más la situación. Pero los efectos más nocivos se generan al paso de los años cuando la materia orgánica residual de la deforestación, en este caso las raíces que antes servían como anclaje, empiezan su proceso de descomposición, lo cual puede tardar en aparecer entre 2 a 5 años, según la bibliografía. Este proceso de descomposición genera nuevos esfuerzos de tensión en la masa de suelo, pues inicialmente la materia orgánica sufre una expansión producto de los gases de la descomposición, para luego contraerse y disgregarse, lo que generará un vacio en la masa de suelo, esto sumado a la perdida de resistencia al corte por fricción y cohesión, que antes proporcionaban las raíces como refuerzo del suelo. En los países de climas tropicales, la deforestación es bastante frecuente y altos volúmenes, ya sea para el desarrollo de la agricultura, o la ganadería, como para los desarrollos de los asentamientos urbanos. Las cifras mundiales de deforestación muestran a los países de América latina, África occidental y algunas regiones de Asia (Países con clima tropical), como las zonas con mayor rata de deforestación, y los programas de reforestación se quedan cortos ante el problema, por lo que se puede imaginar la magnitud del problema. En Colombia, “son no menos de 470 mil hectáreas de bosques talados al año, un ritmo de 1 destrucción que podría arrasar la cobertura boscosa total del país en menos de 146 años” . Cifras
que difieren mucho (casi el doble) con las publicadas por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, para el año 2011, que registran cerca de 238 mil hectáreas de bosque deforestado como promedio anual. 1
SILVA, Javier, La deforestación en Colombia se está convirtiendo en epidemia, Art. EL TIEMPO.COM, 2 de diciembre de 2011.
3.5. Biotécnia y Bioingeniería. El uso de la vegetación para la estabilidad de taludes artificiales (aquellos fabricados por el hombre), se puede resumir en los procesos que conocemos como Biotécnia y Bioingeniería, conceptos que se explicaban en el numeral 2.2.2 Construcción Construcción de Obra Verde. Esto no significa que no se utilice la obra viva (solo plantas) para estabilidad de este tipo taludes, es solo que la manipulación de las plantas para estabilizar o recubrir un talud fabricado por el hombre sugiere el uso de alguna técnica de revegetalización, las cuales pertenecen al desarrollo de la bioingeniería, puesto que esa revegetalización requiere del cuidado y mantenimiento de los responsables de la obra para su establecimiento y no es producto de un proceso de crecimiento natural o revegetación espontanea. La revegetación espontanea es un proceso que puede ocurrir en un talud natural, en el cual el bosque circundante expande sus fronteras e invade y cubre el talud, generando el crecimiento natural de la vegetación, la cual tendrá posiblemente los efectos estabilizantes antes mencionados en los numerales 3.2 y 3.3, la estabilidad en esos taludes requerirá de un análisis que tenga en cuenta la acción de la vegetación principalmente de las raíces. Un análisis de estabilidad de taludes teniendo en cuenta las raíces, puede terminar en el cálculo de un factor de seguridad entre 10% y 13.5% mayor (Yagi, 1994), aun así dependiendo la profundidad de la superficie de falla y el anclaje de las raíces, esta proporción podría aumentar pero generalmente rodeando un valor de hasta el 30%, puesto que lo que tendremos es un diferencial de la resistencia al corte proporcionada por la fricción y cohesión que aportan el sistema radicular.
Figura 6. Esquema del análisis propuesto para calcular el factor de seguridad teniendo en cuenta el efecto de la vegetación. Fuente: SUAREZ, Jaime, Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales, Capitulo 8, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 1998.
