CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN La sierra peruana presenta numerosos retos para la ingeniería de carreteras, principalmente por sus características variadas como clima, geología, topografía, etc. Que hace que cada corte o relleno, sea un problema particular. Hay gran susceptibilidad de ocurrencia de deslizamientos, debido a que reúnen cuatro de las condiciones más importantes, tales como la topografía, sismicidad, meteorización y lluvias intensas que provocan erosión de la superficie de protección de las laderas. La característica común de los suelos que conforman estas montañas, es que la mayoría de ellos, no están completamente desarrollados y se encuentran combinados con restos de roca fracturada, lo cual disminuye su cohesión, por lo cual siempre hay movimientos de masas de suelo, o roca. Otra característica en común, es que muy pocos taludes, desarrollan vegetación, suficiente como para que provea un confinamiento superficial, la mayoría de estos son afectados por la erosión del viento y sobre todo del agua de escorrentía. Uno de estos casos de deslizamientos, se presenta en la Carretera ConcepciónComas; se inicia en el km 7+405 y culmina en el km 7+685. Este talud sufre movimientos de grandes volúmenes de suelo a lo largo de todo el año, los cuales se intensifican en los meses lluviosos, causando malestar en los transportistas,
1
incremento del costo de productos, por la interrupción del flujo vehicular y deterioro del afirmado. Se ha observado en el talud, deslizamientos de grandes bloques de suelo y que las raíces de los árboles de eucalipto y arbustos, no son lo suficientemente profundas para estabilizar el terreno. El objetivo principal de la tesis es determinar la causa principal de su inestabilidad, partiendo de la identificación de los factores geomorfológicos, geotécnicos o internos y climáticos e hidrológicos, a partir de investigaciones en campo y gabinete (mapas geológicos, topográficos, geotécnicos, climáticos, etc.). Esta investigación se justifica, porquese podrá establecer una solución adecuada al problemaque afecta continuamente el tránsito vehicular y la comunicación entre los pueblos. Además, el estudio de este caso puede ser tomado como referencia para conocer el comportamiento de los taludes que rodean la zona de estudio, pero siempre teniendo presente que ningún talud puede ser igual, pues siempre hay alguna característica que lo hace único y particular. En la práctica, este estudio se justifica porque permite mejorar el diseño de vías y carreteras, pues con un buen diseño de taludes se puede lograr diseños más económicos y precisos. El informe está constituidopor cinco capítulos; el
primer capítulo contiene el
planteamiento de la investigación y antecedentes; el marco teórico se detalla en el segundo capítulo, explica la influencia del material conformante en los deslizamientos, los tipos de movimientos, factores que influyen en la estabilidad del talud, los métodos de cálculo, modelación de los perfiles con el uso del software SLOPE/W y soluciones para estabilizar taludes; el tercer capítulo enfoca el marco metodológico; en el cuarto capítulo se plasma el procedimiento de la investigación de campo y gabinete basado en las siguientes normas: 1) NTE E 050. SUELOS Y CIMENTACIONES
(RNE, 1997); 2) NTP 339.136 Suelos.
Símbolos, unidades, terminología y definiciones; 3) NTP. 339.150. Suelos. Descripción e identificación de suelos. Procedimiento visual- manual; 4) NTP. 339.151. Suelos. Prácticas normalizadas para la preservación y transporte de suelos; 5) NTP 339.126. Suelos. Métodos para la reducción de las muestras de campo a tamaños de muestras de ensayo; 6) NTP 339.128. Suelos. Método de
2
ensayo para análisis granulométrico; 7) NTP 339.129. Suelos. Método de ensayo para determinar el límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad de suelos y otros; también contiene el cálculo de estabilidad en diferentes condiciones: estático con suelo seco; estático con suelo saturado; pseudoestáticocon suelo seco ypseudoestático con suelo saturado y se estudia la relación entre el nivel de precipitación vs la probabilidad de deslizamientos para los cuatro perfiles; finalmente en el capítulo cinco se exponen las conclusiones y recomendaciones.
