Clasificación de deslizamientos de tierra

Este es el criterio más importante, aunque pueden surgir incertidumbres y dificultades en la identificación de los movimientos, dado que los mecanismos de algunos deslizamientos suelen ser particularmente complejos. Los principales movimientos son caídas, deslizamientos y flujos , pero generalmente se suman vuelcos, desplazamientos laterales y movimientos complejos.

Roca , tierra y escombros son los términos que se utilizan generalmente para distinguir los materiales involucrados en el proceso de deslizamiento de tierra . Por ejemplo, la distinción entre tierra y escombros se suele hacer comparando el porcentaje de fracciones de tamaño de grano grueso . Si el peso de las partículas con un diámetro mayor de 2  mm es menor del 20 %, el material se define como tierra ; en caso contrario, es escombros .

La clasificación de un deslizamiento de tierra según su actividad es particularmente relevante para la evaluación de eventos futuros. Las recomendaciones del WP/WLI (1993) definen el concepto de actividad en función de las condiciones espaciales y temporales, definiendo el estado, la distribución y el estilo. El primer término describe la información relativa al momento en que se produjo el movimiento, lo que permite disponer de información sobre su evolución futura; el segundo término describe, de forma general, hacia dónde se desplaza el deslizamiento; y el tercer término indica cómo se desplaza.

Este factor tiene gran importancia en la evaluación de riesgos . Se relaciona un rango de velocidad con los diferentes tipos de deslizamientos de tierra , basándose en la observación de casos históricos o inspecciones in situ.

La datación de deslizamientos de tierra es un tema interesante en la evaluación de riesgos . El conocimiento de la frecuencia de los deslizamientos es fundamental para cualquier tipo de evaluación probabilística . Además, la evaluación de la edad del deslizamiento permite correlacionar el desencadenante con condiciones específicas, como terremotos o periodos de lluvias intensas . Es posible que ciertos fenómenos ocurrieran en épocas geológicas pasadas, bajo condiciones ambientales específicas que ya no actúan como agentes en la actualidad. Por ejemplo, en algunas zonas alpinas , los deslizamientos del Pleistoceno están relacionados con condiciones tectónicas , geomorfológicas y climáticas particulares .

Esto representa un factor fundamental de la evolución morfológica de una pendiente . La orientación de los estratos y la presencia de discontinuidades o fallas controlan la morfogénesis de la pendiente .

Dado que el deslizamiento de tierra es un volumen geológico con un lado oculto, las características morfológicas son extremadamente importantes en la reconstrucción del modelo técnico.

Este criterio describe, de forma general, la ubicación de los deslizamientos en el contexto fisiográfico de la zona. Algunos autores han clasificado los deslizamientos según su posición geográfica, de modo que es posible describirlos como « deslizamientos alpinos », «deslizamientos en llanuras», «deslizamientos en colinas» o « deslizamientos en acantilados ». En consecuencia, se hace referencia a contextos morfológicos específicos caracterizados por procesos de evolución de la pendiente.

Con estos criterios, los deslizamientos de tierra pueden identificarse mediante un sistema similar al de la denominación de formaciones. En consecuencia, es posible describir un deslizamiento utilizando el nombre del lugar. En concreto, se utilizará el nombre de la localidad donde ocurrió el deslizamiento, que presenta características específicas.

Estos criterios otorgan especial importancia al clima en la génesis de fenómenos en los que condiciones geológicas similares pueden, bajo diferentes condiciones climáticas, dar lugar a una evolución morfológica totalmente distinta . En consecuencia, al describir un deslizamiento de tierra, puede resultar interesante comprender en qué tipo de clima se produjo el evento.

En la evaluación de la susceptibilidad a los deslizamientos de tierra, las causas de los desencadenantes constituyen un paso importante. Terzaghi describe las causas como "internas" y "externas", refiriéndose a las modificaciones en las condiciones de estabilidad de los cuerpos. Mientras que las causas internas inducen modificaciones en el propio material que disminuyen su resistencia al esfuerzo cortante , las causas externas generalmente inducen un aumento del esfuerzo cortante, de modo que los bloques o cuerpos dejan de ser estables. Las causas desencadenantes inducen el movimiento de la masa. La predisposición al movimiento debido a factores de control es determinante en la evolución del deslizamiento. Los factores estructurales y geológicos, como ya se ha descrito, pueden determinar el desarrollo del movimiento, induciendo la presencia de la masa en libertad cinemática .

Descripción: "el desprendimiento de suelo o roca de una pendiente pronunciada a lo largo de una superficie en la que se produce poco o ningún desplazamiento por cizallamiento. El material desciende entonces principalmente por el aire, cayendo, rebotando o rodando" (Varnes, 1996).

