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Fenomeno de Subsidencia
Fenomeno de Subsidencia
Fenomeno de Subsidencia
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
Trabajo de investigación:
Fenómeno de subsidencia
INTEGRANTES:
Contreras Venegas Richard
Querevalu Pardo Cristhian (no trabajo)
Tenorio Izquierdo Arzu (no trabajo)
TRUJILLO-PERÚ
2018
FENÓMENO DE SUBSIDENCIA
1. INTRODUCCIÓN:
La subsidencia en geología describe el progresivo hundimiento de una superficie,
generalmente de la litosfera, bien sea por el movimiento relativo de las placas
tectónicas que incluyen tanto la convergencia de las mismas como su divergencia o, en
una escala menor, por el asentamiento del terreno en las cuencas sedimentarias (a
menudo acelerado por la acción humana, como es el caso de las cuencas petroleras) o
por el cese de la actividad volcánica en áreas reducidas en torno a los volcanes
propiamente dichos, como sucede en el caso de los atolones.
La subsidencia del terreno es un riesgo natural que afecta a amplias zonas del
territorio causando importantes daños económicos y una gran alarma social. La
subsidencia del terreno puede deberse a numerosas causas como la disolución de
materiales profundos, la construcción de obras subterráneas o de galerías mineras, la
erosión del terreno en profundidad, el flujo lateral del suelo, la compactación de los
materiales que constituyen el terreno o la actividad tectónica. Todas estas causas se
manifiestan en la superficie del terreno mediante deformaciones verticales que
pueden variar desde pocos milímetros hasta varios metros durante periodos que
varían desde minutos hasta años.
La subsidencia es un fenómeno geológico que no suele ocasionar víctimas mortales,
aunque los daños materiales que causa pueden llegar a ser cuantiosos. Es de gran
importancia en zonas urbanas, donde los perjuicios ocasionados pueden llegar a ser
ilimitados, suponiendo un riesgo importante para edificaciones, canales, conducciones,
vías de comunicación, así como todo tipo de construcciones asentadas sobre el terreno
que se deforma.
2. OBJETIVOS:
Con esta investigación se generará un conocimiento más amplio sobre el
problema socio- ambiental de la subsidencia del suelo.
Conocer que amenazas pueden afectar a los habitantes, sus infraestructuras y
sus sistemas, ya que se han detectado deformaciones en el terreno debido a la
compactación, y también a la desecación de los humedales y a los efectos que
produce la extracción del agua subterránea.
Recopilación de información relacionada con la identificación de las causas que
conllevan a la subsidencia.
Buscar alternativas para mitigar el impacto del fenómeno de subsidencia.
3. MARCO TEORICO:
La subsidencia es, junto con la contaminación de los acuíferos subterráneos, uno de los
problemas principales de la minería subterránea. Consiste en el movimiento de una
superficie cuya componente vertical de desplazamiento es claramente predominante
sobre su componente horizontal. Es el asentamiento de una zona normalmente llana
que experimenta un descenso lento y progresivo del terreno sin que se produzca un
movimiento horizontal, causado por la consolidación del suelo. Cuando la deformación
y el hundimiento son localizados y de dimensiones reducidas hablamos de un
asentamiento, y si se da de manera muy rápida, de colapso. Los hundimientos pueden
tener causas naturales (presencia de discontinuidades, disolución, oxidación,
compactación, desecación, etc.) o por acciones antrópicas (extracción de recursos
geológicos, humidificación excesiva de las arcillas, aumento de la carga, etc.). Este
fenómeno geológico es un riesgo natural que afecta a amplias zonas del territorio
causando importantes daños económicos y una gran alarma social, sin embargo, no
suele ocasionar victimas mortales. Es de gran importancia en zonas urbanas, donde los
perjuicios ocasionados pueden llegar a ser ilimitados, suponiendo un riesgo importante
para edificaciones, canales, conducciones, vías de comunicación, así como todo tipo de
construcciones asentadas sobre el terreno que se deforma. La subsidencia del terreno
es únicamente la manifestación en superficie de una serie de mecanismos sub
superficiales de deformación. Prokopovich (1979) define desde un punto de vista
genético dos tipos de subsidencia: endógena y exógena. El primero de estos términos
hace referencia a aquellos movimientos de la superficie terrestre asociados a procesos
geológicos internos, tales como pliegues, fallas, vulcanismo, etc. El segundo se refiere a
los procesos de deformación superficial relacionados con la compactación natural o
antrópica de los suelos.