Las autoras.
3
1.1. PLANTEAMIENTO DE LA INVESTIGACIÓN Las zonas montañosas, tienen gran susceptibilidad a sufrir deslizamientos ya sea de suelo y roca fracturada, pues casi siempre reúnen cuatro de los elementos más importantes para su ocurrencia, la topografía, sismicidad, meteorización y lluvias intensas que provocan erosión y desprendimiento de la superficie de protección de las laderas.Muchas veces a pesar de que las laderas desarrollan superficie vegetativa, continúan los deslizamientos, por lo que conviene analizar la incidencia de otros factores que pueden afectar la estabilidaddel talud. Uno deestos casos, se presenta en la Carretera Concepción-Comas, el deslizamiento comienza en el Km 7+405 y culmina en el Km 7+685, continuamente se mueven grandes volúmenes de material, pero se intensifican en los meses lluviosos (enero-marzo), causando malestar en los transportistas, incremento en el costo de productos, por la interrupción del flujo vehicular, y deterioro en el afirmado. El talud presenta vegetación arbustiva y arbórea, en menor escala, sin embargo sus raíces no son lo suficientemente profundas para cohesionar el material conformante. (Ver fotografías Nº 1.01). Fotografías Nº1.01. Desprendimiento de las raíces de los árboles y el deslizamiento del talud, a pesar de la vegetación en la superficie.
Fuente: Propia.
4
Hasta el momento no sehan hecho estudios referentes a la estabilidad de este talud o alguno a lo largo de la carretera Concepción- Comas, a pesar de que constituyen un problema para los transportistas y para la comunidad en general, por ello se pretende determinar la incidencia de los factores que afectan la estabilidad de este talud.
1.1.1. PROBLEMA GENERAL ¿Cuál es el principal factor que genera la inestabilidad del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas?
1.1.2. PROBLEMAS ESPECÍFICOS 1.
¿Cuáles son
los
factores
geomorfológicos que
generan el
deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas? 2. ¿Cuáles son los factores geotécnicos que generan el deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas? 3. ¿Cuáles son los factores
climáticos e hidrológicos que generan el
deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas?
1.2. OBJETIVOS 1.2.1. OBJETIVO GENERAL Determinar el principal factor que genera la inestabilidad del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas.
1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Determinar
los
factores
geomorfológicos
que
generan
el
deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas.
5
2. Determinar los factores geotécnicos que generan el deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas.
3. Determinar los factores climáticos e hidrológicos que generan el deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas.
1.3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN Esta investigación se justifica, porque permite establecer una solución adecuada al problema, a través del conocimiento de comportamiento del talud frente a diversas condiciones. Además, el estudio de este caso puede servir como referencia para conocer el comportamiento de otros taludes de la zona. En la práctica, este estudio se justifica porque permite mejorar el diseño de vías y carreteras, pues con un buen diseño de taludes se puede lograr diseños más económicos pero igualmente estables.
1.4. HIPÓTESIS 1.4.1. HIPÓTESIS GENERAL El principal factor que genera la inestabilidad del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas, es el empuje causado por la infiltración de las aguas pluviales.
1.4.2. HIPÓTESIS ESPECÍFICAS El factor geomorfológico que genera el deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas, es: la geometría del talud. Los factores geotécnicos que generan el deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la carretera Concepción – Comas, son: la baja resistencia al esfuerzo actuante, y su granulometría. Los factores
climáticos e hidrológicos que generan el
deslizamiento del talud en el Km 7+405 al Km 7+685 de la
6
carretera Concepción – Comas, son: escurrimiento y la infiltración del agua pluvial.
1.5. VARIABLES 1.5.1. VARIABLE INDEPENDIENTES Infiltración de las aguas pluviales Geometría (Dimensiones del deslizamiento, pendiente) Baja resistencia al esfuerzo actuante y granulometría. Volumen de aguas pluviales
1.5.2. VARIABLES DEPENDIENTES Empuje causado al talud Volumen del deslizamiento Formación de fisuras y poca cohesión del terreno. Escurrimiento e Infiltración del suelo
1.6. METODOLOGÍA 1.6.1. TIPO DE INVESTIGACIÓN: Estudio de Casos: Analiza una unidad específica sobre el Tema Objeto de Estudio.
