Make your own free website on Tripod.com

LA WEB DE LA BIOINGENIERÍA Y LA RESTAURACIÓN ECOLÓGICA

Home
PRINCIPIOS Y FUNDAMENTOS
EROSIÓN EN CÁRCAVAS
MOVIMIENTOS EN MASA
ESTABILIDAD DE LADERAS A LOS MOVIMIENTOS MASALES
EFECTO DE LA VEGETACIÓN ARBÓREA Y ARBUSTIVA EN LA ESTABILIZACIÓN DE LOS SUELOS DE LADERA
TRATAMIENTOS DE BIOINGENIERÍA EN ZONA DE LADERA: EXPERIENCIAS
NUEVAS EXPERIENCIAS EN TRATAMIENTOS BIOINGENIERILES
RECUPERACIÓN DE ZONAS DEGRADADAS
GALERIA DE FOTOS
CONSULTORIAS
QUIENES SOMOS?

ESTABILIDAD DE LAS LADERAS A LOS MOVIMIENTOS MASALES

La estabilidad de una masa de suelo en una ladera respecto a un movimiento masal, puede ser evaluada por un factor de seguridad (F), definido como la relación entre la resistencia al cortante tangencial total (s) a lo largo de una superficie de corte dada y la cantidad de presión de corte (t) desarrollada a lo largo de esta superficie.

 

F = s/t

 

También se define como:  Fs – R/L.

 

Donde Fs es el factor de seguridad, R es la resistencia y L es la carga.

 

Para taludes o laderas, la carga consiste en el peso de la masa de suelo y las cargas aplicadas.  La resistencia es provista por  la resistencia al cortante tangencial del sistema relación suelo – raíces a lo largo de la superficie de deslizamiento (Morgan y Rickson, 1995).

 

El talud es estable si F>1 y la falla ocurre si F ≤ 1. 

 

F puede ser definido como (Skempton y Hutchinson, 1969 citado por Morgan, 1986):

 

 F =(c’ +( gz Cos2q - m) tang f´ )/( gz sen q cos q)

 

Donde c´ es la cohesión efectiva del suelo, g es el peso unitario del suelo, z es la profundidad vertical al plano de falla, q es el ángulo del talud y f´ es el ángulo efectivo de fricción interna del suelo.

 

Las aplicaciones de esta ecuación a los deslizamientos muestran que los valores de F son particularmente sensibles a cambios en la cohesión efectiva del suelo (c´) y la profundidad vertical al plano de falla (z).  De ahí que las medidas de control deben ser dirigidas a influenciar estos dos parámetros (Rogers y Selby, 1980, citados por Morgan, 1986).

 

El caso simple de una falla translacional a lo largo de una superficie de deslizamiento paralela al suelo sobre un talud uniforme relativamente largo, puede ser examinado por el análisis del talud infinito.  En este caso, un solo elemento o segmento de la pendiente, puede ser considerada como representativa de toda la ladera y una porción de la cabeza y pata del talud son ignorados, siendo minimizados en extensión (Morgan y Rickson, 1995).

 

Usando el análisis del esfuerzo efectivo convencional, el factor de seguridad sin efecto de la vegetación puede ser definido por:

 

F =(c’ +( gz - gw hw) cos2 β tang q´)/(gz sen β cos β)

                                  

Donde:

 

c’ = Cohesión efectiva del suelo (kN/m3)

g = Peso unitario del suelo (kN/m3)

z = Altura vertical del suelo por encima del plano de deslizamiento (m).

β = Angulo de la pendiente (grados).

gw = Peso unitario del agua (9,8 kN/m3).

hw = Altura vertical de la tabla de agua subterránea por encima del plano de deslizamiento (m).

q´ = Angulo de fricción interna efectivo del material del suelo (grados)

 

Coppin y Richards, 1990 citados por Morgan y Rickson, 1995 muestran las influencias principales de la vegetación sobre la estabilidad de un segmento de ladera.  Ellas pueden ser incluidas en el cálculo del factor de seguridad como sigue:

         

          (c’ +c’R) +((gz - gw hv) + W) cos2 β + T sen q) tan q´ + T cos q

F =     ______________________________________

                                         (gz + W) sen β + D) cos β

 

Donde:

 

c’R = Cohesión efectiva del suelo mejorada debido al refuerzo por raíces (kN/m3).

W = Sobrecarga debido al peso de la vegetación (kN/m2).

hv = Altura vertical de la tabla de agua subsuperficial por encima del plano de deslizamiento con la vegetación (m).

T = Fuerza de tensión de las raíces actuando en la base del plano de deslizamiento (kN/m).

q = Ángulo entre las raíces y el plano de deslizamiento (grados).

D = Fuerza de carga del viento paralela a la ladera (kN/m).