¿A qué se debe la aparición de las subsidencias?
La subsidencia se debe principalmente a dos procesos: la karstificación y aparición de
estructuras halocinéticas.
La karstificación es un fenómeno que se produce en el terreno por la presencia
de yeso y calizas que pueden dar lugar al efecto de disolución. Esto puede
favorecer la aparición de espacios vacíos, oquedades que no se detectan y que
pueden hundirse de forma brusca causando graves daños y pérdidas en el
terreno circundante.
Las estructuras halocinéticas son formaciones geológicas producidas por el
desplazamiento de rocas salinas que pueden alterar los materiales de su
alrededor levantándolos, formando domos; o perforándolos, originando
diapiros.
3.1. TIPOS DE SUBSIDENCIA
Podemos clasificar los distintos tipos de subsidencia según dos puntos de vista:
a. GENETICO O GENERAL:
Subsidencia exógena: se refiere a los procesos de deformación superficial
relacionados con la compactación natural o antrópica de los suelos.
Subsidencia endógena: hace referencia a aquellos movimientos de la superficie
terrestre asociados a procesos geológicos internos, tales como pliegues, fallas,
vulcanismo, etc.
4. CAUSAS:
4.1. NATURALES
a. LICUEFACCIÓN: Consiste en la pérdida de consistencia del suelo, de manera
temporal, debido a una redistribución de las partículas del terreno y del
agua que contiene. Suele deberse a movimientos sísmicos y actividad
antrópica.
La licuefacción tiene lugar en los suelos no consolidados, no cohesivos o
fácilmente disgregables y saturados en agua. El sedimento cae hacia abajo
por su propio peso y el agua de saturación tiende a salir como una fuente
surgente, comportándose como material licuado, cuyo resultado es la
producción de un desplazamiento o falla del terreno. Hay varios tipos de
desplazamientos asociados a la licuefacción:
Flujos de tierra: los materiales del suelo se desplazan rápidamente
cuesta abajo en un estado licuado, a veces causando coladas de
barro o avalanchas.
Flujo lateral: es el desplazamiento limitado de las capas superficiales
del suelo a favor de pendientes suaves o hacia superficies libres,
como márgenes de ríos.
Flotación: objetos enterrados menos pesados que el suelo licuado
desplazado, como tanques, buzones o tuberías de gravedad,
ascienden a través del suelo y flotan en la superficie.
Pérdida de resistencia de soporte: reducción de la capacidad de
soporte de los cimientos debido al debilitamiento del material del
suelo subyacente o colindante que puede hacer que las estructuras
se hundan.
Los factores que aumentan la probabilidad de que el terreno se comporte
como un líquido son varios:
Distribución del tamaño de los granos: La arena uniformemente
graduada, con granos pocos finos o muy gruesos (arena limpia) tiene
mayor probabilidad de licuarse y es posible que se vuelva más
densa. Las arenas limosas y gravas también son susceptibles a la
licuefacción bajo cargas muy severas.
Profundidad de las aguas subterráneas: Puede ocurrir licuefacción si
existe agua subterránea. Mientras menor sea la profundidad, menor
será el peso del recubrimiento del suelo y el potencial de que ocurra
densificación. Por lo tanto, mayor será la probabilidad de que ocurra
licuefacción.
Densidad: La licuefacción ocurre principalmente en suelos sueltos,
saturados y no cohesivos. Se produce una acumulación gradual de la
presión de poros dentro del depósito de suelo, en deterioro de los
esfuerzos efectivos, tal que, si el número de aplicaciones de carga
resulta suficiente, los esfuerzos efectivos se anulan, quedando el
suelo licuado y transformado en un pantano.
Después del proceso y cuando las presiones de poros se han disipado el
suelo volverá a su condición hidrostática sufriendo densificación por
reacomodo de su estructura (el pantano se vuelve tierra firme y se
asienta).
Si el suelo es denso, habrá menos posibilidad de que se produzca la
licuefacción.
Peso del recubrimiento y profundidad del suelo: Las tensiones entre
partículas aumentan a medida que se incrementa la presión del
recubrimiento. Mientras mayor sea la tensión entre las partículas,
menor será la probabilidad de que ocurra la licuefacción. Por lo
general, la licuefacción ocurre a profundidades menores de 30 pies
(9 metros); rara vez ocurre a profundidades mayores de 50 pies (15
metros).