En los taludes artificiales, el uso de obra viva requiere de una revegetalización. El diseño de una revegetalización contempla factores como modificación en los patrones de drenaje, recubrimient r ecubrimiento o del suelo y la composición paisajística, al igual que la vegetación natural la revegetación también mejora el factor de seguridad en la estabilización de taludes. Para la selección de la vegetación se deben tener como parámetros, la distribución del follaje, la flexibilidad del tallo y la estructura de
las raíces, tradicionalmente se han utilizado pasto para el diseño de una revegetalización, pero es posible utilizar cualquier tipo de vegetación. Las tecnologías utilizadas y de gran difusión, para la revegetalización, son: a. Siembra de especies nativas (Reforestación): consiste en seleccionar individuos que reemplacen aquellos que pertenecían inicialmente al espacio ocupado, y que posean las mismas características de la vegetación de la zona. b. Siembra de semillas: Consiste en utilizar semillas en vez de individuos vivos, teniendo en cuenta la disponibilidad del material germinativo y vegetativo, cada especie tiene una densidad de siembra y condiciones técnicas especificas para la implantación. Esta técnica se utiliza cuando las pendientes son menores a 30%. c. Siembra de Estolones: Consiste en utilizar estacas vivas para el desarrollo de una planta nueva, los estolones son un sistema de reproducción vegetal, por lo que la selección de las especies estará determinada por aquellas que puedan reproducirse mediante este sistema. d. Empradización con Cespedones: Este procedimiento consiste en la utilización de cobertura vegetal tipo herbácea. Se cortan en forma de alfombra una pequeña porción de suelo con cobertura herbácea ya desarrollada y se coloca sobre el talud sujetado con estacas de madera, esta técnica es aplicable a taludes de alta pendiente mayores a 45%. e. Revegetalización con Biomatos: Consiste Consiste en la utilización de geomantos y mantos de fibras naturales, como fique, que se fijan al suelo con estacas, estos mantos usualmente se acompañan de semillas y materia organica. f. Construcción de Fajinas: es una barrera viva, que consiste en la disposición del material vegetal vivo en la parte superior de una barrera de contención viva con estacas, que van en surcos en el sentido de las curvas de nivel. Cualquier técnica de revegetalización requiere de un mantenimiento hasta el establecimiento de la vegetación, que puede necesitar desde agua hasta fertilizantes, por lo cual es a veces recomendable construirla antes del inicio de una temporada lluviosa, para luego aprovechar la humedad proporcionada por la lluvia. 3.5.1.Tecnologías 3.5.1. Tecnologías de Biotécnia y Bioingeniería.
Los métodos de estabilización biotécnica tienen ya un gran recorrido en su aplicación para estabilidad de taludes, y poseen una gran historia que ha estado ligada a la agricultura, desde el terraceo de los indígenas para el establecimiento de los cultivos hasta el uso de reproducción de vegetación por estacado. Sus aplicaciones en la geotecnia incluyen estabilización de pendientes, control de erosión por agua y viento, protección de costas y riberas de corrientes, barreras vivas, recubrimientos, control de escorrentía e indicadores vivos. Entre las técnicas que se plantean están: Sistemas con semillas: estás técnicas dependen de la forma en la cual se coloquen las semillas, tenemos, semillas alboleo, cuando por medio mecanicos o manuales las semillas se esparcen sobre el suelo, este método requiere bajas pendientes para que las semillas no se deslicen sobre el suelo y se acumulen en el pie del talud. Por siembra de semilla, cuando cada semilla se deposita en un punto estratégico del suelo, este método difiere del anterior primero por la cantidad de
semillas disponibles, y segundo porque la especie que germinará necesitará de un espacio mínimo disponible y la distribución de las especies trabajará como un conjunto. Tambien está el hidrosembrado, que consiste en dispersar las semillas mediante un sistema de bombeo a presión, la cual disparará las semillas junto a una mezcla acusa con fertilizantes, creando una delgada capa viscosa sobre el suelo, de la cual germinara la vegetación. En el hidrosembrado lo que se diseña es la mezcla de nutrientes y ligantes, puesto que estos denotaran el éxito de la siembra. Sistemas de Trasplantes: es cuando en vez de semillas, se utiliza para la siembra especies vivas, pueden proceder de viveros o de las especies de la zona. Sistemas de Estacado, Estolones y Ramas: es el aprovechamiento de la reproducción vegetal por estolones para sembrar partes de una planta viva, para la germinación de una nueva planta, este sistema se organiza tanto como por el tipo de parte utilizada (estolones, estacas vivas, o ramas), como en la distribución y en la método de siembra, en ese orden ideas tendremos tantos métodos como diseños de siembra se requieran para cada caso en especifico. Para estacas de más 2 metros se tiene el siguiente esquema, se dispone una siembra de al menos 1 metro de esta enterrado, o generalmente hasta un punto de contacto por debajo del nivel freático, con el fin de que la estaca pueda tomar el agua necesaria para su desarrollo como planta, además es preferible usar más de 1 individuo en la misma siembra, puesto que esto garantiza el establecimiento de raíces para la estaca, ya que estas especies pueden generar mutualismo. Esta metodología resulta fácil y económica. Las técnicas de construcción para estos sistemas van desde un estacado mecánico, utilizando un brazo mecánico que entierre las estacas en el punto deseado, estas deben poseer punta para su fácil hincado, y el suelo debe ser lo suficientemente blando para que la estaca pueda penetrarlo, o se puede sembrar a través de un relleno dispuesto alrededor de la estaca, sin penetrar el suelo, llamado riprap. Es posible combinar estacas con ramas en forma de espigones, y también por medio de estructuras de contención suaves como gaviones, en donde se atraviesan con estacas o ramas, pero están penetran el suelo hasta un punto por detrás de la superficie de falla (Figura (Figura 7). 7).