 

Morgan y Rickson, 1995, dan a continuación un calculo ilustrativo del factor de seguridad para un segmento de ladera con y sin vegetación, el cual muestra que la vegetación incrementa el factor de seguridad en un 55 % asumiendo la fuerza de tensión de las raíces, y por 17 % si este efecto es ignorado.  Los efectos más grandes son debidos al incremento en cohesión a través del refuerzo del suelo por raíces y a la fuerza de tensión de las mismas a través de la superficie potencial de deslizamiento.  Aunque los estudios del efecto de la vegetación sobre la estabilidad de las laderas son escasos, Greenway (1987), citado por Morgan y Rickson, 1995, encontraron que la cohesión adicional puesta por las raíces de los árboles incrementa el factor de seguridad sobre taludes arbolados en un 29 % en Hong Kong; así mismo, Barrera (2003), encontró un incremento del 30 % en el factor de seguridad en un suelo Typic melanudands con influencia del sistema radical de las plantas frente al mismo suelo y bajo las mismas condiciones, pero sin influencia de las raíces.

 

Estimación de los efectos de la vegetación sobre el factor de seguridad de una ladera, usando el método del talud infinito (Morgan y Rickson, 1995).

 

Factor de Seguridad sin vegetación:

 

 

c’ +( gz - gw hw) cos2 β tang q´

F =     ____________________________

                               gz sen β cos β

 

c’ = Cohesión efectiva del suelo (kN/m3) = 10

g = Peso unitario del suelo (kN/m3) = 18

z = Altura vertical del suelo por encima del plano de deslizamiento (m) = 1,0

β = Angulo de la pendiente (grados) = 35º

q´ = Angulo de fricción interna efectivo del material del suelo (grados) = 35º

gw  = Peso unitario del agua (9,8 kN/m3).

hw = Altura vertical de la tabla de agua subterránea por encima del plano de deslizamiento (m) = 0,5

 

 

10 + {(18 x 1) – (9,8 x 0,5)} x 0,6710 x 0,7002

F =         __________________________________

                                   18 x 0,5736 x 0,8192

 

 

10 + {18 – 4,9} x 0,6710 x 0,7002

F =       ___________________________

                                       8,4581

 

 

16,1548

F =         ______

                8,4581

 

F =          1,91

 

 

Factor de seguridad con vegetación.

 

 

(c’ +c’R) +[{ (gz – gw hv) + W} cos2 β + T sen q] tan q´ + T cos q

F =        __________________________________________________

                                               {(gz + W) sen β + D} cos β

 

Donde:

 

c’R = Cohesión efectiva del suelo mejorada por el refuerzo de raíces (kN/m3) = 5

W = Sobrecarga debido al peso de la vegetación (kN/m2) = 2,5

D = Fuerza de carga del viento paralela a la ladera (kN/m2) = 0,1

hv = Altura vertical de la tabla de agua subsuperficial por encima del plano de deslizamiento con la vegetación (m) = 0,4

T = Fuerza de tensión de las raíces actuando en la base del plano de deslizamiento (kN/m) = 5

q = Ángulo entre las raíces y el plano de deslizamiento (grados) = 45º

 

 

 

         (10 + 5) + [{(18 x 1 –  (9,8 x 0,4)) + 2,5} x 0,6710 + (5 x 0,7071)] x 0,7002 + (5 x 0,7071)

F =        __________________________________________________________

                                               [{(18 + 2,5) x 0,5736} + 0,1] x 0,8192

 

15 + [{((18 – 3,92) + 2,5) x 0,6710} + 3, 5355] x 0,7002 + 3,5355

F =      ________________________________________________

                                                            9,7147

 

 

15 + 10,2654 + 3,5355

F =         _________________

                               9,7147

 

 

28,8009

F =        _______

                9,7147

 

F = 2,96

 

Analisis de susceptibilidad

 

-          Incremento en c’R (Cohesión efectiva del suelo mejorada por el refuerzo de raíces) de 5 kN/m3 incrementa F por 0,59.

-          Incremento en W (Sobrecarga debido al peso de la vegetación) por 2,5 kN/m2, decrece F en 0,04.

-          Incremento en D (Fuerza de carga del viento paralela a la ladera) por 0,1 kN/m2, decrece F por 0,02.

-          Incremento en T (Fuerza de tensión de las raíces actuando en la base del plano de deslizamiento) de 5 kN/m, incrementa F por 0,71.

-          Incremento en hw (Altura vertical de la tabla de agua subterránea por encima del plano de deslizamiento) de 0,1 m, incrementa F por 0,08.

 

Propiedades sobresalientes de la vegetación.

 

Los cálculos presentados en el ejemplo anterior demuestran que el efecto conjunto de la vegetación es el resultado de un balance entre influencias benéficas y adversas.

 

Lo anterior demuestra la importancia del sistema radical de la vegetación multistrata en la prevención de la erosión y los movimientos masales, ya que no solo obra como refuerzo mecánico al suelo en su estabilidad, sino como una bomba extractora de agua mediante su capacidad evapotranspiradora, aliviando la presión de poros, e incrementando el Factor de Seguridad.

logoecoa.jpg

Para mayor información:  ecoambientes3000@hotmail.com
contador de visitas para blogger