1.6.2. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN MÉTODO: Es una investigación científica de carácter experimental. Siendo la naturaleza de nuestro trabajo, mixta, debemos realizar trabajo en campo y en gabinete, para la obtención de datos y su procesamiento respectivo. A continuación mostramos un listado de actividades que realizadas, durante el desarrollo de la tesis:
A. TRABAJO DE CAMPO y ENSAYOS DE LABORATORIO.
Levantamiento topográfico y levantamiento geológico.
Ensayos de campo y laboratorio, basados en la NTP 339.150, ensayos Granulométricos (NTP 339.127, 339.128, 339.129, 339.131).
7
Los parámetros geomecánicos c y Φ del suelo , a través del ensayo triaxial consolidado drenado.
1.7.
ANTECEDENTES DEL ESTUDIO 1.7.1. ANTECEDENTES HISTORICOS DEL TALUD EN ESTUDIO. La construcción de la carretera Concepción- Satipo se inició en 1922, durante el Gobierno de Augusto B. Leguía, fueejecutada por los misioneros franciscanos (http://www.satipo.com, 2006) y desde esta época (1922-1925) los taludes presentan problemas de inestabilidad. “En el g o b i e r n o d e l In g . F e r n a n d o B e l a u n d e T er r y e n e l p e r i o d o d e 1 9 71 d a i n i c i o a l a c a r r et e r a m a r g i n a l y a q u e l a c a r r e te r a an t i g u a er a m u y r i e s g o s o d e b i d o a que se encontraba en una zona de muchas
pendientes…” (http://www.fortunecity.es, 2006)
Entendiéndose por carretera antigua la vía Concepción- Comas, que según Noriega (2007), llegó a Satipo en 1940.
1.7.2. INVESTIGACIONES A NIVEL INTERNACIONAL A. Guillén (2004). Para optar el título profesional de Ingeniero Civil en la Universidad de San Carlos de Guatemala- Guatemala.
Tesis titulada: “Estabilidad de taludes en los departamentos de Guatemala y Alta Verapaz, casos Reales”. La investigación consistió en una explicación teórica y práctica de las causas de fallas en los taludes en Guatemala, para lo cual se presentaron dos casos reales; uno en el Departamento de Guatemala y el otro en la ciudad de Cobán, Alta Verapaz. Se concluyó que: 1)…hay que tomar en cuenta que estos deslizamientos pueden ocurrir por otros factores, los cuales pueden ser naturales como la lluvia, las heladas, sismos etc. Existen causas artificiales como producto de la actividad humana que de una u otra modifica la estabilidad de las laderas; 2)…el agua retenida puede producir en los suelos la pérdida de su consolidación, ocasionando en combinación con las cargas
8
verticales, las fallas del talud representado por deslizamientos continuos en todo el talud; 3) para poder estabilizar un talud que tenga mucha altura, pendiente muy pronunciada y aparte de esto, está expuesto a las condiciones ambientales y geológicas, se hace imperativa la necesidad de hacer un diseño de plataformas, utilizando para ello datos topográficos, los cuales permitirán dejar taludes en mejores condiciones.