Caídas secundarias: "Las caídas secundarias implican cuerpos de roca que ya se han desprendido físicamente del acantilado y que simplemente se encuentran alojados en él" (Hutchinson, 1988).

Velocidad: de muy a extremadamente rápida

Tipo de pendiente: ángulo de pendiente de 45 a 90 grados

Factor de control: Discontinuidades

Causas: Vibración, socavación, meteorización diferencial , excavación o erosión fluvial.

Descripción: "El vuelco es la rotación hacia adelante , fuera de la pendiente, de una masa de suelo o roca alrededor de un punto o eje situado debajo del centro de gravedad de la masa desplazada. El vuelco a veces es impulsado por la gravedad ejercida por el material situado ladera arriba de la masa desplazada y otras veces por el agua o el hielo en las grietas de la masa" (Varnes, 1996).

Velocidad: de extremadamente lenta a extremadamente rápida

Tipo de pendiente: ángulo de pendiente de 45 a 90 grados

Factor de control: Discontinuidades, litoestratigrafía

Causas: Vibración, socavación, meteorización diferencial , excavación o erosión fluvial.

"Un deslizamiento es un movimiento ladera abajo de una masa de suelo o roca que ocurre predominantemente en la superficie de ruptura o en zonas relativamente delgadas de intensa tensión cortante ." (Varnes, 1996)

Diapositivas rotatorias

Descripción: "Los deslizamientos rotacionales se mueven a lo largo de una superficie de ruptura curva y cóncava " (Varnes, 1996).

Velocidad: de extremadamente lenta a extremadamente rápida

Tipo de pendiente: ángulo de pendiente de 20 a 40 grados ^{[ 7 ]}

Factor de control: morfología y litología

Causas: Vibración , socavación, meteorización diferencial , excavación o erosión fluvial.

"La expansión se define como la extensión de una masa de suelo o roca cohesiva combinada con un hundimiento general de la masa fracturada de material cohesivo en el material subyacente más blando" (Varnes, 1996). "En la expansión, el modo de movimiento dominante es la extensión lateral acomodada por fracturas de cizallamiento o tracción" (Varnes, 1978).

Velocidad: desde extremadamente lenta hasta extremadamente rápida (>5  m/s)

Tipo de pendiente: ángulo de 45 a 90 grados

Factor de control: Discontinuidades, litoestratigrafía

Causas: Vibración, socavación, meteorización diferencial , excavación o erosión fluvial.

Un flujo es un movimiento espacialmente continuo en el que las superficies de cizallamiento son efímeras, están muy próximas entre sí y, por lo general, no se conservan. La distribución de velocidades en la masa desplazada se asemeja a la de un líquido viscoso . El límite inferior de la masa desplazada puede ser una superficie a lo largo de la cual se ha producido un movimiento diferencial apreciable o una zona gruesa de cizallamiento distribuido (Cruden y Varnes, 1996).

Flujos en la roca

Flujo de rocas

Descripción: "Los movimientos de flujo en el lecho rocoso incluyen deformaciones que se distribuyen entre muchas fracturas grandes o pequeñas, o incluso microfracturas, sin concentración del desplazamiento a lo largo de una fractura continua" (Varnes, 1978).

Velocidad: extremadamente lenta

Tipo de pendiente: ángulo de 45 a 90 grados

Causas: Vibración, socavación, meteorización diferencial , excavación o erosión fluvial.

Avalancha de rocas (Sturzstrom)

Descripción: "Movimiento extremadamente rápido, masivo y fluido de roca fragmentada proveniente de un gran deslizamiento o caída de rocas" (Hungr, 2001).

Velocidad: extremadamente rápida

Tipo de pendiente: ángulo de 45 a 90 grados

Factor de control: Discontinuidades, litoestratigrafía

Causas: Vibración, socavación, meteorización diferencial , excavación o erosión fluvial.

Flujos en el suelo

Flujo de detritos

Descripción: " Un flujo de detritos es un flujo muy rápido a extremadamente rápido de detritos saturados no plásticos en un canal empinado " (Hungr et al., 2001).

