Son los desplazamientos de masas de suelo, causados por exceso de agua en el terreno y por efecto de la fuerza de
gravedad.
Los movimientos en masa son procesos esencialmente gravitatorios, por los cuales una parte de la masa del terreno
se desplaza a una cota inferior de la original sin que medie ostensiblemente medio de transporte alguno, siendo tan solo necesario
que las fuerzas estabilizadoras sean superadas por las desestabilizadoras. Este tipo de procesos gravitatorios se interrelacionan
mutuamente con las precipitaciones altas, de tal forma que frecuentemente las lluvias torrenciales son causantes y/o precursoras
de los movimientos en masa, ya que aumentan las fuerzas desestabilizadoras y reducen la resistencia del suelo al deslizamiento
(Gray y Sotir, 1996; TRAGSA Y TRAGSATEC, 1994).
Por lo general los movimientos masales toman nombres diversos (deslizamientos, derrumbes, coladas de barro, solifluxión,
hundimientos desprendimientos y desplomes) (Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, Federacafé,1975), los cuales dependen
del grado de saturación del terreno, velocidad del desplazamiento, profundidad de la masa desplazada y grado y longitud de
la pendiente del terreno. Por tanto, Dolffus (1973) los agrupa con el nombre
de golpes de cuchara, por sus dimensiones siempre pequeñas, profundidad escasa y su relación directa con la intervención del
hombre.
Los movimientos masales, están gobernados por la Ecuación de Esfuerzo o Resistencia al Cortante Tangencial.
Para el estudio de la estabilidad de una ladera contra los movimientos masales, se requiere
estimar la resistencia del suelo ante la acción de esfuerzos de cortante tangencial, la cual consiste en la modelación física del fenómeno del deslizamiento y que permite establecer la resistencia máxima del suelo al movimiento
de sus partículas; es decir: la fuerza que se opone al deslizamiento o resbalamiento del suelo sobre si mismo, la cual es
impartida por las fuerzas cohesivas entre partículas y por la resistencia friccional entre estas cuando son forzadas a deslizarse
(Gray y Sotir, 1996; Suárez, 1998).
Consecuentemente, el esfuerzo cortante es importante en la capacidad de los fluidos (agua o viento) para causar erosión.
La resistencia al cortante tangencial de los suelos tiene su efecto en el arranque de las partículas del suelo, erosión por
cárcavas y en las orillas de los ríos y movimientos masales (Lal,1990).
La teoría de Charles Auguste de Coulomb (propuesta en 1773) establece que un material
falla cuando el esfuerzo cortante en una dirección iguala la resistencia al cortante en la misma dirección, lo cual depende
de la cohesión y la fricción interna entre los granos del suelo, y está dada por la ecuación de Mohr-Coulomb:
El esfuerzo cortante, es definido por la siguiente ecuación, llamada la
Ley de Coulomb,
S = C+sn tan F
Donde S es el esfuerzo cortante o resistencia al cortante tangencial, C es la cohesión
del suelo, sn es el esfuerzo normal sobre un plano crítico,
tan F es el coeficiente de fricción y F es el ángulo
de fricción interna del suelo (Lal,1990). Terzaghi (1925) citado por Lal (1990),
reportó la importancia de la presión de los poros con agua sobre el esfuerzo cortante.
Existe una forma modificada de esta ecuación, llamada ecuación de esfuerzo cortante de Coulomb-Hvorslev (Hvorslev,
1937 citados por Lal, 1990).
S = C’ + s’ tan F’
Donde C’ es la cohesión efectiva del suelo (o efecto de la atracción entre partículas),
s’ es el esfuerzo normal efectivo y F’ es
el ángulo efectivo de la fricción normal. El esfuerzo efectivo es dado por
s’ = s - U
Donde s’ es el esfuerzo efectivo o intergranular,
s es el esfuerzo total y U es la presión de los poros con agua (Lal,1990).
Según Márquez (1984), cuando existen esfuerzos neutros en el suelo, una manera más conveniente de escribir la ecuación
de Coulomb es:
S = C + (s - U) tan F
Esta expresión matemática constituye sólo una simplificación muy grande de una relación
compleja. Coulomb supuso que C y F eran constantes e independientes una de la otra;
sin embargo, no son ni lo uno ni lo otro. No obstante a pesar de su simplicidad, la ecuación de Coulomb ha venido siendo usada
actualmente, aún en análisis complicados relativos a la resistencia al cortante de los suelos (Márquez, 1984).
