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DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE AMENAZA Y SISTEMA DE ALERTA TEMPRANA PARA EL FENÓMENO DE REMOCIÓN EN MASA DEL SECTOR
ALTOS DE LA ESTANCIA
FREDY ALBERTO MORENO GRANDE JEISON RICARDO ESQUIVEL JIMÉNEZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS. FACULTAD TECNOLÓGICA.
INGENIERÍA CIVIL BOGOTA
2019
DETERMINACIÓN DEL NIVEL DE AMENAZA Y SISTEMA DE ALERTA TEMPRANA PARA EL FENÓMENO DE REMOCIÓN EN MASA DEL SECTOR
ALTOS DE LA ESTANCIA
FREDY ALBERTO MORENO GRANDE JEISON RICARDO ESQUIVEL JIMÉNEZ
Trabajo de grado en modalidad de monografía
Profesor: Msc Hernando Antonio Villota Posso
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS. FACULTAD TECNOLÓGICA.
INGENIERÍA CIVIL BOGOTA
2019
Nota de aceptación:
______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________
_____________________________ Firma del presidente del jurado
_____________________________ Firma del jurado
_____________________________ Firma del jurado
Bogotá D.C. 19 de Febrero de 2019
Tabla de contenido LISTA DE TABLAS ................................................................................................... i
LISTA DE GRÁFICOS .............................................................................................. i
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................ ii
RESUMEN ............................................................................................................... 1
1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................. 2
2. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ................................................................ 3
3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................... 4
3.1 Interrogante (Hipótesis) .................................................................................. 4
4. OBJETIVOS ...................................................................................................... 5
4.1. Objetivo general .......................................................................................... 5
4.2. Objetivos específicos .................................................................................. 5
UBICACIÓN GEOGRÁFICA .................................................................................... 6
5. MARCO REFERENCIAL .................................................................................. 7
5.1. Marco de antecedentes .............................................................................. 7
5.2. Marco conceptual ....................................................................................... 9
6. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 17
6.1. Instrumentación: .......................................................................................... 17
6.1.1. Instrumentación Topográfica: ................................................................... 17
6.1.2. Inclinómetros: ........................................................................................... 18
6.1.3. Extensómetros ......................................................................................... 20
6.1.3.1. Masa movilizada: ................................................................................... 21
6.1.3.2. Dimensiones de los movimientos .......................................................... 22
6.2. Análisis de la Amenaza por deslizamiento .................................................. 24
6.2.1. Factores contribuyentes ........................................................................... 24
6.2.2. Factores detonantes ................................................................................. 25
6.2.3. Nivel de la amenaza ................................................................................. 29
6.3. Actualización de las secciones .................................................................... 31
6.3.1. Zona La Carbonera .................................................................................. 31
6.3.2. Zona El Espino ......................................................................................... 32
7. DISEÑO METODOLÓGICO ........................................................................... 35
7.1 Investigación preliminar: ............................................................................... 36
7.1.1 Visitas de campo y trabajo realizado con el semillero ............................... 36
7.2 Investigación y Construcción del modelo geológico: .................................... 39
7.3 Investigación de las deformaciones horizontales (Inclinometría y extensometría): .................................................................................................. 39
7.4 Investigación hidrológica (Aguas lluvias y vertimientos): .............................. 40
7.5 Investigación geotécnica (Modelación de las secciones y cálculo de FS): ... 41
8. ANALISIS Y RESULTADOS ........................................................................... 42
8.1 Análisis de inclinometría ............................................................................... 42
8.1.1 Instrumentación zona de deslizamiento La Carbonera ............................. 43
8.1.2 Instrumentación zona de deslizamiento El Espino .................................... 46
8.2 Control y monitoreo de escarpes .................................................................. 50
8.3 Análisis de lluvias ......................................................................................... 57
8.4 Análisis de zonas húmedas producto de vertimientos como factores detonantes.......................................................................................................... 60
8.5 Análisis de la modelación y obtención de factores de seguridad ................. 66
8.5.1 Zona de deslizamiento El Espino .............................................................. 68
8.5.2 Zona de deslizamiento La Carbonera ....................................................... 79
9. CONCLUSIONES ........................................................................................... 87
10. RECOMENDACIONES ................................................................................ 90
11. BIBLIOGRAFIA ............................................................................................ 92
12. ANEXOS ...................................................................................................... 93
i
LISTA DE TABLAS
Tabla 1 Descripción del movimiento de acuerdo a su velocidad............................ 21 Tabla 2 Factores de expansión por tipo de terreno ................................................ 24 Tabla 3 Número de curva para diferentes usos y grupos hidrológicos de suelo. ... 27
Tabla 4 Niveles de amenaza por deslizamiento..................................................... 29 Tabla 5 Clasificación del nivel de alerta ................................................................. 30 Tabla 6 Volúmenes de desplazamiento Escarpes potencialmente inestables. ...... 51 Tabla 7 Porcentaje de participación por área de cobertura vegetal ....................... 57
Tabla 8 Humedad antecedente Año de mayor precipitación ................................. 58 Tabla 9 Clasificación de condición de humedad de antecedente. ......................... 58 Tabla 10 Clasificación de Grupo hidrológico de suelo por Textura ........................ 58
Tabla 11 Número de curva de la zona Altos de La Estancia ................................. 59 Tabla 12 Resumen estadístico, datos Precipitación infiltrada multianual ............... 59
Tabla 13 Áreas húmedas por punto de vertimiento ............................................... 61 Tabla 14 Parámetros de respuesta sísmica por zona ............................................ 68
Tabla 15 Parámetros geotécnicos Secciones A-A, B-B, C-C ................................. 69 Tabla 16 Parámetros geotécnicos Secciones D-D y E-E ....................................... 79
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 Ejemplo de representación de datos de un inclinómetro. ....................... 20
Gráfico 2 Desplazamientos máximos por campaña IUD1 y IUD12 ........................ 43 Gráfico 3 Desplazamientos máximos por campaña I-06, IUD2, IUD13 Y IUD14 ... 44
Gráfico 4 Desplazamientos máximos por campaña IUD8. ..................................... 45 Gráfico 5 Desplazamientos máximos por campaña IUD4 y IUD9 .......................... 46 Gráfico 6 Desplazamientos máximos por campaña IUD5, IUD6, IUD10, IUD11 ... 48 Gráfico 7 Desplazamientos máximos por campaña IUD15 .................................... 49
Gráfico 8 Desplazamientos máximos por campaña IUD7 ...................................... 50 Gráfico 9 Factores de seguridad sección A-A condición normal. ........................... 70
Gráfico 10 Factores de seguridad sección A-A condición con sismo. .................... 71 Gráfico 11 Factores de seguridad sección A-A condición saturada. ...................... 72 Gráfico 12 Factores de seguridad sección B-B condición normal. ......................... 73 Gráfico 13 Factores de seguridad sección B-B condición con sismo. .................... 74 Gráfico 14 Factores de seguridad sección B-B condición saturada. ...................... 75
Gráfico 15 Factores de seguridad sección C-C condición normal. ........................ 76 Gráfico 16 Factores de seguridad sección C-C condición con sismo. ................... 77 Gráfico 17 Factores de seguridad sección C-C condición saturada. ..................... 78 Gráfico 18 Factores de seguridad sección D-D condición normal. ........................ 80 Gráfico 19 Factores de seguridad sección D-D condición con sismo. ................... 81
Gráfico 20 Factores de seguridad sección E-E condición saturada. ...................... 82
ii
Gráfico 21 Factores de seguridad sección E-E condición normal. ......................... 83 Gráfico 22 Factores de seguridad sección E-E condición con sismo. .................... 84 Gráfico 23 Factores de seguridad sección E-E condición saturada. ...................... 85
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 Ubicación localidad Ciudad Bolívar......................................................... 6
Figura 2 Nomenclatura de los taludes ..................................................................... 9
Figura 3 Nomenclatura de un deslizamiento .......................................................... 11 Figura 4 Clasificación de deslizamientos ............................................................... 13
Figura 5 Actividad del deslizamiento. 1, Activo. 2, Suspendido. 3, Reactivado. 4, Dormido. 5, Abandonado. 6, Relicto. ..................................................................... 14 Figura 6 Extensómetro ........................................................................................... 15
Figura 7 componentes del inclinómetro. ................................................................ 15 Figura 8 Ubicación general de los puntos de control ............................................. 18 Figura 9 Perforación de un inclinómetro ................................................................ 18