Velocidad: muy rápida a extremadamente rápida (>5  m/s)

Tipo de pendiente: ángulo de 20 a 45 grados

Factor de control: sedimentos de torrente , flujos de agua

Causas: Lluvias de alta intensidad

Avalancha de escombros

Descripción: "Una avalancha de detritos es un flujo superficial, de muy rápido a extremadamente rápido, de detritos parcial o totalmente saturados en una pendiente pronunciada , sin confinamiento en un canal establecido." (Hungr et al., 2001)

Velocidad: muy rápida a extremadamente rápida (>5  m/s)

Tipo de pendiente: ángulo de 20 a 45 grados

Factor de control: morfología, regolito

Causas: Lluvias de alta intensidad

Flujo de tierra

Descripción: " El flujo de tierra es un movimiento intermitente , rápido o lento, de tierra plástica y arcillosa." (Hungr et al., 2001)

Velocidad: lenta a rápida (>1,8 m/h)

Tipo de pendiente: ángulo de pendiente de 5 a 25 grados

Factor de control: litología

Flujo de lodo

Descripción: " Un flujo de lodo es un flujo muy rápido a extremadamente rápido de detritos plásticos saturados en un canal, que implica un contenido de agua significativamente mayor en relación con el material de origen ( índice de plasticidad > 5%)." (Hungr et al., 2001)

Velocidad: muy rápida a extremadamente rápida (>5  m/s)

Tipo de pendiente: ángulo de 20 a 45 grados

Factor de control: sedimentos de torrente , flujos de agua

Causas: Lluvias de alta intensidad

Descripción: El movimiento complejo es una combinación de caídas, vuelcos, deslizamientos, expansiones y flujos.

En la mayoría de los casos, el principal desencadenante de los deslizamientos de tierra son las lluvias intensas o prolongadas . Generalmente, estas se presentan como eventos excepcionales de corta duración, como el paso de un ciclón tropical o incluso las lluvias asociadas a una tormenta eléctrica particularmente intensa , o como eventos de lluvia de larga duración con menor intensidad, como el efecto acumulativo de las lluvias monzónicas en el sur de Asia . En el primer caso, suele ser necesario que las lluvias tengan una intensidad muy alta, mientras que en el segundo, la intensidad puede ser moderada; lo importante es la duración y las condiciones de presión del agua intersticial .

La importancia de las lluvias como desencadenantes de deslizamientos de tierra es innegable. Un estudio global sobre la ocurrencia de deslizamientos de tierra en los 12 meses previos a finales de septiembre de 2003 reveló que se produjeron 210 deslizamientos de tierra devastadores en todo el mundo. De estos, más del 90% fueron provocados por fuertes lluvias. Por ejemplo, un evento de lluvia en Sri Lanka en mayo de 2003 desencadenó cientos de deslizamientos de tierra, causando la muerte de 266 personas y dejando a más de 300 000 personas temporalmente sin hogar. En julio de 2003, una intensa banda de lluvia asociada al monzón asiático anual atravesó el centro de Nepal , provocando 14 deslizamientos de tierra fatales que causaron la muerte de 85 personas. La compañía de reaseguros Swiss Re estimó que los deslizamientos de tierra inducidos por las lluvias, asociados al fenómeno de El Niño de 1997-1998 , provocaron deslizamientos de tierra a lo largo de la costa oeste de América del Norte, Central y del Sur, que resultaron en pérdidas superiores a los 5 000 millones de dólares. Finalmente, los deslizamientos de tierra provocados por el huracán Mitch en 1998 causaron la muerte de aproximadamente 18.000 personas en Honduras , Nicaragua , Guatemala y El Salvador .

Las lluvias desencadenan una gran cantidad de deslizamientos de tierra principalmente porque aumentan la presión del agua intersticial en el suelo . La figura A ilustra las fuerzas que actúan sobre un bloque inestable en una pendiente. El movimiento es impulsado por el esfuerzo cortante, generado por la masa del bloque bajo la acción de la gravedad. La resistencia al movimiento es el resultado de la carga normal. Cuando la pendiente se inunda, la presión del fluido proporciona flotabilidad al bloque, reduciendo la resistencia al movimiento. Además, en algunos casos, las presiones del fluido pueden actuar ladera abajo como resultado del flujo de agua subterránea , proporcionando un empuje hidráulico al deslizamiento que disminuye aún más su estabilidad . Si bien el ejemplo presentado en las figuras A y B es claramente una situación artificial, la mecánica es esencialmente la misma que la de un deslizamiento real.