B. Melo (2008). Para optar el título de Ingeniero Civil en la Universidad Nacional de Colombia. Medellin- Colombia. Tesis
titulada: “Causas probables de los deslizamientos ocurridos en el barrio el socorro y el barrio el poblado urbanización Alto Verde
del municipio de Medellín”. El objetivo fue determinar las causas que originaron un enorme movimiento de masa de tipo rotacional, en noviembre del 2008, en Medellín, para ello se analizan las condiciones geológicas, geomorfológicas y climáticas e hidrológicas de la zona afectada. Estas son algunas de las conclusiones a las que se arribaron:1) la distribución de la precipitación durante el transcurso de los meses
de
los
años
es
un
factor
que
influye
en
desencadenamiento de los deslizamientos; 2) el sitio de la tragedia contiene un suelo estable aparentemente sensible cuando pierde humedad o cuando ésta se incrementa, en la parte alta no se puedo haber generado infiltración de agua, el agua está presente en lugar como agua subterránea, las casas que colapsaron estaban en una depresión donde existe acumulación de agua, generando saturación del suelo y por ende el suelo se comporta como un fluido viscoso y por ello se produce un deslizamiento; 3) la geomorfología juega un papel esencial en el análisis y entendimiento de los desastres naturales. Las condiciones del ambiente están en continuo cambio, no sólo por la influencia humana, sino también por los procesos y fenómenos naturales.
9
1.7.3. INVESTIGACIONES A NIVEL NACIONAL A. Granados (2006). Para optar el título de Ingeniero Civil en la Pontificia Universidad Católica del Perú. Lima-Perú. Tesis
titulada: “Estabilización del talud de la Costa Verde en la zona del distrito de Barranco”. El objetivo fue proponer una solución para estabilizar el talud de la Costa Verde. A continuación presentamos algunas de sus conclusiones: 1) luego de ejecutar el movimiento de tierras será necesario la colocación de tierra vegetal para favorecer el crecimiento de césped que controle la estabilidad local (caída eventual de piedras) y represente una solución paisajística atractiva. Según el análisis realizado, una solución para estabilizar la capa de 0.15m de terreno vegetal será la aplicación de geomallas y geomantas para la mejor adaptación del césped; 3) La solución adoptada en este proyecto propone una solución integral al problema de estabilidad global y vegetación de la Costa Verde.
1.7.4. INVESTIGACIONES A NIVEL REGIONAL A. Chang et al (1991). Del centro Peruano Japonés de Investigaciones Sísmicas y Mitigación de Desastres, en su investigación “Deslizamientos y aluviones en el Perú”. Este deslizamiento del Cerro Condor- Sencca, en el mes de agosto de 1945. Concluyeron que las causas geológicas del derrumbe, fueron: 1) la margen del rio tuvo una entrante en el pie del talud, y la roca sólida se encontraba hacia afuera del actual lecho. La formación de una ladera suficientemente empinada debido a la erosión del rio y los derrumbes locales de la roca intemperizada de la parte baja de la ladera, se consideran como causas imprescindibles del derrumbe; 2) Los derrumbes no pueden invocarse a causas sísmicas, pues el
10
sismógrafo Benioff del Instituto Geofísico de Huancayo, ubicado a 141 km, no registró movimientos terráqueos locales cercanos a esta zona en el periodo comprendido entre el 10 y 16 de agosto.
B. Flores (2011). Para optar el título profesional de Ingeniero Civil en la Universidad Nacional del Centro del Perú. “Tierra reforzada con geomalla, como alternativa técnica y económica para la estabilización de terraplenes en carreteras”. El objetivo fue comparar técnica y económicamente a los Muros de
Suelo
Mecánicamente
Estabilizados
(MSEW),
como
alternativa en la conformación de plataformas (superficie de rodadura) en carreteras, frente a los Muros en voladizo de Concreto Armado. Estas son algunas de las conclusiones: 1) En el diseño de los MSEW, las geomallas de refuerzo están afectadas por numerosos factores de reducción, los cuales limitan sustancialmente su resistencia a la tensión hasta en un 72% de acuerdo al tiempo de vida de la estructura y al material de relleno empleado, generando un mayor factor de seguridad general para la obra; 2) La flexibilidad que brinda los MSEW, se debe en principio a los materiales con que están constituidos, esto da la posibilidad de acompañar los asentamientos del terreno de fundación; además de estar respaldado con los mayores FS al volteo (con y sin sismo) que presentan en el análisis de estabilidad externa; con los que se resalta la ventaja técnica frente a los muros en voladizo de concreto Armado, que son estructuras rígidas.
11