Figura 10 Esquema del desplazamiento de un inclinómetro. ................................. 19 Figura 11 Dimensiones de los movimientos .......................................................... 22
Figura 12 Representación de la variación del nivel freático ................................... 29
Figura 13 Flujo de respuesta de Alerta .................................................................. 31
Figura 14 Sector La Carbonera, sección geológica D-D 2018. .............................. 32 Figura 15 Sector La Carbonera, sección geológica E-E 2018 ............................... 32
Figura 16 Sector El Espino, Sección geológica A-A 2019 ..................................... 33 Figura 17 Sector El Espino, Sección geológica B-B 2019 ..................................... 33 Figura 18 Sector El Espino, Sección geológica C-C 2019 ..................................... 34
Figura 19 Diseño metodológico del proyecto. ........................................................ 35 Figura 20 Programación de campaña mes de octubre del 2018............................ 37 Figura 21 Toma de lecturas; altura de escarpe (Izquierda), inclinómetro (Derecha) ............................................................................................................................... 37 Figura 22 Formulario electrónico para el registro fotográfico ................................. 38
Figura 23 Rotulado del registro fotográfico ............................................................ 38 Figura 24 Toma de datos de inclinómetro IUD1 en campañas mensuales. ........... 40 Figura 25 Inspección de hallazgos, zonas húmedas en campañas mensuales. ... 40 Figura 26 Ubicación de inclinómetros dentro del polígono. ................................... 42
Figura 27 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC1 ................. 51 Figura 28 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC2 ................. 52 Figura 29 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC3 ................. 53 Figura 30 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC4 ................. 54 Figura 31 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC5.1 .............. 55
Figura 32 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC5.2 y EC5.3 55 Figura 33 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC9 ................. 56 Figura 34 Principales zonas húmedas Altos de La Estancia ................................. 61
iii
Figura 35 Zona húmeda 1 por vertimiento V12, La Carbonera .............................. 62 Figura 36 Zona húmeda 2 por vertimiento V7 , La Carbonera ............................... 63 Figura 37 Zona húmeda 3 por vertimientos V6 y V10, La Carbonera .................... 64 Figura 38 Zona húmeda 4.1 por vertimientos A4 y A9, El Espino .......................... 65
Figura 39 Zona húmeda 4.1 por vertimiento V13, El Espino .................................. 65 Figura 40 Ubicación de modelos geológicos-geotécnicos, Altos de La Estancia. .. 66 Figura 41 Contorno del FS, Sección A-A Condición normal. ................................. 70 Figura 42 Contorno del FS, Sección A-A Condición con sismo. ............................ 71 Figura 43 Contorno del FS, Sección A-A Condición saturada. .............................. 72
Figura 44 Contorno del FS, Sección B-B Condición normal. ................................. 73
Figura 45 Contorno del FS, Sección B-B Condición con sismo. ............................ 74 Figura 46 Contorno del FS, Sección B-B Condición saturada ............................... 75
Figura 47 Contorno del FS, Sección C-C Condición normal. ................................. 76 Figura 48 Contorno del FS, Sección C-C Condición con sismo. ............................ 77 Figura 49 Contorno del FS, Sección C-C Condición saturada. .............................. 78
Figura 50 Contorno del FS, Sección D-D Condición normal. ................................. 80 Figura 51 Contorno del FS, Sección D-D Condición con sismo ............................. 81 Figura 52 Contorno del FS, Sección D-D Condición saturada. .............................. 82
Figura 53 Contorno del FS, Sección E-E Condición normal .................................. 83 Figura 54 Contorno del FS, Sección E-E Condición con sismo. ............................ 84
Figura 55 Contorno del FS, Sección E-E Condición saturada ............................... 85
1
RESUMEN En el presente proyecto se pretende determinar el nivel de amenaza por deslizamiento del sector de Altos de la Estancia ubicado en el Suroccidente de la ciudad de Bogotá en la localidad de Ciudad Bolívar. Realizando campañas mensuales de monitoreo de los inclinómetros y extensómetros instalados en la zona de afectación, se lleva una trazabilidad del fenómeno de deslizamiento que se complementa con un análisis de la información topográfica, geológica, hidrológica y geotécnica con el fin de determinar la influencia de los factores detonantes y obtener un modelo geológico- geotécnico actualizado para calcular los factores de seguridad de los taludes que finalmente se traducen en el nivel de amenaza por deslizamiento en el que se encuentra el terreno. Palabras clave: Deslizamiento, modelo geológico- geotécnico, factor de seguridad, nivel de amenaza. ABSTRACT This project aims to determine the level of threat by landslide in the sector of Altos
de la Estancia located in the Southwest of the city of Bogotá in the zone of Ciudad
Bolívar. Realization of monthly monitoring campaigns of the inclinometers and
extensometers in the area of affectation, a glide phenomenon traceability is
complemented with an analysis of the topographic, geological, hydrological and
geotechnical information in order to determine the influence of detonating factors
and obtain an updated geotechnical-geotechnical model to calculate the safety
factors of the talents that ultimately translate into the level of landslide threat in
which the terrain is located.
Key words: Landslide, geological-geotechnical model, safety factor, threat level.
2
1. INTRODUCCIÓN El documento presenta el análisis y tratamiento de la información adquirida con la
instrumentación instalada en Altos de la Estancia, según lo establecido en el
convenio administrativo de Cooperación N°.430 de 2016; el cual está suscrito
entre el Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio climático – IDIGER – y
el grupo de interventoría y consultoría de la Universidad Distrital Francisco José de
Caldas, instrumentación que se compone de 15 Inclinómetros, 3 extensómetros en
actual funcionamiento, los registros de perforaciones y de las fotografías aéreas
que se han venido tomando de los deslizamientos de El Espino y La Carbonera.
Los análisis efectuados corresponden a:
El análisis a las aguas lluvias como factor detonante con la aplicación de la
metodología S.C.S. para el estudio de la variación del nivel freático por
precipitaciones.
Un análisis multitemporal de los escarpes activos que incluye la cuantificación
porcentual del avance de las grietas, el cálculo del volumen del material que se ha
desplazado y los resultados de los extensómetros que están funcionando.
El análisis de los vertimientos y zonas húmedas donde se demarcan los de mayor
impacto con sus respectivos efectos sobre el terreno y el cálculo de las áreas
afectadas.
El análisis de la información recolectada en las campañas mensuales de cada uno
de los Inclinómetros que se encuentran en funcionamiento.
La modelación de las secciones correspondientes al nuevo modelo geológico en el
software Slide 6.0 y el cálculo de los respectivos factores de seguridad.
Finalmente se espera determinar los niveles de amenaza en el sector Altos de La
Estancia a partir de la interpretación de los datos obtenidos de la instrumentación
instalada, con el fin de validar la condición geotécnica y el peligro que pueda
representar a las comunidades colindantes a la zona de estudio y así con este
sistema de alerta temprana las entidades competentes generen planes
contingencia para la población vulnerable y así evitar pérdidas a la propiedad e
integridad de la comunidad.
3
2. IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA
En el año 1997 la zona denominada Altos de la Estancia empezó a desarrollar un
fenómeno de remoción en masa, el cual se vio reflejado en una serie de caídas de
rocas y materiales pétreos, afectando de manera considerable varias viviendas en
los barrios Santa Helena y San Antonio, por lo cual se inició un proceso masivo de
reubicación de las familias alojadas en las viviendas afectadas, por medio del
primer estudio realizado el sector se catalogó como zona de amenaza alta.
Dichos deslizamientos se limitan entre las quebradas Carbonera, Santo Domingo y
Santa Rita, adicionalmente en la zona se presenta una serie de vertimientos de
aguas servidas y fugas de agua potable al interior las laderas indicando que son
sectores de alta concentración de humedad y sumado a las actividades de
explotación minera que se dieron en el barrio el Espino, donde se retiró el material
dejando expuestos los frentes de explotación a la intemperie y condiciones
ambientales, los cuales se fueron deteriorando y provocaron una superficie de falla
que ha detonado múltiples fenómenos de inestabilidad, entre los más importantes
el deslizamiento de La Carbonera y el de El Espino.
A lo largo del tiempo desde la identificación del deslizamiento y la reubicación de
los habitantes del sector se han venido construyendo diferentes obras de
mitigación de las cuales hoy en día algunas están proyección de construcción,
todo esto viene de la mano con la obligación judicial establecida al IDIGER para
mantener un plan de monitoreo de forma permanente a los deslizamientos y definir
con el sistema de alerta temprana si es necesario la reubicación de nuevas zonas
aledañas al polígono de inestabilidad actualmente definido.
4
3. JUSTIFICACIÓN
Los procesos de remoción en masa son eventos con un impacto importante en
materia ambiental, económica y social, por tanto es necesario de establecer
mecanismos de medición y control de la amenaza para poder generar alertas
tempranas que permitan elaboración de planes de contingencia como: obras de
mitigación, o la evacuación y el reasentamiento de los habitantes de las zonas
afectadas.
Durante la última fase del convenio se realizaron actividades de perforación,
caracterización geológica-geotécnica y la instalación de nueva instrumentación,
por ende es necesario hacer el respectivo análisis de toda la nueva información y
actualizar el nivel de amenaza en los diferentes escenarios posibles, según los
factores de seguridad obtenidos y proponer medidas de contingencia, para
asegurar la estabilidad de las viviendas que se encuentran en las zonas
perimetrales.
Por consiguiente y complementando las directrices de monitoreo geotécnico del
sector del Altos de la Estancia es pertinente recopilar información actualizada para
determinar el nivel de amenaza por medio de factores de seguridad y sirva como
insumo para generar un mapa de zonas inestables.