Figura 7. Técnicas de Construcción de sistemas por estacas. Fuente: SUAREZ, Jaime, Control de Erosión en Zonas Tropicales, Capitulo 9, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 2001.
Estos métodos con ramas, proporcionan una buena estabilidad debido a que se puede diseñar su uso, desde el control de erosión por medio de fajinas, las cuales interceptan las partículas que se
deslizan por la ladera ya sea arrastradas por la escorrentía, o por gravedad, adicionalmente se puede reforzar por un sistema riprap, para genera recubrimiento. Tambien es efectivo el uso de ramas vivas durante el relleno, de esta forma la materia vegetal queda embebida en el talud, y las ramas funcionan como refuerzo en transversal en el relleno, trabajando de forma similar a un muro de tierra armado, donde los tallos generan un refuerzo desde la cara expuesta hasta un punto por detrás de la superficie de falla, y luego que germine, el follaje actuará como recubrimiento y las raíces como anclaje, generando una estabilidad completa del talud. Sistemas por mateado: Consiste en los sistemas que utilizan especies en forma de matera o cespedones, esta técnica son similares a las explicadas en la revegetalización. Para la conformación del terreno es posible varias estrategias, que dependerán del tipo de vegetación que se utilizará, es posible hacer taludes escalonados cuando las pendientes son altas y la vegetación tiene el riego de establecerse por la gravedad, y también cuando se desea sembrar especies en las huellas de los escalones para que no queden inclinadas. Los métodos de estabilización de Bioingeniería de suelos, tienen ya que ver con el diseño de la siembra y la distribución de las especies, que por el tipo de especies a sembrar y la forma de sembrado. En la Tabla 2, 2, se muestran los distintos sistemas de Bioingeniería utilizados en climas tropicales, con una descripción y un esquema de su conformación.
Sistema
Hileras de Vegetación
Hileras de Matorral
Tabla 2. Sistemas de Bioingeniería. Descripción Es la disposición del sembrado a través de la cara de un talud, con el fin de disminuir la energía de la escorrentía, generar sedimentación por medio de la retención de las partículas, puede ser horizontal, vertical, diagonal y radial. Es el zanjado de la cara de talud, para hacer la siembra de ramas vivas, similar al trabajo de una barrera viva o una fajina, y funcionan bien reduciendo la velocidad de la escorrentía.
Esquema
Fajinas
Cajones de Ramas
Consiste en un zanjado para colocar vegetación en forma horizontal a lo largo del talud con materia orgánica, utilizando un refuerzo adicional, que puede ser estacado vivo, o un sistema riprap, con el fin de controlar la erosión, también pueden controlar la escorrentía, y funcionar como drenes.
Es un sistema de barrera horizontal utilizando ramas, las cuales se confinan y ubican con estacas de madera, con el fin de generar una zona de retención de sedimentos.
Consiste la disposición de ramas en capas sobre el suelo alternando suelo con ramas, de tal forma que las ramas quedan embebidas en el suelo, similar al efecto provocado en un muro de tierra armada, la parte sobre saliente de las ramas actúan como barrera de sedimentos y retardadores de flujo. Este sistema también se puede reforzar utilizando geotextiles. Enramados
Cubiertas Vivas
Enzarzado
Se trata de la cobertura completa de la cara del talud utilizando vegetación con o sin refuerzo, esta vegetación por lo general está fijada con estacas, y se dispone longitudinalmente al talud. Consiste en sembrar estacas entrelazadas con ramas que pueden estar sujetadas con sogas, evitando la formación de surcos, y sedimentar las partículas transportadas por la escorrentía.
Trinchos con Vegetación o taludes en escalera.
Se forman cajones realizados con trinchos de estacas en madera y ramas de bambú transversales entre las estacas o malla, luego se rellena el espació con el material del talud, se corona la matera con materia orgánica y vegetación. Esto provoca un cambio en el perfil de escorrentía al disminuir la energía y provocar la sedimentación, además de que previene el deslizamiento.
