Riesgos Geológicos | Subsidencia

En este vídeo, se presentan aspectos geotécnicos sobre el Riesgo Geológico de la Subsidencia; entendiéndose esta como el progresivo hundimiento de la superficie.

La subsidiencia, en el nivel de la superficie del terreno, dentro de un área, puede ser causada por:

  • Bajada o subida del nivel del agua subterránea y/o descongelamiento del suelo congelado

Cuando se reduce el nivel del agua subterránea, el peso unitario del suelo aumenta de sumergido a húmedo, lo que provoca un aumento de las tensiones efectivas, lo que ocasiona asientos adicionales, que depende del grosor y la rigidez del suelo que se apoya sobre un lecho rocoso. El bombeo de aguas subterráneas, para excavaciones profundas, puede causar el hundimiento de estructuras a kilómetros de distancia y, por esta razón, los pozos de recarga de agua se utilizan cuando es necesario.

Cuando aumenta el nivel del agua subterránea, el esfuerzo por sobrecarga disminuye y causa una disminución en la rigidez del suelo, cuando esta depende del nivel de esfuerzos efectivos y, a su vez, aumenta la subsidencia.

Al descongelarse el suelo congelado, el volumen de agua que queda después de la fusión del hielo disminuye alrededor del 9%, en comparación con el volumen de hielo anterior.

  • Contracción de la arcilla por secado o extracción de humedad por las raíces de los árboles

La contracción de la arcilla, al secarse, puede alcanzar varios centímetros, de modo que el hundimiento de la superficie del suelo por encogimiento de arcilla puede ser de varios centímetros, dependiendo del espesor de la capa de terreno arcilloso sometido a contracción.

Si definimos el  índice de plasticidad de arcilla (IP) y porcentaje de partículas de arcilla (PPA), más pequeñas que 0.002 mm. Para IP> 35% y PPA> 95% de todos los tamaños de partículas en peso, el potencial de contracción es muy alto. Para IP <18% y PPA <30% de todos los tamaños de partícula en peso, el potencial de contracción es bajo.

Las raíces de los árboles extraen la humedad del suelo aumentando la succión. El aumento de la succión provoca el aumento de las fuerzas de tracción aplicadas por los meniscos del agua en el esqueleto del suelo y, en consecuencia, su disminución, de volumen, que se manifiesta en dirección vertical como hundimiento.

  • Excavaciones profundas y túneles

La extracción del terreno en profundidad influye en la tendencia del suelo a llenar el vacío, lo que a su vez da como resultado la formación de una depresión en la superficie del suelo.

  • Colapso de las cavidades que quedaron después de la extracción minera, incluida la extracción de gas y petróleo

El hundimiento del suelo por causa de la extracción minera y de gas / petróleo puede estudiarse empleando los mismos métodos utilizado para el estudio de la construcción de túneles. Como la extracción dura más tiempo que la construcción de un túnel, se debe tomar en cuenta el efecto de la consolidación.

  • Movimiento de falla tectónica y cabalgamiento del terreno

Las fallas tectónicas activas normales (y oblicuas hacia abajo), que muestran una disminución del nivel del suelo en un lado de la superficie de falla, en regiones tectónicas extensionales pueden crear depresiones del orden de centímetros a metros. Wells y Coppersmith (1994) proporcionaron modelos y ecuaciones para el estimar el desplazamiento máximo de la superficie de las fallas tectónicas normales.

  • Biodegradación del terreno con más del 4% de materia orgánica

Este problema ocurre cuando la turba, o los residuos orgánicos sólidos (municipales) y la vegetación en descomposición existen en cantidades significativas como para ocasionar problemas.

¿Cómo podemos identificar este tipo de problemas?

  • Las depresiones, a pequeña escala, de la superficie del suelo se identifican mediante una nivelación precisa de hasta 0,1 mm. Las depresiones a gran escala pueden ser identificadas por ambos método de nivelación y teledetección. Las ubicaciones de las cavidades subterráneas se pueden identificar utilizando los métodos geofísicos.
  • La reducción del nivel del agua subterránea para excavaciones profundas o suministro de agua generalmente está sujeta a un permiso de la agencia ambiental del estado, que mantiene registros sobre el nivel del agua subterránea que cambian con el tiempo.
  • El deshielo de la tierra congelada ocurre cuando está cubierto por estructuras con calefacción interna, terraplenes, caminos y otras cubiertas de áreas.
  • La contracción de la arcilla en el secado es acompañada por la formación de grietas y la existencia de árboles, en un sitio, es evidente a partir de la visita de reconocimiento del sitio o de planos recientes topográficos.
  • Las excavaciones y túneles profundos están marcados en mapas topográficos y de transporte locales.
  • La información sobre los antiguos conductos mineros está en manos de la industria minera y las organizaciones que controlan la minería localmente.
  • Las escarpas de fallas tectónicas normales varían desde los frentes de montañas a miles de metros de altura cortados en el lecho rocoso hasta decímetros en relieve que desplazan el aluvión y coluvio cuaternario. Las superposiciones, los escalones y las brechas son comunes en la ruptura normal de la superficie de falla. La morfología de frente de rango puede controlarse por factores distintos a los tectónicos, como el clima, la litología y la estructura tectónica.
  • La identificación de la cantidad de contenido orgánico en el suelo indica la cantidad de biodegradación que afectará el hundimiento del suelo.

Remediación

Evitar las causas del hundimiento de la superficie del suelo es el mejor método si es posible. Otras medidas incluyen:

  • Uso de pozos de recarga de agua detrás de pozos de bombeo de aguas subterráneas
  • Prevención de descongelación de hielo por aislamiento de suelo natural de fuentes de calor
  • Cubrir la superficie de arcilla para evitar el secado de arcilla y la eliminación de árboles, aunque esto podría causar hinchamiento del terreno.
  • Uso de inyecciones de compensación controlada sobre los túneles y demás excavaciones
  • Relleno de las aberturas profundas para evitar su colapso después del cese de la extracción e inyección de agua en campos de petróleo / gas
  • Estructuras puente sobre las fallas tectónicas conocidas por estructuras no muy sensibles al hundimiento (por ejemplo, vigas simplemente apoyadas)
  • Uso de cimentaciones profundas (pilotes) sobre vertederos conocidos y materiales biodegradable orgánicos en el suelo

📃 Puede DESCARGAR

Land Subsidence, Sinkhole Collapse and Karst Subsidence

Land Subsidence and Relative Sea-Level Rise in the Chesapeake Bay

Land Subsidence due to Water Depletion

Groundwater withdrawal and land subsidence: A study of Singur Block,  West Bengal, India

Eurocode 7 – Geotechnical design – Part 2: Ground investigation and testing

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