En algunas situaciones, la presencia de altos niveles de fluido puede desestabilizar la pendiente a través de otros mecanismos, tales como:

• Fluidización de los escombros procedentes de eventos anteriores para formar flujos de detritos;
• Pérdida de fuerzas de succión en materiales limosos, lo que provoca fallas generalmente superficiales (este puede ser un mecanismo importante en suelos residuales en áreas tropicales después de la deforestación );
• Socavación de la base de la pendiente debido a la erosión fluvial.
• Desestabilización de materiales terrestres no litificados mediante la erosión interna del suelo . ^{[ 8 ]}

Se han realizado esfuerzos considerables para comprender los factores desencadenantes de los deslizamientos de tierra en sistemas naturales, con resultados bastante variables. Por ejemplo, en Puerto Rico , Larsen y Simon descubrieron que las tormentas con una precipitación total de 100 a 200  mm, aproximadamente 14  mm de lluvia por hora durante varias horas, o de 2 a 3  mm de lluvia por hora durante unas 100 horas, pueden provocar deslizamientos de tierra en ese entorno. Rafi Ahmad, en Jamaica , descubrió que para lluvias de corta duración (aproximadamente 1 hora) se requerían intensidades superiores a 36  mm/h para desencadenar deslizamientos de tierra. Por otro lado, para lluvias de larga duración, intensidades promedio bajas de aproximadamente 3  mm/h parecían ser suficientes para provocar deslizamientos de tierra cuando la duración de la tormenta se acercaba a las 100 horas.

Corominas y Moya (1999) encontraron que existen los siguientes umbrales para la cuenca alta del río Llobregat, área de los Pirineos orientales. Sin lluvia antecedente, lluvias de alta intensidad y corta duración desencadenaron flujos de detritos y deslizamientos superficiales desarrollados en coluvión y rocas meteorizadas. Un umbral de lluvia de alrededor de 190 mm en 24 h inició fallas mientras que se necesitaron  más de 300 mm en 24–48 h para causar deslizamientos superficiales generalizados. Con lluvia antecedente, precipitación de intensidad moderada de al menos 40 mm en 24 h reactivó deslizamientos de lodo y deslizamientos rotacionales y traslacionales que afectaron formaciones arcillosas y limo-arcillosas. En este caso, se necesitaron varias semanas y 200 mm de precipitación para causar la reactivación del deslizamiento. Un enfoque similar es reportado por Brand et al. (1988) para Hong Kong, quienes encontraron que si la precipitación antecedente de 24 horas superaba los 200 mm, entonces el umbral de precipitación para un gran evento de deslizamiento de tierra era de 70 mm·h ⁻¹ . Finalmente, Caine (1980) estableció un umbral mundial:     

I = 14,82 D - 0,39 donde: I es la intensidad de la lluvia (mm·h ⁻¹ ), D es la duración de la lluvia (h)

Este umbral se aplica en periodos de tiempo de 10 minutos a 10 días. Es posible modificar la fórmula para tener en cuenta áreas con altas precipitaciones medias anuales considerando la proporción de la precipitación media anual representada por cada evento individual. Se pueden utilizar otras técnicas para intentar comprender los factores desencadenantes de las lluvias, entre ellas:

• Técnicas de precipitación real, en las que las mediciones de lluvia se ajustan a la evapotranspiración potencial y luego se correlacionan con los eventos de movimiento de deslizamientos de tierra.

• Enfoques de balance hidrogeológico, en los que se utiliza la respuesta de la presión del agua intersticial a la lluvia para comprender las condiciones bajo las cuales se inician las fallas.

• Métodos acoplados de análisis de precipitación y estabilidad, en los que los modelos de respuesta de la presión del agua intersticial se acoplan a los modelos de estabilidad de taludes para intentar comprender la complejidad del sistema.

• Modelado numérico de pendientes, en el que se utilizan modelos de elementos finitos (o similares) para intentar comprender las interacciones de todos los procesos relevantes.

El segundo factor principal en el desencadenamiento de deslizamientos de tierra es la sismicidad . Los deslizamientos de tierra ocurren durante los terremotos como resultado de dos procesos separados pero interconectados: la vibración sísmica y la generación de presión de agua en los poros.