Amplitud y duración de la vibración del terreno: La capacidad del
suelo para resistir una vibración sin causar fallas depende de la
intensidad del movimiento del terreno, incluida tanto su amplitud
como su duración. Los movimientos más fuertes tienen mayor
probabilidad de causar fallas. La licuefacción de suelos bajo
condiciones de tensión provocadas por un terremoto puede ocurrir,
ya sea cerca del epicentro durante terremotos pequeños o
moderados, o a cierta distancia en caso de terremotos moderados a
severo.
Edad del depósito: Los suelos débiles y no cohesivos por lo general
son jóvenes. Con el tiempo, actúan dos factores para incrementar la
resistencia de un suelo típico: la compactación (que cambia la
relación de vacíos) y varios procesos químicos (que actúan para
cementar los granos del suelo).
Origen del suelo: El suelo depositado por procesos fluviales se
sedimenta fácilmente y sus granos tienen poca probabilidad de
compactarse. Similar a lo que sucede en los rellenos artificiales no
compactados, generalmente por debajo del nivel del agua, pueden
tener deficiencias similares. Una práctica común de décadas pasadas
era la colocación de los rellenos hidráulicamente. Todos ellos se
licuarán con facilidad. Por otro lado, los sedimentos depositados
glacialmente, particularmente aquellos sobre los cuales ha pasado
un glaciar, generalmente ya son bastante densos y tienen menor
probabilidad de licuarse.
Acciones ante la licuefacción:
Evitar áreas donde pueda ocurrir la licuefacción y el flujo lateral.
Estabilizar el material licuable.
Colocar los cimientos por debajo del material licuable.
Agregar peso a la estructura para lograr una flotabilidad neutral.
Usar material flexible al movimiento.
b. COLAPSOS:
Se entiende por procesos de colapso o hundimiento la caída de las masas de
rocas supra yacentes a una cavidad subterránea de origen natural o antrópico,
con o sin resultados visibles en la superficie.
Estos desprendimientos suelen deberse a la superación del límite de resistencia
de las capas superiores, pero también pueden estar causados por reajustes
isostáticos, por la pérdida de la humedad subterránea, ya que el agua favorece
la resistencia a la presión de los materiales; por movimientos tectónicos o por
cambios en la superficie, como la construcción de estructuras (edificaciones,
cimientos, etc.) o enterramientos repentinos por aluviones o coladas de barro.
Las cavidades de origen natural suelen estar en formaciones carbonáticas de
tipo kárstico en las cuales los colapsos se suelen producir por la disolución de
las rocas hasta el punto de que estas terminan por desprenderse rellenando la
cavidad. Si estas se sitúan cerca de la superficie, se pueden formar dolinas.
También son importantes las cavidades en formaciones evaporíticas, que al ser
más solubles que el carbonato, crean hundimientos más lentos y no suelen
producir colapsos en las cavidades por este motivo. Por último, cabe destacar
las cavidades en formaciones volcánicas producidas por la solidificación
diferencial de las lavas, que suelen tener formas tubulares. Estas pueden
suponer un riesgo durante la construcción de edificios ya que los cimientos
pueden abrir planos de rotura por los que colapse.
5. ANTECEDENTES:
a. SUBSIDENCIA EN EL DESIERTO DE KARAKUM (TURMENISTÁN)
En el desierto de Karakum (Turmenistán) hay una subsidencia bastante
llamativa. El cráter posee unos 50 metros de diámetro y más de 20 de
profundidad, es tan llamativo debido a que su interior está ardiendo.
Vulgarmente se le conoce como “La Puerta al Infierno”, por parecerse a una
puerta en llamas. Se formó por accidente cuando, en 1970, un equipo de
geólogos perforaba el terreno en busca de yacimientos de gas natural. Por
desgracia, debajo del terreno que exploraban había una cueva, lo que provocó
el hundimiento del suelo y con ello la perdida de todo el campamento que se
encontraba encima de éste. Viendo que, en efecto, había gas en su interior
decidieron dejar el equipo en el agujero. Después, optaron por quemar el gas
tóxico que comenzaba a emanar del hoyo hasta que se consumiese por
completo. Por desgracia para ellos el gas sigue prendiendo en la actualidad y no
se sabe cuántos años más podrá seguir ardiendo.
b. SUBSIDENCIAS EN ESPAÑA
En el 2010 se han producido subsidencias en España, sobre todo en el río
Guadiana por la escasez de agua y la sobreexplotación de la que queda. Esto es así
ya que la cuenca alta del río ocupa una extensión de 16.130 km2 que comprende el
área de drenaje del río Guadiana hasta el embalse de El Vicario (Ciudad Real), por
lo que tiene que repartir el agua por muchas zonas del país. Los hundimientos se
producen mayormente sobre los acuíferos por causa de la sequía de los últimos
años. La explotación de las aguas subterráneas para fines de regadío ha supuesto
importantes modificaciones en el cauce del río. Esto ha provocado que los
acuíferos queden apartados del río y tengan falta de abastecimiento de agua.