3.1 Interrogante (Hipótesis) ¿Cuál es el nivel de amenaza según el nuevo modelo geológico-geotécnico, y
como varía este respecto al nivel de amenaza vigente?
5
4. OBJETIVOS
4.1. Objetivo general Determinar el nivel de amenaza en el sector Altos de La Estancia a partir del
análisis y la interpretación de los datos geológicos y geotécnicos obtenidos de la
instrumentación instalada con el fin de establecer un sistema de alerta temprana.
4.2. Objetivos específicos
1. Interpretar los datos obtenidos de la instrumentación instalada en campo y
evaluar el comportamiento geotécnico de la zona de estudio.
2. Aplicar la metodología S.C.S. (método lluvia-escorrentía del servicio de
conservación de suelos de EE-UU) para el análisis de las aguas lluvias
como factor detonante del proceso de remoción en masa.
3. Analizar e identificar las zonas húmedas e inestables producidas por los
vertimientos.
4. Identificar los escarpes potencialmente inestables, determinando los
volúmenes de tierra deslizados.
5. Determinar los factores de seguridad con base en el modelo geológico-
geotécnico actualizado.
6
UBICACIÓN GEOGRÁFICA La zona de deslizamiento de Altos de la Estancia se encuentra ubicada al sur
occidente de la ciudad de Bogotá, Colombia en la localidad de Ciudad Bolívar. Se
encuentra limitada al Norte por los barrios Rincón del Porvenir, San Rafael y
Mirador de la Estancia, al sur por los barrios Santa Viviana y Vista hermosa. Al
occidente por los barrios El Espino I sector, Santa Viviana y Santo Domingo y al
Oriente por los barrios, Sierra Morena, Santa Viviana sector Vista Hermosa, La
carbonera I y II sector y El Espino III sector.
Figura 1 Ubicación localidad Ciudad Bolívar
Fuente: Propia
7
5. MARCO REFERENCIAL
5.1. Marco de antecedentes El estudio de amenaza por deslizamiento en el sector Altos de la Estancia se ha llevado a cabo desde el 1999 con la activación de deslizamientos en la zona donde se vieron afectadas miles de personas, a partir de entonces se han llevado una serie de estudios e investigaciones para el control y monitoreo del fenómeno presente. A continuación se presentan los cuatro estudios que se han llevado a cabo a lo largo de la última década. 1 Consorcio Altos de La Estancia (Monitoreo geotécnico especializado en el
sector Altos de La Estancia de la localidad de Ciudad Bolívar, en Bogotá
D.C), Informe final, Contrato de consultoría No. 755 de 2009-2011.
Este trabajo presenta la investigación, la inspección el seguimiento y monitoreo de
la instrumentación instalada en campo además de un estudio de la lluvia como
factor detonante en el sector Altos de La Estancia. Donde se presentó los
resultados del levantamiento topográfico y así identificar el estado actual del
terreno, a su vez evaluar la incidencia de las obras y las viviendas dentro de la
fase III de la zona, empleando una zonificación de amenaza.
La metodología utilizada para el monitoreo geotécnico se determinó en base de
una serie de componentes tales como revisiones preliminares de la zona con
visitas a campo, instalación de piezómetros para el seguimiento del nivel freático y
a su vez la instalación de inclinómetros para el monitoreo del comportamiento del
suelo a diferentes profundidades.
Este estudio desarrollo un total de 30 campañas de monitoreo en un total de 15
meses encontrando como aspectos relevantes que los niveles del agua no
fluctuaron dentro del periodo de monitoreo permaneciendo constantes,
aseverando a su vez que las precipitaciones no eran causa de factor detonante en
la zona. Por su parte los movimientos máximos detectados por el monitoreo
topográfico en La carbonera en la zonas I, II y III llegaron a rondar valores de
15cm, 14 cm y 14 cm respectivamente.
2 Valbuena Huertas Danzur Aristóteles, Sepulveda Laiton Eurin Anibal
(Planeación Y seguimiento de los Procesos de Instrumentación para el
monitoreo y control geotécnico del Fenómeno de remoción en masa del
sector Altos de La Estancia. Estudio del caso.) Monografía de grado,
Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, 2017.
8
En este documento se expone un plan de trabajo para el monitoreo de fenómenos
de remoción en masa, el cual servirá de referencia para llevar acabo la
identificación de las zonas con procesos de inestabilidad y así establecer el nivel
de riesgo de las mismas, con el que se puede un mapa de zonificación de riesgo,
que servirá como base para la toma de decisiones en el planteamiento de los
Programas de monitoreo, control y mitigación para una retroalimentación del
sistema de alerta temprana. La monografía incluye la explicación del primer
modelo geológico establecido en el presente convenio y hace el respectivo análisis
de factores de seguridad con la combinación de diferentes escenarios. Otro
aspecto importante del documento es una recopilación de información que hacen
los autores en el marco de antecedentes sobre todos los informes de estudios
técnicos hechos en Altos de la Estancia entre los años 1999 y 2013.
3 Yara Acevedo Cesar Esteban, Torres Baquero Jonnathan, (Seguimiento y
análisis de los procesos de instrumentación para el monitoreo y control
geotécnico del fenómeno de remoción en masa del sector Altos de La
Estancia), Monografía de grado, Universidad Distrital Francisco José de
Caldas, Bogotá, 2018.
Este trabajo se toma como antecedente y referente de la investigación que se ha
venido realizando del proceso de remoción en masa en Altos de la Estancia,
puesto que en la presente investigación, se realiza el análisis de la información del
modelo geológico actualizado, la nueva instrumentación instalada y se tienen en
cuenta otros factores detonantes que no se han trabajado con detalle
anteriormente, además de la aplicación de otros métodos que dan una perspectiva
diferente y complementaria a la problemática que se está estudiando.
4 Consultores en ingeniería y medio ambiente CI Ambiental SAS, informe
final monitoreo topográfico geotécnico y estructural para el seguimiento del
movimiento en masa de la zona de alto riesgo del sector de altos de la
estancia de la localidad de Ciudad Bolívar Informe de contrato 363 de 2011,
Bogotá, 2013
El documento contiene la descripción de las actividades establecidas en dicho
contrato, el cual tenía como finalidad entre varios aspectos el levantamiento
topográfico general de los deslizamientos en Altos de la Estancia, el suministro e
instalación de piezómetros, inclinómetros, medidores de grietas y puntos de
control y la evaluación del incremento de daños en las viviendas. Adicionalmente
9
el informe describe el resultado de las 26 campañas de monitoreo que se
realizaban cada 15 días, donde se tomaba la lectura de los instrumentos
instalados y finalmente hace el diseño y la implementación del sistema de alerta
temprana. La metodología que se llevó a cabo en este contrato es muy similar a la
del convenio actual por eso la principal importancia de este documento radica en
las recomendaciones que indica como por ejemplo; la instalación de inclinómetros
en algunos puntos de interés y la construcción de obras de mitigación.
5.2. Marco conceptual Para el desarrollo de este trabajo se adopta por la terminología y nomenclatura
presentada por la Guía Metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y
riesgos por movimientos en masa (Servicio Geológico Colombiano, et al. 2015) y
las definiciones más importantes propuestas en su libro Deslizamientos- Análisis
geotécnicos (Suarez Jaime 2009) como se muestra a continuación:
Talud y Ladera
Un talud o ladera se define como una porción de tierra con pendiente definida, el
origen del talud está conformado por procesos artificiales y el origen de la ladera
se lleva a cabo cuando se conforma por procesos naturales (figura 1).
Figura 2 Nomenclatura de los taludes
Fuente: Suarez, J. Deslizamiento: Análisis geotécnico. Primera ed., UIS, 2009.
10
Los taludes o laderas se componen de varios elementos que se mencionan a
continuación:
Cabeza:
Lugar donde se presenta un gran cambio de pendiente en la parte superior del
talud o ladera.
Pie:
Lugar donde se presenta un gran cambio de pendiente en la parte inferior o base
del talud o ladera.
Altura:
Es la diferencia vertical entre la cota de la cabeza y la cota del pie del talud, en
laderas esta medida es compleja de calcular puesto que las cotas de la cabeza y
el pie no están bien definidos topográficamente.
Pendiente:
Es la magnitud de la inclinación del talud, los datos generalmente se representan
en unidades de grados, porcentaje o relación m/1 (unidades horizontales sobre
una unidad vertical).
Altura del nivel freático:
Es la diferencia vertical entre la cota del pie del talud o la ladera hasta la cota de
nivel de agua, en general esta medición se realiza por debajo de la cota de la
cabeza del talud o ladera.
Deslizamiento:
Los deslizamientos son movimientos producidos por perdida de inestabilidad del
material y se desplazan a lo largo de una superficie definida. A veces la superficie
es una diaclasa, una falla o una división de estratificación de capas del suelo que
es aproximadamente paralela a la pendiente.