Algunos de los deslizamientos de tierra más grandes y destructivos conocidos se han asociado con volcanes. Estos pueden ocurrir tanto en asociación con la erupción del volcán en sí, como resultado de la movilización de los depósitos muy débiles que se forman como consecuencia de la actividad volcánica. Básicamente, existen dos tipos principales de deslizamientos volcánicos : lahares y avalanchas de escombros, los más grandes de los cuales a veces se denominan colapsos sectoriales . Un ejemplo de lahar se observó en el Monte Santa Helena durante su erupción catastrófica el 18 de mayo de 1980. Los deslizamientos en los flancos volcánicos también son comunes. Por ejemplo, una parte del flanco del Volcán Casita en Nicaragua colapsó el 30 de octubre de 1998, durante las fuertes precipitaciones asociadas con el paso del huracán Mitch. Los escombros del pequeño deslizamiento inicial erosionaron depósitos más antiguos del volcán e incorporaron agua y sedimentos húmedos adicionales a lo largo de su trayectoria, aumentando su volumen aproximadamente nueve veces. El lahar mató a más de 2000 personas al arrasar las poblaciones de El Porvenir y Rolando Rodríguez, en la base de la montaña. Los aludes de escombros suelen ocurrir al mismo tiempo que una erupción, pero ocasionalmente pueden ser provocados por otros factores, como un sismo o fuertes lluvias. Son particularmente comunes en los estratovolcanes, que pueden ser enormemente destructivos debido a su gran tamaño. El alud de escombros más famoso ocurrió en el Monte Santa Helena durante la erupción masiva de 1980. El 18 de mayo de 1980, a las 8:32  a. m., hora local, un terremoto de magnitud 5.1 sacudió el Monte Santa Helena. El abultamiento y el área circundante se deslizaron en un gigantesco deslizamiento de rocas y un alud de escombros, liberando presión y desencadenando una gran erupción de piedra pómez y ceniza del volcán. La avalancha de escombros tuvo un volumen de aproximadamente 1 km³ (0,24 mi³ ⁾ , se desplazó a ^una velocidad de entre 50 y 80 m/s ( entre 110 y 180 mph) y cubrió un área de 62 km² (24 mi² ^{) , causando la muerte de} 57 personas.      

En muchas zonas montañosas frías, el deshielo puede ser un mecanismo clave para el inicio de deslizamientos de tierra. Esto puede ser especialmente significativo cuando los aumentos repentinos de temperatura provocan un rápido deshielo de la nieve acumulada. Esta agua puede infiltrarse en el suelo, que puede tener capas impermeables bajo la superficie debido a la presencia de suelo o roca aún congelados, lo que genera un rápido aumento de la presión del agua intersticial y, en consecuencia, deslizamientos de tierra. Este efecto puede ser particularmente grave cuando el clima cálido viene acompañado de precipitaciones, que aumentan el nivel freático y aceleran el deshielo .

Los cambios bruscos en el nivel freático a lo largo de una pendiente también pueden provocar deslizamientos de tierra. Esto suele ocurrir cuando una pendiente colinda con un cuerpo de agua o un río. Cuando el nivel del agua adyacente a la pendiente desciende rápidamente, el nivel freático a menudo no puede disiparse con la suficiente rapidez, lo que genera un nivel freático artificialmente alto. Esto somete la pendiente a esfuerzos cortantes superiores a lo normal, lo que puede provocar inestabilidad. Este es probablemente el mecanismo más importante por el cual fallan los materiales de las riberas de los ríos, siendo significativo después de una inundación , cuando el nivel del río está descendiendo (es decir, en la rama descendente del hidrograma), como se muestra en las siguientes figuras.

También puede ser significativo en zonas costeras cuando el nivel del mar desciende tras una marea alta, o cuando el nivel del agua de un embalse o incluso de un lago natural baja rápidamente. El ejemplo más famoso es el desbordamiento del lago Vajont , donde un rápido descenso del nivel del lago contribuyó a un deslizamiento de tierra que causó la muerte de más de 2000 personas. Numerosos deslizamientos de tierra de gran magnitud también ocurrieron en las Tres Gargantas (TG) tras la construcción de la presa de TG. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

En algunos casos, los deslizamientos de tierra se desencadenan por la erosión fluvial, especialmente durante las crecidas. Esta erosión aumenta la pendiente, reduciendo la estabilidad, y elimina el apoyo en la base, lo que también disminuye la estabilidad. Por ejemplo, en Nepal, este proceso se observa con frecuencia tras el desbordamiento de un lago glaciar, cuando se produce erosión en la base a lo largo del cauce. Inmediatamente después del paso de las crecidas, suelen producirse deslizamientos de tierra generalizados. Esta inestabilidad puede persistir durante un largo periodo, sobre todo durante los siguientes episodios de fuertes lluvias e inundaciones.

Las depresiones en la roca madre rellenas de coluvión son la causa de muchos deslizamientos superficiales en terrenos montañosos escarpados. Pueden formarse como una depresión en forma de U o V, ya que las variaciones locales de la roca madre revelan áreas más propensas a la erosión que otras zonas de la pendiente. A medida que la roca madre erosionada se convierte en suelo , aumenta la diferencia de elevación entre el nivel del suelo y la roca madre dura. Con la entrada de agua y el suelo grueso, disminuye la cohesión y el suelo fluye en un deslizamiento. Con cada deslizamiento, se erosiona más roca madre y la depresión se hace más profunda. Con el tiempo, el coluvión llena la depresión y el ciclo se repite.