7. CONSECUENCIAS:
Las subsidencias pueden originar multitud de consecuencias negativas para la
sociedad ya que provocan pérdidas graves en el terreno, en la edificación y, por lo
tanto, en la economía.
Al producirse una subsidencia pueden darse dos situaciones, que haya tenido lugar
en una zona abierta y sin construcciones o en una zona urbana. En el primer caso,
los daños serían prácticamente inexistentes y las pérdidas, de haberlas, serían
agrícolas o ganaderas, probablemente.
Sin embargo, si hay edificios encima del terreno que se hunde, estos pueden sufrir
desplomes o hundimientos parciales y, en consecuencia, serios agrietamientos que
ponen en peligro su estabilidad llegando, en el caso extremo, a su derrumbamiento
completo. En el mejor de los casos, siempre dan lugar a una pérdida económica
grave debido a su el coste de las reparaciones oportunas o de la reconstrucción si
es necesaria. Y, si desgraciadamente el edificio no es evacuado con antelación,
podrían perderse vidas humanas.
Las subsidencias también provocan otras pérdidas de carácter infraestructural:
En los sistemas de drenaje que afecta al agua de los acuíferos que dan lugar
a los pozos y a los cursos naturales de agua.
En los conductos que transportan el petróleo, el gas y la gasolina por lo que
puede ser un problema de peligro para la ciudad.
Otras consecuencias:
Destrucción física y daños en casas
Invasión del agua sobre las tierras bajas adyacentes al mar
Cambios en el gradiente que afecta al flujo de agua
Colapsos en tuberías de pozos de petróleo y agua
Pérdidas y filtraciones de acuíferos
8. MÉTODOS PARA REDUCIR LA SUBSIDENCIA
Pueden distinguirse diferentes procedimientos: Refuerzo de cimientos de las
estructuras próximas, recalzando con micro pilotes, llevando a estos hasta una
zona que no se prevean movimientos.
Este sistema se ha utilizado, a veces, a posteriori, una vez introducidos los daños.
Ejecución de paredes continuas de protección, situadas entre el edificio y el túnel,
que pueden ser realizadas con pantallas continuas (ancladas o no), pilotes
tangentes, jet-grouting, etc.
Refuerzos del terreno mediante inyecciones en la zona de la bóveda, mediante
“paraguas” de jet-gruting, reforzado el frente con bulones de fibra de vidrio, etc.
Compensación de asientos mediante inyecciones de compensación, creando un
bulbo que empuje el terreno y compense los asientos.
Esta operación debe iniciarse un poco antes de llegar el túnel y realizarse en varias
fases para compensar los movimientos que se vallan produciendo. Esta técnica se
ha utilizado en diversos metros (Baltimore, Washington, Caracas, Londres, etc.) y
las inyecciones pueden hacerse desde superficie o desde pozos verticales.
9. BIBLIOGRAFIA
Tomas Roberto; Herrera, Gerardo; Delgado, José y Peña, Fernando:
“Enseñanzas de las Ciencias de la Tierra”.
file:///C:/Users/usuario/Downloads/dlscrib.com_subsidencia.pdf ING.
MARIO ALBERTO CARRETERO FALFAN
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1405-
33222006000200265&script=sci_arttext
http://calisaludable.cali.gov.co/saludPublica/2010_Mesa_de_Trabajo_Cuen
ca_Rio_Melendez/Ingeominas/Informe_de_Subsidencia_CBR-101.pdf
Geólogo: José Álvaro Nivia G. Ingeniero de Minas: Julián C. Yáñez M. Técnico en
Minas: Orlando Largo
http://www.desenvolupamentsostenible.org/es/-los-riesgos-naturales/3-
concepto-y-tipo-de-riesgo/3-4-riesgo-de-movimientos-del-terreno/3-4-2-
hundimientos-y-subsidencias