Los movimientos ocurren generalmente por caída libre, movimientos en masa,
erosión o flujos. “Algunos segmentos del talud o ladera, pueden moverse hacia
abajo mientras otros se mueven hacia arriba. Los fenómenos de inestabilidad
incluyen, generalmente, una combinación de procesos erosiónales y
denudacionales interrelacionados entre sí y a menudo mezclados”.1
1 SUAREZ, Jaime. Deslizamientos: Análisis geotécnico. UIS, Bucaramanga, 2009 pg. 497.
11
Así como los taludes, los deslizamientos se componen de varios elementos como
se muestran en la figura 2. Dichos elementos se definen a continuación:
Figura 3 Nomenclatura de un deslizamiento
Fuente: Suarez, J. Deslizamientos y estabilidad de taludes. UIS, 2009.
Cima:
Es la arista que divide el material movilizado con el material inalterado, se
encuentra localizada arriba del Escarpe principal.
Corona:
Es el punto más alto, se ubica en la zona de material inalterado por el movimiento.
Cabeza:
Es la zona superior del deslizamiento, que separa al escarpe principal con el
escarpe secundario
Superficie de falla:
Es el la superficie que define el área superficial del movimiento del material y a su
vez divide el volumen de suelo alterado con el suelo que no se ha movido.
12
Escarpe principal:
Es la superficie superior expuesta donde se ha producido la falla.
Escarpe secundario:
Es la superficie producida por el desplazamiento diferencial dentro de la masa que
se mueve. En un deslizamiento pueden formarse varios escarpes secundarios.2
Cuerpo principal:
Es la zona intermedia del deslizamiento delimitada entre el escarpe principal y el
pie de la falla, en el cuerpo principal se encuentran los escarpes secundarios.
Pie de superficie de falla:
Es la arista donde finaliza la superficie de falla, divide la zona de desprendimiento
con la zona acumulación.
Base:
Es la zona baja del deslizamiento conformada por el material escurrido, se ubica
después de la superficie de falla y está compuesta por las grietas transversales y
las grietas radiales.
Grieta transversal:
Es una grieta formada en la Base con dirección transversal al sentido del
movimiento del material deslizado. Generalmente se ubica arriba de la grieta
radial.
Grieta radial:
Al igual que la grieta transversal, la grieta radial se ubica en la Base con dirección
paralela al sentido del movimiento, hace parte de la zona de acumulación.
Superficie original:
Es la zona compuesta por el suelo existente original que no ha sido alterada por el
movimiento del material.3
Flanco derecho /izquierdo:
Son los costados laterales del deslizamiento, su sentido se da ubicando la visual
desde la corona hacia la base.
2 SUAREZ, Jaime. Deslizamientos: Análisis geotécnico. UIS, Bucaramanga, 2009 pg. 5.
3 SUAREZ, Jaime. Deslizamientos: Análisis geotécnico. UIS, Bucaramanga, 2009 pg. 5.
13
Clasificación de deslizamientos
La clasificación de los deslizamientos es de vital importancia puesto que al
detectar como se mueven se conlleva a tomar decisiones oportunas para su
estabilización4. Para este trabajo serán mencionados los cuatro tipos de
deslizamientos más representativos, deslizamiento rotacional, deslizamiento
traslacional, reptación y volcamiento como se presenta en la siguiente figura:
Figura 4 Clasificación de deslizamientos
Fuente: GTZ. Guía para la gestión local de riesgo por deslizamientos, El Salvador, 2002. Pg.15
En el primer tipo, la superficie de falla se da al interior de la masa de suelo y de
forma circular. Para el segundo tipo, la masa de suelo se desplaza hacia abajo
delimitada por una superficie de falla recta y de forma plana. Para el tercer tipo los
movimientos se dan por deformaciones de la capa de roca causando movimientos
muy lentos y que se pueden observar visualmente en la capa vegetal o individuos
arbóreos. Para los deslizamientos tipo volcamiento se da por la inclinación lenta
de una porción de roca o bloque de material.5
4 GTZ, cooperación técnica Alemania/Trifinio. Guía para la gestión local de riesgo por
deslizamientos, El Salvador, 2002. Pg.14 5 GTZ, cooperación técnica Alemania/Trifinio. Guía para la gestión local de riesgo por
deslizamientos, El Salvador, 2002. Pg.15-16
14
Actividad de deslizamiento
La actividad de un deslizamiento se define como un estado del movimiento del
deslizamiento para saber si es o no potencial, este estado se clasifica en varios
tipos Activo, suspendido o inactivo, como se evidencia en la figura 3.
Un estado de actividad activo ocurre se presenta un movimiento en el tiempo
actual. Suspendido, cuando no se presenta un movimiento en el tiempo actual,
pero sí lo hizo en un periodo de tiempo no mayor a un año. Inactivo, cuando el
movimiento presentado fue hace más de un año. El movimiento inactivo a su vez
se clasifica en dormido, abandonado o relicto. Se considera movimiento dormido
cuando se encuentran las condiciones detonantes, si dichas condiciones no se
encuentran se considera movimiento abandonado. Por ultimo le movimiento se
considera relicto cuando se generan nuevas condiciones en la zona, diferente tipo
de clima.6
Figura 5 Actividad del deslizamiento. 1, Activo. 2, Suspendido. 3, Reactivado. 4, Dormido. 5, Abandonado. 6, Relicto.
Fuente: Jiménez, Jorge. Memoria de doctorado. Análisis de la susceptibilidad a los movimientos de ladera
mediante un SIG en la cuenca vertiente a embalse De Rules (pág. 19). Granada 2005
6 JIMENEZ, Jorge. Análisis de la susceptibilidad a los movimientos de ladera mediante un SIG en
la cuenca vertiente a embalse De Rules, Granada. Departamento de ingeniería civil, Universidad de Granada, 2005. Pg. 18
15
Extensómetro:
Es un instrumento que permite medir los desplazamientos horizontales de grietas
o escarpes bien sea de forma manual utilizando estacas de madera o de forma
automática por medio de medidores electrónicos.
Figura 6 Extensómetro
Fuente: Suarez, J. Deslizamientos y estabilidad de taludes. UIS, 2009
Inclinómetro:
Este instrumento permite determinar las deformaciones que pueda tener una masa
de suelo a determinadas profundidades, mediante la utilización de un tubo que es
instalado en el suelo de estudio y un equipo electrónico de lectura con sensores.
Las deformaciones se determinan cada 50 cm.7
Figura 7 componentes del inclinómetro.
Fuente: Convenio Interadministrativo No.430 de 2016, Informe mensual Octubre de 2018
7 SUAREZ, Jaime. Deslizamientos: Análisis geotécnico. UIS, Bucaramanga, 2009 pg. 5.
16
Amenaza:
Es la probabilidad en la que un determinado peligro de origen natural o antrópico
se manifieste produciendo daño de gran magnitud en un determinado espacio.
Vulnerabilidad:
Es la probabilidad de que tanto daño puede recibir un elemento expuesto
directamente a la comunidad por un fenómeno natural y/o entrópico producido.
Riesgo:
Es la relación entre los productos de los factores de la amenaza y la vulnerabilidad
y la capacidad de intervención de una determinada comunidad. Se presenta
comúnmente como datos cualitativos.
Sistema de alerta temprana (SAT)
Es un conjunto de capacidades obtenidos mediante información provista de
análisis previos, el cual permite tomar decisiones pertinentes y alertar de manera
oportuna a una comunidad ante una posible amenaza implícita dentro de la zona,
con el fin de mitigar lo menos posible las pérdidas de vidas y los daños materiales8
8 Unidad Nacional para La Gestión del Riesgo de Desastres. Guía para la implementación de
sistemas de alerta temprana, Bogotá, Colombia 2016. Pg. 6
17
6. MARCO TEÓRICO
6.1. Instrumentación:
La instrumentación que se emplea en este proyecto se define de acuerdo a la
necesidad y la información obtenida previamente del comportamiento de los
deslizamientos presentados y de la zona de estudio. Para obtener la
instrumentación adecuada se debe seguir una serie de pasos los cuales
comprenden la planeación de un programa con el cual se determinan las
situaciones típicas, tales como la determinación de la profundidad y forma de la
superficie de falla en el deslizamiento activo, monitoreo de la actividad del
deslizamiento como la velocidad y movimientos laterales y verticales dentro de la
masa deslizada, colocación de medidores y comunicación de un sistema de
alarma, identificación de posibles efectos que se tenga en una determinada
construcción aledaña. Adicionalmente se debe planear la localización, número y
profundidad de la instrumentación de acuerdo a las características del fenómeno
de remoción en masa, escoger la metodología adecuada para las lecturas de las
mediciones y por último y no menos importante se debe conocer la topografía y
geología y el historial de precipitaciones de la zona.9
Dentro de todos los tipos de instrumentación que generalmente se utilizan en
estudios de este tipo se escogieron para este convenio; aquellos de control
topográfico, inclinómetros y extensómetros superficiales. Otro instrumento que se
encuentra en el proyecto de forma indirecta son drones que se encargan cada seis
meses de la toma de ortofotos a la zona de deslizamiento.