Ramas en Cárcavas
Las cárcavas son superficies susceptibles a la erosión, el método consiste en rellenar la parte erosionada con suelo y ramas simulando un muro de tierra armada, para luego hincar estacas para fijar la masa nueva a la antigua.
Fuente: SUAREZ, Jaime, Control de Erosión en Zonas Tropicales, Capitulo 9, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 2001.
Los sistemas de bioingeniería de suelo son más económicos que los sistemas convencionales de obras de concreto, puesto que la inversión inicial en los materiales menor y el costo de mantenimiento solo implican rocería o poda, y riego, a diferencia de un sistema convencional cuya inversión inicial en los materiales es cuantiosa, y el mantenimiento en caso de requerirlo resulta en la mayoría de los casos, el reemplazo de la estructura, lo siguiere unos costos totales mucho mayores, esto no significa que su relación beneficio-costo sea la mejor, puesto en que muchos casos cuando se revegetaliza, se debe recurrir a una modificación o cambio del sistema planteado inicialmente, o al reemplazo de individuos que no se adaptaron al sitio, lo que se traduce en que los riesgos en estos sistemas son mayores que en un sistema convecional. En Colombia la utilización de vegetación para la estabilidad de taludes, y el control de la erosión está muy bien desarrollado, puesto que somos un país de clima tropical, y además nuestros suelos varían gracias a los pisos térmicos en la región r egión andina. En la Tabla 3, 3, se muestra un resumen de los sistemas más frecuentes en Colombia. Tabla 3. Sistemas de vegetación en taludes t aludes usados en Colombia. Sistema de Vegetación Plantas Trepadoras
Gradería tipo trincho
Biomantos
Hidrosembrado
Descripción Se siembran varias hileras de plantas trepados al pie del talud. Se entierran estacas verticales en hileras para sostener ramas horizontales, detrás de las cuales se coloca el relleno. Después de colocar y fertilizar la semilla se cubre el talud con una tela o biomanto de fibras orgánicas como fique o cabuya. Se coloca a presión con una maquina de bombeo la mezcla de semillas y fertilizantes. de Se colocan ramas de bambú o guadua horizontalmente, sostenidas por estacas y entre ellas coloca el suelo fertilizado.
Observaciones Necesitan de un soporte en roca para ascender, pocas veces ascienden por el suelo. Requiere de un suelo blando para poder enterrar las estacas. Requiere riego continuo para el establecimiento de la vegetación.
Se lavan con lluvias intensas, y no se puede usar en taludes rocosos. Mateado con hileras En taludes de muy alta Bambú pendiente es difícil sostener las estacas en forma estable. Se requiere que las ramas de bambú estén enterradas dentro del talud para evitar los flujos de agua por debajo de ellas. Grama reforzada con Usando mallas sintéticas u Son los más costosos de todos. Geomalla orgánicas se refuerza el gramado. Capas de enramados con o sin Se colocan ramas de especies Difícil de establecer en taludes refuerzo vivas entremezcladas con de muy inclinados y altos. suelo y sostenidas en ocasiones por mallas de fibras
Cubiertas vivas
Estructuras vegetalizadas
sintéticas u orgánicas. El talud se cubre con un sistema listones de madera o bambú colocados en forma de red, formando cajones los cuales se rellenan con ramas vivas y suelo. Gaviones o muros con ramas o estacas vivas.
Requieren la construcción de bermas intermedias en los taludes de gran altura.
No son estables en taludes muy inclinados.
Fuente: SUAREZ, Jaime, Control de Erosión Utilizando Vegetación, III Encuentro Nacional de Estudiantes de Ciencias Forestales, 2005.
En las Figuras 8 y 9, 9, se pueden observar los esquemas de diseño de algunos empleos de vegetación para estabilidad de taludes en Colombia.
Figura 8. Esquema de recubrimiento de un talud t alud con vegetación. Fuente: OSPINO, William, Geoingeniería S.A.S, 2011.