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| Movimiento en masa, vereda La Bella Alta, Municipio de Argelia Valle. |
Según Márquez (1984), La Cohesión C viene a ser la resistencia al cortante tangencial del suelo bajo
presión normal nula. Ella no existe entre los granos de cascajo y arenas sin finos. En las arcillas la cohesión depende en
gran medida de la magnitud de la preconsolidación que hayan tenido en su historia geológica, de su composición mineralógica,
de las características de su estructura y de su contenido de humedad. Los limos, tienen una cohesión relativamente baja, y
aún nula.
Como se observa en los planteamientos de Márquez (1984), en los estudios geotécnicos, no se tiene en
cuenta la influencia del sistema radical de las plantas en el incremento de la cohesión del suelo, encontrada por muchos investigadores
a nivel internacional, tales como O’Loughlin y Ziemer, 1982; Beltrán y Corredor 1989, quienes
afirman, que la cohesión C del suelo, está muy influenciada por el sistema radical de las plantas. El efecto de refuerzo
mecánico impartido por las raíces, se relaciona con la resistencia del suelo a esfuerzos de cortante tangencial, ya que se
mejora ampliamente el valor de la cohesión. Además el anclaje que proporcionan las raíces y la
penetración parcial del tallo, se asemeja a una pila de refuerzo que contrarresta las fuerzas paralelas a la pendiente, y
el peso de la vegetación ejerce sobre el suelo una componente vertical que aumenta la carga normal y por consiguiente la resistencia
al deslizamiento.
Los sistemas radicales de las plantas contribuyen a mejorar la resistencia del suelo por proveer
una cohesión adicional DC, y mejorar la cohesión total. Por lo tanto en un suelo penetrado por raíces, la
ecuación de Mohr – Coulomb, se puede modificar agregando el factor de refuerzo DC (Endo y Tsuruta,1969; O’loughlin, 1974; Swatson, 1974; Gray y
Megahan, 1981; O’loughlin et al, 1982; citados por O’loughlin y Ziemer,
1982; Sidle, 1991), y de esta forma la ecuación original quedaría transformada en la siguiente expresión:
S= (C
+ ∆C) + σ tan Ф
donde:
S: Resistencia del suelo a esfuerzos de cortante tangencial.
C: Cohesión del suelo
DC: Cohesión adicional dada por las raíces al suelo
s: Esfuerzo normal.
tan f: Coeficiente de fricción interna.
f: Ángulo de fricción interna.
Este efecto de la vegetación sobre la estabilidad del suelo se debe a que en los horizontes más superficiales,
el sistema radical conforma una malla densa de fibras resistentes que refuerza la capa de suelo manteniéndola en el sitio,
o uniéndola a materiales más estables, mientras la raíz pivotante actúa como un anclaje en forma de columna que evita el desplazamiento
de los horizontes más profundos (Waldron, 1977).
El ángulo de Fricción interna F, resulta por una parte de la
fricción mecánica directa entre granos y por la trabazón entre ellos; su valor para suelos grueso - granulares depende principalmente
de la densidad, forma de los granos y gradación; como la mayor parte de la resistencia al cortante de estos suelos proviene
del entrelazamiento entre los granos, y no de la fricción directa entre los mismos, los valores de F se encuentran asociados a las magnitudes más altas del índice de plasticidad, lo que muestra la influencia en
ello de la composición mineralógica; de otro lado, el contenido de agua de tales suelos, y la velocidad de aplicación de las
cargas y las condiciones de drenaje, dan lugar a variaciones importantes en la fricción interna (Márquez, 1984).
Lo anterior indica, que los deslizamientos en zonas de ladera, están muy influenciados
además de la fuerza de gravedad, por la cohesión del suelo, la cual puede ser incrementada con el sistema radical de la vegetación
multistrata; por el ángulo de fricción interna, el cual depende de la mineralogía del suelo; y de la regulación del contenido
de humedad del mismo.
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| Movimiento Masal, vereda La Estrella, Municipio de Argelia Valle. |
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