6.1.1. Instrumentación Topográfica:
Para brindar un mejor análisis de las zonas inestables se efectúa la instalación de
mojones que por medio de topografía convencional con equipos como la estación
total se logran ubicar y dar unas coordenadas iniciales para poder compararlas
con replanteos posteriores, para esto se cuentan con 5 puntos de amarre
posicionados con GPS que se encuentran ubicados fuera de la zona de influencia.
9 SUAREZ, Jaime. Deslizamientos: Análisis geotécnico. UIS, Bucaramanga, 2009 pg. 497
18
Figura 8 Ubicación general de los puntos de control
Fuente: Informe Mayo de 2018, convenio interadministrativo 430 de 2016
6.1.2. Inclinómetros:
El inclinómetro mide el cambio de inclinación de un tubo que se coloca en una
perforación dentro del talud y de esta manera, se calcula la distribución de los
movimientos laterales. De esta manera, se puede determinar la profundidad de la
superficie de falla y la dirección y magnitud de los desplazamientos10
Figura 9 Perforación de un inclinómetro
Fuente: Suarez, J. Deslizamientos y estabilidad de taludes. UIS, 2009. Cap. 12
10
SUAREZ, Jaime. Deslizamientos: Análisis geotécnico. UIS, Bucaramanga, 2009 pg. 504
19
El equipo de inclinometría se conforma de cuatro elementos que son: El tubo guía
que se instala dentro de la perforación, un sensor que se mueve con unas ruedas
sobre la guía interna del tubo, Un cable de control con núcleo de acero que está
conectado al sensor y el equipo de lectura que recibe las señales del sensor, hace
las lecturas y guarda la información recolectada.
Figura 10 Esquema del desplazamiento de un inclinómetro.
Fuente: Libro de deslizamientos. Jaime Suarez
El tubo instalado debe estar fijo o de ser posible anclado al fondo de la perforación
de tal forma que sirva de base para la medición de las deformaciones. Las guias
del tubo se encuentran cada 90° indicando dos direcciones de desplazamiento las
cuales deben orientarse en la dirección principal del movimiento (A0, B0 y A180,
B180). Los desplazamientos de las mediciones se calculan a partir de los datos
base de la primer medición por eso es importante asegurarse que esta medición
quede bien hecha y de ser necesario repetirla varias veces y así evitar errores
posteriormente. Los datos recolectados por la unidad de lectura se descargan y se
calculan con ayuda de una computadora la cual se encarga de determinar la
magnitud de los desplazamientos.
20
Es importante considerar que el equipo empleado para la toma de datos de
inclinometría en este proyecto contiene una precisión de +/- 7 mm por cada 30
metros de profundidad.
Gráfico 1 Ejemplo de representación de datos de un inclinómetro.
Fuente: Libro de deslizamientos. Jaime Suarez
6.1.3. Extensómetros
Existen diferentes tipos de extensómetros pero la finalidad de la mayoría de ellos
es poder determinar la magnitud de la amplitud de las grietas, generalmente se
instalan sobre la grieta o escarpe principal y si se tienen extensómetros instalados
a lo largo de la superficie del deslizamiento es posible determinar el movimientos
de los bloques individualmente y tener una mejor percepción del comportamiento
del movimiento.
Los extensómetros que se instalaron en Altos de la Estancia constan de 4 estacas
de madera que se ubican dos en la parte superior de la corona del escarpe y las
dos restantes sobre el cuerpo del bloque que se está moviendo, cada una de las
estacas debe contar con una marca sobre ellas que sirve de punto de referencia
para ubicar la cinta métrica. Se deben tomar 6 medidas de la distancia de cada
una de las estacas respecto a las demás, para poder determinar la diferencia con
21
la medición de la campaña anterior y construir así un polígono con dichas medidas
que permite determinar un vector que indica la dirección y magnitud resultante del
movimiento.
Es importante el monitoreo ya que se puede determinar el comportamiento de los
desplazamientos en los deslizamientos ocasionados por la presencia de escarpes
con el fin de hacerse una idea del poder destructivo que pueda ocasionar como se
muestra en la tabla siguiente:
Tabla 1 Descripción del movimiento de acuerdo a su velocidad
Fuente: Suarez, J. Deslizamientos y estabilidad de taludes. UIS, 2009
6.1.3.1. Masa movilizada: Es importante identificar la masa movilizada al momento de hacer un análisis de
amenaza, pues bien, con el estudio de concentración de esta masa movilizada,
flujo y velocidades se podrían emplear sistemas de prevención para evitar
pérdidas de vidas humanas en las zonas de estudio.11
11
SUAREZ, Jaime. Deslizamientos: Análisis geotécnico. UIS, Bucaramanga, 2009 pg. 6
22
Para el cálculo del volumen de masa movilizada se deben tener en cuenta dos
factores importantes, las dimensiones del movimiento y el factor de expansión del
material que compone el deslizamiento. El volumen de masa movilizada se define
en la siguiente ecuación:
u e vi i d
* * * e
Ec ( 1)
Dónde: Dr,Wr,Lr: Dimensiones del movimiento
e : Factor de expansión
6.1.3.2. Dimensiones de los movimientos Las dimensiones de los movimientos se miden a partir de una serie de datos
tomados bien sea en campo o con ayuda de fotografías aéreas con sistemas de
coordenadas definidas, este último método se apoya en software de sistemas de
información geográfica que permite tomar mediciones precisas y muy próximas a
los valores que se presentan en la realidad. En la figura 11 se presentan las
dimensiones de los movimientos para el cálculo del volumen desplazado.
Figura 11 Dimensiones de los movimientos
Fuente: Suarez, J. Deslizamientos y estabilidad de taludes. UIS, 2009
23
Longitud de superficie de falla Lr
Es la distancia comprendida entre la corona y el pie de la superficie de falla
(Suarez, 2009).
Longitud de la masa deslizada Ld
Es la distancia comprendida entre la punta y la cabeza del deslizamiento (Suarez,
2009).
Longitud total. L
Es la distancia comprendida entre la corona y la base del deslizamiento (Suarez,
2009).
Ancho de la superficie de falla Wr.
Distancia máxima entre flancos de la masa desplazada medida en sentido
transversal a la longitud de la superficie de falla. (Suarez, 2009).
Ancho de la masa deslizada Wd
Distancia máxima de la masa desplazada medida en sentido transversal a la
longitud de la masa deslizada. (Suarez, 2009).
Profundidad de la masa deslizada Dd
Es la profundidad de la masa movida, medida en sentido perpendicular a la
distancia de masa deslizada desde la superficie de falla hasta el nivel del terreno
alterado por el movimiento. (Suarez, 2009).
Profundidad de la superficie de falla Dr
Es la distancia desde la superficie de falla hasta el nivel del terreno original. Se
mide perpendicularmente al ancho de la superficie de falla. (Suarez, 2009).
Profundidad de la masa deslizada Dd
Es la profundidad de la masa movida, medida en sentido perpendicular a la distancia de masa deslizada desde la superficie de falla hasta el nivel del terreno alterado por el movimiento. (Suarez, 2009). Factor de expansión Fexp
Otro dato importante para el cálculo de los volúmenes movilizados es el factor de
expansión del material alterado por el movimiento, ya que este factor permite
identificar el aumento del material a medida que se desprende por el movimiento
presentado. Para el caso de estudio se opta por tomar un factor de expansión del
20% debido a que el material en donde se presentan los movimientos
24
principalmente areniscas sueltas, limos y arcillas que lo definen como un terreno
de tipo flojo12
Tabla 2 Factores de expansión por tipo de terreno
Fuente: Bernis, Josep. Nivelación de terreno por regresión tridimensional, 2010.Cap2.