Figura 9. Esquema de estabilización de un talud utilizando obra verde. Fuente: OSPINO, William, Geoingeniería S.A.S, 2011.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. RECOMENDACIONES. Los países de climas tropicales poseen una gran proporción de suelos residuales de gran espesor, puesto a los intensos procesos de meteorológicos que generan una velocidad de meteorización superior a la del transporte de sedimento, según la información contenida en el numeral 1 de este documento. Los suelos residuales en sí mismos son muy vulnerables a sufrir procesos de deslizamientos, cuyos procesos pueden ser activados producto de la acción de los agentes abióticos de un ecosistema y teniendo en cuenta el azote climático que sufren los medios tropicales, con sus altas precipitaciones, temperatura y vientos, sus suelos residuales son altamente inestables. La vegetación cumple un buen trabajo en la protección de taludes contra la erosión, pues impiden la acción directa de los agentes abióticos de un ecosistema, en este caso los agentes de un medio tropical, sobre una masa de suelo. Debido a que la superficie expuesta de la cara de un talud ante el agua, la temperatura o el viento, es mucho menor. El agua que es uno de los principales agentes de inestabilidad en una masa de suelo, ya sea provocando su erosión mediante la escorrentía o provocando deslizamientos por saturación de la masa de suelo en la cara del talud, es afectada por la presencia de vegetación en un talud. Debido a que la vegetación puede modificar el perfil de escorrentía por el cambio de rugosidad, o equilibrar la humedad de la masa de suelo a través de la absorción por medio de las raíces. La presencia de raíces en el suelo provoca un efecto de reforzamiento de la masa de suelo, puesto que el anclaje de la vegetación retiene las partículas, fijándolas y estabilizándolas en la masa, al funcionar como contenedor. Entre más densa se la cantidad de raíces, mas será el volumen retenido y estabilizado, pues estas actuaran como una red. Es precisamente la condición que se intenta igualar al utilizar Biotécnia y Bioingeniería de suelos, al cubrir con vegetación la cara expuesta de un talud artificial. No todos los efectos de la vegetación sobre un talud son beneficiosos, pues la sobrecarga generada por el peso de la vegetación y la tracción ocasionada por la fuerza de viento que impacta en el follaje de la vegetación, aporta fuerzas desequilibrantes a la masa de suelos de un talud. En todo caso, los efectos positivos de la vegetación sobre un talud, son difíciles de cuantificar y no se puede asegurar que un talud quedará totalmente estabilizado con una vegetación bien establecida, puesto que se tienen registros de deslizamientos y colapso de un talud, en consecuencia de un sismo, aun cuando las raíces de la vegetación atravesaban la superficie de falla y la densidad de la vegetación era lo suficientemente alta. Los sistemas de Bioingeniería resultan más económicos frente a los sistemas convencionales, y mucho más amigables con el medio ambiente, que es un tema importante y delicado en la actualidad, al aprovechar las bondades de la vegetación que es un material vivo, en vez de usar materiales inertes como el concreto, que resulta contaminante. Debido a los altos índices de deforestación en América latina y Colombia, según observamos en el numeral 3.4, es recomendable generar programas de reforestación, puesto que la este problema no solo es ambiental si no que también está demostrado que afecta la estabilidad geotécnica de
una masa de suelo en un talud, es quizá por eso que se presentan varios derrumbes en los taludes de carreteras colombianas en temporada t emporada invernal. Es recomendable el uso de tecnología “verde”, en la estabilización de un talud, un adecuado diseño en el que interactúen elementos vivos con obras civiles genera un mejor impacto tanto ambiental como en la estabilidad de un talud, puesto que esta simbiosis resulta muy efectiva a aprovechar los efectos positivos de la vegetación, junto con un diseño geotécnico resistente. Es recomendable la revegetalización de cualquier talud artificial, no solo para aumentar la estabilidad a través del aumento en el factor de seguridad contra el deslizamiento, si no también como protección de la erosión, pues demostrado que cualquier talud expuesto sufre un mayor deterioro por la acción del intemperismo que un talud recubierto, y la vegetación es la opción más económica y amigable con el medio ambiente.
BIBLIOGRAFÍA GRAY, Donald, Métodos para la protección de los taludes y contra la erosión de suelos, Universidad de Michigan, EEUU, 1994. SUAREZ, Jaime, Deslizamientos y Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales, Capitulo 8, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 1998. SUAREZ, Jaime, Control de Erosión en Zonas Tropicales, Capítulos 8-9, Universidad Industrial de Santander, Bucaramanga, 2001. RINCO, Horacio, CASTAÑEDA Bernardo, Evaluación de riesgo de falla en taludes viales, Tesis de Grado, Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, 1986. CASAS, José Manuel, HIGUERAS, Antonio, Compendio de Geografía General, Ediciones RIALP, Madrid, 1977. VALLA, Juan, Botánica. Morfología de las plantas superiores, Buenos Aires, 2007. MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE, REPUBLICA DE COLOMBIA, Guía de Manejo Ambiental para Proyectos de Perforación de Pozos de Petróleo y Gas, Bogotá, 1999.