6.2. Análisis de la Amenaza por deslizamiento Para llevar a cabo el estudio de análisis de zonificación de la amenaza por
deslizamiento, la Guía metodológica del servicio geológico colombiano (SGC)
define una serie de actividades partiendo de una recopilación de los insumos que
se encuentran en la zona, como información topográfica, de lluvias, geología,
inventario de los movimientos en masa y poder correlacionarlos con los factores
contribuyentes con el fin de generar un modelo con características geotécnicas y
así realizar una modelación mediante condiciones que se dan a partir de factores
detonantes, obteniendo como resultado diferentes valores de factores de
seguridad, cada fase se describe continuación:
6.2.1. Factores contribuyentes Los factores contribuyentes son aquellos que están presentes en la zona y que
pueden llegar a generar una modificación al terreno causando inestabilidad. La
guía Metodológica de SGC menciona los siguientes factores condicionantes: la
estructura geológica de la zona y las propiedades en que se encuentran los
materiales, la cobertura vegetal y los movimientos en masa13
12
FRANQUET BERNIS, Josep María. et al. Nivelación de terrenos por regresión tridimensional. UNED-Tortosa, España, 2010. Cap. 2 13
Servicio Geológico Colombiano, Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa, Bogotá D.C. Colombia. 2015. Pg. 34
25
Cobertura vegetal
Es importante analizar el tipo de cobertura vegetal que se encuentra en la zona,
para lo anterior se ha tenido en cuenta el efecto del componente de las
abstracciones que se compone de tres actividades principales, la primera
corresponde a la fotointerpretación de la zona para identificar la cobertura y el uso
del terreno, luego de esto se procede a realizar una caracterización cualitativa en
aspectos tales como el tipo, densidad y profundidad efectiva de las raíces,
tipología, tamaño y características de las especies vegetales. Por último se genera
el mapa de cobertura y uso de suelo donde se identifique el tipo de cobertura y la
extensión que se tiene en la zona14
Geomorfología
Se origina mediante la identificación de los elementos geomorfológicos de la zona
con visitas a campo o con ayuda de foto interpretación para asociar a dichos
elementos las características tales como el relieve y la pendiente relativa y a su
vez identificar el tipo de nomenclatura detallada de acuerdo a las características
encontradas empleando la metodología del Servicio Geológico Colombiano, con el
fin de generar un mapa de polígonos donde se identifiquen elementos
geomorfológicos15
Inventarios del movimiento en masa
Con el fin de monitorear los movimientos en masa de la zona de estudio se realiza
un levantamiento de información técnica de dichos movimientos, en el cual se
incluyan datos relacionados con el tipo y actividad del movimiento en masa, su
morfometría, material involucrado, causas, daños, entre otros. Si bien el catálogo
no es detallado en cuanto a la descripción técnica del evento (tipo de movimiento,
material involucrado, actividad y morfometría), aporta una valiosa información
histórica para los fines de calibración y validación de la zonificación de amenazas
por movimientos en masa.16
6.2.2. Factores detonantes Sismo
El efecto de una fuerza de aceleración sísmica horizontal es relevante a la hora de
realizar un análisis de amenaza puesto que al llegar esta fuerza a un talud puede
14
Servicio Geológico Colombiano, Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa, Bogotá D.C. Colombia. 2015. Pg. 44-45 15
Servicio Geológico Colombiano, Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa, Bogotá D.C. Colombia. 2015. Pg. 42 16
Servicio Geológico Colombiano, Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa, Bogotá D.C. Colombia. 2015. Pg. 43.
26
generar un aumento en los esfuerzos actuantes ocasionando la disminución del
sistema de equilibrio límite activando movimientos de remoción en masa.
Vertimientos
Los vertimientos de aguas residuales son producto de los pozos de alcantarillado y
conexiones erradas que permiten la saturación del terreno que se transporta
principalmente en la capa de roca altamente meteorizada capaz de acelerar el
proceso de movimiento de suelo en el terreno.17
Lluvia
La lluvia se considera un factor detonante puesto que una parte del agua que cae
se transporta por medio de infiltración de acuerdo a las condiciones de la capa
vegetal, esto a su vez puede causar la saturación del terreno conforme se
encuentre el nivel freático y genere una presión de poros capaz de desestabilizar
el terreno18
De acuerdo a lo anterior es relevante calcular la cantidad de agua que se infiltra y
la variación que esta pueda generar al nivel freático. Por lo tanto la Guía
Metodológica del SGC recomienda la utilización del método de lluvia escorrentía
del Servicio de Conservación de Suelos (SCS) de los Estados Unidos.
Método Soil Conservation Service (SCS)
Este método es empleado para casos donde se desea calcular la cantidad de
agua de precipitación:
Ec (2)
Dónde: Pe= Escorrentía directa
Pi= Precipitación infiltrada
Para este caso se utilizara la precipitación infiltrada como valor a calcular en
donde la precipitación (P) es un dato obtenido por medio de un registro histórico
lluvias determinado por la estación pluviométrica más cercana que se cuente y la
escorrentía directa (Pe) es un dato obtenido que depende de la cobertura vegetal
de la zona.
17
Convenio Interadministrativo No.430 de 2016. Informe mensual No.23 Octubre de 2018, Bogotá. Pg. 77 18
Servicio Geológico Colombiano, Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa, Bogotá D.C. Colombia. 2015. Pg. 50.
27
Una vez obtenida la precipitación infiltrada (Pi) se determina la variabilidad del
nivel freático de acuerdo al siguiente procedimiento:
1. Determinar un valor promedio de número de curva (CN) de acuerdo al grupo
hidrológico del suelo para condiciones de humedad antecedente normal (CHA II)
como se presenta en la tabla 2.
Se debe tener en cuenta en que grupo de clasificación hidrológica se encuentra la
zona de acuerdo a los siguientes criterios:
Grupo A: Suelos arenosos y limos agregados. Con una capacidad de infiltración
rápida
Grupo B: Suelos franco-arcillosos y franco-arenosos. Con una capacidad de
infiltración moderada
Grupo C: Suelos franco-arcillosos, franco-arenosos, suelos con bajo contenido
orgánico y suelos con alto contenido de arcillas. Con una capacidad de infiltración
lenta.
Grupo D: Suelos arcillosos de origen expansivo. Capacidad de infiltración muy
lenta.
Tabla 3 Número de curva para diferentes usos y grupos hidrológicos de suelo.
Fuente: Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa,
Ministerio de minas y Servicio Geológico colombiano 2015
28
2. Calcular el potencial de retención máxima S:
Ec (3)
Dónde: S= potencial máximo de retención (mm). CN= número de curva.
El potencial de retención máxima obtenido será el valor a utilizar de escorrentía directa. 3. A partir de los registros de precipitación diaria (P), calcular la precipitación
infiltrada en 24 horas (Pi), a partir de la ecuación 2.
4. Realizar un cuadro de los valores diarios de precipitación infiltrada para cada
año calendario del registro y así obtener el valor de precipitación infiltrada total
anual.
5. Calcular la precipitación infiltrada media multianual (x), su desviación estándar
(σ) y su coeficiente de variación (CV).
6. Determinar la variación del nivel freático mediante la siguiente ecuación:
. – –
Ec (4)
Dónde:
Pf20=profundidad del nivel freático asociado a una lluvia de 20 años de periodo de retorno (mm). Pf= Profundidad media del nivel freático en (mm). CVPf= Desviación estándar asignada a la variación del nivel freático en (mm). Ii20=corresponde a la intensidad de la lluvia infiltrada diaria para un periodo de retorno de 20 años en (mm). Con lo anterior se obtiene la variación de la profundidad del nivel freático para un periodo de retorno de 20 años, la cual se puede representar en la siguiente figura 12
29
Figura 12 Representación de la variación del nivel freático
Fuente: Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa,
Ministerio de minas y Servicio Geológico colombiano 2015
6.2.3. Nivel de la amenaza Con la información obtenida en las exploraciones de campo, cobertura vegetal
ensayos de laboratorio y modelos geológicos-geotécnicos, se obtienen secciones
que permiten caracterizar el tipo de suelo y el grado de meteorización de la roca
con capas de materiales y propiedades geotécnicas , que al ser analizados en
diferentes escenarios empleando los factores detonantes se puede obtener
información sobre la condición de estabilidad del terreno visto como las
probabilidades de superficies de falla que se traducen en los factores de seguridad
en cada punto de ubicación en los perfiles del terreno y así establecer el nivel de
amenaza de acuerdo a la siguiente tabla19
Tabla 4 Niveles de amenaza por deslizamiento
Fuente: Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa, Ministerio de minas y Servicio Geológico colombiano 2015
19
Servicio Geológico Colombiano, Guía metodológica para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa, Bogotá D.C. Colombia. 2015. Pg. 60-61
30
6.2.4. Nivel de Alerta (SAT)
De acuerdo a lo estipulado en la guía para la implementación de sistema de alerta
temprana de la Unidad Nacional para la Gestión del Riesgo de Desastres (NGRD)
A partir de la información obtenida se correlaciona los resultados de amenaza y el
monitoreo técnico frecuente que se cuente en la zona de estudio que implementar
el nivel de alerta capaz de tomar acciones oportunas con las entidades y líderes
SAT. Se cuenta con tres niveles de alerta donde cada uno de ellos debe contar
con una descripción de las condiciones de monitoreo y las acciones que se deban
abordar como se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 5 Clasificación del nivel de alerta
Fuente: Guía para la implementación de sistemas de alerta temprana, Unidad Nacional para la gestión del
Riesgo de Desastres, 2016
Adicionalmente se debe implementar un flujo de respuesta para la condición de
alerta roja, donde debe contener la descripción y los pasos a seguir de las
acciones y actividades por parte de las entidades responsables SAT ante una
posible amenaza real 20
20
Unidad Nacional para La Gestión del Riesgo de Desastres. Guía para la implementación de sistemas de alerta temprana, Bogotá, Colombia 2016. Pg. 21
31
Figura 13 Flujo de respuesta de Alerta
Fuente: Guía para la implementación de sistemas de alerta temprana, Unidad Nacional para la Gestión del
Riesgo de Desastres, 2016
6.3. Actualización de las secciones
6.3.1. Zona La Carbonera De acuerdo a la exploración e investigación del suelo y la fotointerpretación de los
ortofotomosaicos de noviembre de 2016, junio de 2017 y noviembre de 2017 se
clasificaron las capas litológicas con sus respectivas propiedades y grado de
meteorización de la roca en las zonas donde se presentan la mayor parte de la
actividad en los procesos de remoción en masa. Con esta información se
establecieron los modelos geológicos actualizados correspondientes a las
secciones D-D y E-E donde se identifican las zonas con los espesores de las
unidades lito-estratigráficas, las cuales estas compuestas por capas de roca, la
formación guaduas que contiene la roca altamente meteorizada (grado I) y
parcialmente meteorizada (grado II), suelo residual, suelos con depósitos aluviales
ó coluviales y por ultimo suelos con depósitos de origen antrópico.21
21
Convenio Interadministrativo No.430 de 2016. Informe mensual No.24 Noviembre de 2018, Bogotá. Pg.44
32
Figura 14 Sector La Carbonera, sección geológica D-D 2018.
Fuente: Informe No.23 Octubre de 2018, convenio interadministrativo 430 de 2016
Figura 15 Sector La Carbonera, sección geológica E-E 2018
Fuente: Informe Octubre No.23 de 2018, convenio interadministrativo 430 de 2016
6.3.2. Zona El Espino Así mismo para la actualización de las secciones A-A, B-B y C-C se realizó un
procedimiento de clasificación litológica similar a los modelos de La Carbonera,
componiéndose por capas de roca, la formación guaduas que contiene la roca
altamente meteorizada (grado I) y parcialmente meteorizada (grado II) donde se
tienen materiales predominantes de tipo Areniscas, Arcillolitas, limolitas y lodolitas.
33
Figura 16 Sector El Espino, Sección geológica A-A 2019
Fuente: Base de datos, convenio interadministrativo 430 de 2016
Figura 17 Sector El Espino, Sección geológica B-B 2019
Fuente: Base de datos, convenio interadministrativo 430 de 2016
34
Figura 18 Sector El Espino, Sección geológica C-C 2019
Fuente: Base de datos, convenio interadministrativo 430 de 2016
35
7. DISEÑO METODOLÓGICO
Figura 19 Diseño metodológico del proyecto.
Fuente: Propia
36
Esta investigación se orienta bajo un enfoque completamente cuantitativo
inductivo en la medida en que los datos recolectados con la instrumentación
instalada y la demás información geológica se disponen para un modelamiento y
análisis matemático de las zonas de deslizamiento.
Dadas las características de la naturaleza del proyecto se ha optado por elegir una
investigación de tipo cuantitativa, dado a que se permite evaluar y contrastar los
datos y resultados obtenidos de investigaciones previas, las cuales son los
sustentos teóricos con los cuales se fundamenta el criterio de aceptación de los
niveles de riesgo y así determinar las metodologías óptimas para plantear las
alternativas y soluciones más prácticas para las zona de Riesgo de Altos de la
Estancia, fundamentándose en los resultados y datos obtenidos por la
instrumentación utilizada en cada campaña.
La metodología empleada consta de varios capítulos de análisis independientes
que pueden ser llevados al mismo tiempo a excepción de la última fase de
modelamiento geotécnico donde se requiere como insumos el modelo geológico y
los parámetros de los materiales.
7.1 Investigación preliminar:
La información requerida inicialmente para este proyecto proviene de los
anteriores trabajos e investigaciones que se han hecho de la zona de
deslizamiento además de la información recolectada en cada una de las
campañas, donde se obtiene información sobre las deformaciones en los
inclinómetros, hallazgos de vertimientos, zonas húmedas, escarpes, y fotografías
aéreas.
7.1.1 Visitas de campo y trabajo realizado con el semillero
Durante el tiempo de vinculación al semillero de investigación UDIC comprendido
entre Mayo del año 2018 y Enero de 2019 se realizaron diferentes actividades
complementarias a las campañas mensuales con el fin de contribuir al desarrollo
de la investigación y la mejora del análisis que se realiza a la información
recolectada.
Mensualmente se organizaban las campañas subdivididas en 5 días repartidos a
lo largo del mes, donde se hacía un recorrido ya establecido para realizar la toma
37
de datos de 3 inclinómetros y la recolección de información o hallazgos que se
encontraran sobre la ruta entre inclinómetros, tales como; la medición de
extensómetros, estado de escarpes, vertimientos y zonas húmedas. Los recorridos
se realizaban entre lunes y viernes a primeras horas de la mañana, esto con el fin
de mitigar un poco el riesgo por inseguridad que se presenta constantemente en la
zona.
Figura 20 Programación de campaña mes de octubre del 2018
Fuente: Propia
Figura 21 Toma de lecturas; altura de escarpe (Izquierda), inclinómetro (Derecha)
Fuente: Propia
38
Al finalizar la campaña del mes se elaboraba el respectivo registro fotográfico
seleccionando las fotos más representativas de la campaña y por medio de un
formulario electrónico se agregaba; fecha, descripción, link donde de la fotografía,
ubicación en coordenadas y link del punto en Google maps donde fue tomada.
Toda la información del formulario queda consignada en una base de datos en
drive, donde se le asigna un número consecutivo a cada fotografía, con el cual
puede llamarse de forma automática, en un documento rotulado junto con la
información que le fue vinculada.
Figura 22 Formulario electrónico para el registro fotográfico
Fuente: Propia
Figura 23 Rotulado del registro fotográfico
Fuente: Propia
39
Después que se realizaban las visitas de campo se hacia el trabajo de oficina para
calcular los vectores y velocidades de movimiento según las mediciones tomadas
en los extensómetros, toda esta información, acompañada del registro fotográfico
fue utilizada como insumo para los informes mensuales que se entregan por parte
de la universidad al IDIGER. Adicionalmente a medida que transcurrían las
campañas y la recolección de información, también se iban adelantando la revisión
de bibliografía y los diferentes análisis que contiene este documento.
7.2 Investigación y Construcción del modelo geológico:
El profesional Geólogo se encarga de interpretar a partir de las exploraciones de
campo, los sondeos y la información existente; la geomorfología, la hidrogeología,
las estructuras, los plegamientos, las fallas y la litología de la zona donde se
presenta el proceso de remoción en masa. Este se convierte en un elemento
indispensable para una correcta interpretación de lo que está sucediendo, además
de permitir la construcción de un modelo digital que facilite la evaluación del
comportamiento geotécnico más aproximado a la situación real de la zona.
7.3 Investigación de las deformaciones horizontales (Inclinometría y extensometría):
Para investigar las deformaciones horizontales se requiere tener instalados
instrumentos como extensómetros e inclinómetros que son las mejores
herramientas para estimar las deformaciones horizontales del terreno. Como
primer paso se hace la instalación un extensómetro en cada uno de los puntos
críticos que se identifican en las primeras inspecciones de campo, de tal forma
que a lo largo de las campañas mensuales se haga el registro de la información y
se lleve la trazabilidad de los movimientos existentes. Las mediciones que se
toman corresponden a las distancias entre cada una de las estacas que componen
el extensómetro y se comparan respecto a las mediciones de la campaña anterior
para definir con las diferencias encontradas un vector de movimiento y la
velocidad del desplazamiento. La utilidad de los extensómetros radica en la
posibilidad de detectar y cuantificar la amplitud de grietas y el desplazamiento de
los bloques en proceso de deslizamiento.
El inclinómetro mide el cambio de inclinación de un tubo que se coloca en una
perforación dentro del talud y de esta manera, se calcula la distribución de los
movimientos laterales. Dentro la zona de deslizamientos se encuentran instalados
15 inclinómetros distribuidos así: 7 en La Carbonera y 8 en El Espino a los cuales
40
se les hace mensualmente la toma de lectura y cálculo de los movimientos. Los
inclinómetros son una herramienta bastante útil para el análisis de un
deslizamiento por la gran cantidad de información que suministran y por ser de
lectura fácil y rápida.
Figura 24 Toma de datos de inclinómetro IUD1 en campañas mensuales.
Fuente: Registro fotográfico campañas mensuales
Figura 25 Inspección de hallazgos, zonas húmedas en campañas mensuales.
Fuente: Registro fotográfico campañas mensuales
7.4 Investigación hidrológica (Aguas lluvias y vertimientos):
La información hidrológica de una zona con procesos de remoción en masa
constituye una de las bases para el análisis de deslizamientos, por el hecho de ser
el agua uno de los detonantes con mayor influencia en estos procesos de
inestabilidad. Para esta investigación se utilizaron los registros de precipitaciones
diarias de la estación pluviométrica de Sierra Morena, por ser esta la más cercana
a la zona de estudio. La metodología utilizada para establecer la variabilidad del
41
nivel freático es la que se encuentra expuesta en la guía metodológica del
Servicio Geológico Colombiano para estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgo
por movimientos en masa, la metodología establece la aplicación del método de
número de curva del S.C.S. anteriormente descrito, donde se calcula la
precipitación infiltrada para cada día con precipitación considerando la humedad
antecedente del suelo, posteriormente se determina la precipitación anual
infiltrada, precipitación media anual infiltrada y el coeficiente de variación para así
poder calcular cual es la variabilidad del nivel freático, tomando como nivel freático
promedio el encontrado en las exploraciones del subsuelo.
Otro componente que se estudió complementariamente a la parte hidrológica de
los deslizamientos es la presencia de los vertimientos y zonas húmedas los cuales
tienen diferentes causas y orígenes tales como: rupturas en las redes de
acueducto y alcantarillado colindantes a la zona de deslizamiento, vertimientos de
aguas residuales de las viviendas en condición de invasión dentro del polígono de
deslizamiento y afloramientos de agua. El estudio se abordó tomando como
muestra algunos de los vertimientos y analizándolos de forma multitemporal con
las ortofotos del 2016 y 2018 donde se evidencia como el paso de los vertimientos
detona la inestabilidad del terreno.
7.5 Investigación geotécnica (Modelación de las secciones y cálculo de FS):
La investigación geotécnica se aborda desde varias perspectivas iniciando por los
sondeos para la exploración del subsuelo seguido de la instalación de los
inclinómetros y la modelación de los taludes.
La fase de la investigación geotécnica se centra en la modelación de los taludes,
que parte de las secciones transversales elaboradas con la interpretación
geológica-estructural que se hizo de la zona. Para la modelación se utiliza el
software Slide 6.0 donde se construye la sección y se asignan parámetros de
Peso unitario, cohesión y ángulo de fricción a cada material, además de ubicar
anclajes que puedan existir, cargas por edificaciones y la ubicación del nivel
freático, todo esto con el fin de simular las condiciones del terreno y aplicar
diferentes metodologías para el cálculo del factores de seguridad que utiliza el
programa tales como Bishop simplificado, Lowe-Karafiath, Janbu simplificado y
Spencer. La modelación comprende 3 condiciones normales, saturadas y con
sismo, posteriormente se realiza el respectivo análisis de los factores de seguridad
y la definición del nivel de amenaza respecto a los resultados obtenidos.
42
8. ANALISIS Y RESULTADOS
8.1 Análisis de inclinometría
La frecuencia con la que se hace el monitoreo a la instrumentación de
inclinometría es mensual con el fin de monitorear el desplazamiento y la
profundidad de plano de falla a la cual ocurre la tasa de movimiento, la
instrumentación está ubicada en la zona de estudio como se muestra en la figura
26
Así mismo, se presentan las tablas de desplazamientos máximos en cada uno de
los inclinómetros instalados donde se reporta la profundidad en metros y el
desplazamiento en centímetros, de esta forma es posible deducir si existe alguna
trazabilidad en el comportamiento del terreno. Adicionalmente este análisis se
realizará dividiendo la instrumentación en dos grupos diferentes: uno para el
deslizamiento de La Carbonera y otro para el deslizamiento de El Espino.
Figura 26 Ubicación de inclinómetros dentro del polígono.
Fuente: Base de datos convenio Interadministrativo No.430 de 2016
43
8.1.1 Instrumentación zona de deslizamiento La Carbonera
Cabeza del deslizamiento (Inclinómetros IUD1-IUD12):
Corresponde a un área de alta a muy alta susceptibilidad, representada en forma
cónica con una franja estrecha y alargada en la parte alta de la ladera la cual se
caracteriza por la presencia de escarpes escalonados que denotan un avance
retrogresivo del movimiento, en el escarpe principal hay presencia de grietas en
dirección Noroeste y perpendiculares a la dirección del deslizamiento las cuales
presentan un mecanismo de falla rotacional en los depósitos coluviales.
Gráfico 2 Desplazamientos máximos por campaña IUD1 y IUD12
Fuente: Propia.
De acuerdo a la información obtenida en las mediciones del Inclinómetro IUD1 se
evidencia que no presento un desplazamiento significativo sino hasta octubre de
2018 donde hubo un movimiento de 0,83 cm a 6 m de profundidad respecto a la
línea base y que sale del rango de medición de tolerancia del equipo que es de 0,7
cm. Los datos del inclinómetro IUD12 muestran un desplazamiento más
significativo a 1,5 m de profundidad con un máximo de 1,5 cm en la campaña del
mes de julio y con mediciones posteriores que se mantienen constantes o muy
cercanas al valor de desplazamiento máximo. A nivel general no se observa un
comportamiento predominante que genere alerta en los desplazamientos
detectados en la cabecera del deslizamiento de La Carbonera.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
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1.6
May
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01
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20
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20
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01
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s m
áxim
os (
cm
)
Campañas (mes)
IUD-1
IUD-12
44
Cuerpo del deslizamiento (I-6, IUD14, IUD13, IUD2):
Esta zona posee características contrastantes en el deslizamiento distinguiéndose
dos sub-zonas: cuerpo izquierdo y cuerpo derecho. El cuerpo izquierdo (IUD13,
IUD2).- Se caracteriza por su complejidad morfológica y morfodinámica, en el cual
se presenta una dirección predominante del movimiento en dirección Noreste y
una alta densidad de grietas orientadas transversal y longitudinalmente a la
dirección del movimiento. La distribución y geometría de las grietas evidencia un
movimiento principal de tipo rotacional con la presencia de flujos superficiales
favorecidos por los flujos sub-superficiales y de infiltración en los materiales
blandos, alterados y permeables.22 El cuerpo derecho (I-6, IUD14), presenta una
alta modificación de su dinámica por intervención de origen antrópico que retiró
gran parte del material deslizado dejando prácticamente el nivel de roca. Allí las
grietas en la parte superior son escasas y en dirección transversal al movimiento,
y en la parte inferior se presentan grietas longitudinales.
Gráfico 3 Desplazamientos máximos por campaña I-06, IUD2, IUD13 Y IUD14
Fuente: Propia
El inclinómetro I-06 reporta unos desplazamientos máximos hasta los 5,5 m de
profundidad de los cuales se destaca el desplazamiento del mes de mayo del
2018 con 1,14 cm a los 3,5 metros de profundidad, a partir de allí y hasta el mes
de septiembre fue disminuyendo gradualmente la magnitud del desplazamiento. El
inclinómetro IUD14 perteneciente al cuerpo izquierdo del desplazamiento reporta
deslazamientos a los 6 m, 6,5 m y 15 m de profundidad con un valor máximo de
22
Convenio Interadministrativo No.430 de 2016. Informe mensual No.23 Octubre de 2018, Bogotá. Pg.66
0
0.2
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(cm
)
Campañas (mes)
I-06
IUD-2
IUD-13
IUD-14
45
apenas 0,13 cm los cual está muy por debajo del nivel de precisión del equipo de
medición e indica un comportamiento casi estático del terreno. En el cuerpo
derecho para el inclinómetro IUD13 se aprecia que los desplazamientos
detectados son muy superficiales fueron creciendo levemente desde septiembre a
0,5 m de profundidad. El inclinómetro IUD2 que se encuentra un poco más abajo
en el cuerpo del deslizamiento no reporto mediciones en los meses de febrero y
marzo debido a que se encontraban obstruidos y fueron despejados hasta el mes
de abril donde sobresale notoriamente respecto a los máximos reportados de
enero del 2018 hacia atrás, inicialmente se pensó que el desplazamiento había
sido afectado por los trabajos para destapar el inclinómetro pero en los meses
posteriores se evidencia que el movimiento continua aumentando levemente y a
una profundidad de 9 m.
Pie del deslizamiento (IUD3 y IUD18):
Se presenta bajo el cuerpo izquierdo y se caracteriza por desarrollar una
morfología más suave e irregular con la presencia de grietas, pero en menor
densidad que el cuerpo izquierdo. En su parte alta presenta un movimiento
rotacional y en su parte baja planar. Estos inclinómetros se encuentran
proyectados con el fin de mejorar el monitoreo al deslizamiento y también para
poder mejorar con la perforación la información litológica de este sector.
Inclinómetro IUD8 Sector residencial Santa Viviana:
Este inclinómetro se encuentra ubicado en el límite del polígono de deslizamiento
y arriba del sector de La Carbonera dentro de una zona residencial.
Gráfico 4 Desplazamientos máximos por campaña IUD8.
Fuente: propia
Los desplazamientos máximos reportados ocurren principalmente a una
profundidad de 10,5 m con una magnitud de 1,5 cm y que ha tenido un
0 0.2 0.4 0.6 0.8
1 1.2 1.4 1.6
De
sp
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mire
nto
s
má
xim
os (
cm
)
Campañas (mes)
IUD-8
46
comportamiento de aumento gradual desde la primera campaña, representando
un ligero movimiento pero manteniéndose aún dentro del margen de aceptación.
8.1.2 Instrumentación zona de deslizamiento El Espino
Cabeza del deslizamiento (Inclinómetros IUD4, IUD9):
Corresponde a una susceptibilidad alta en el sector, los deslizamientos que se
pueden presentar se caracterizan de tipo complejo debido a que se desarrollan
como un movimiento combinado de tipo planar y traslacional que se da entre la
superficie del horizonte de la roca moderadamente meteorizada de la Formación
Guaduas y la intersección con una zona de falla perpendicular a la dirección de las
capas. Las grietas en este sector presentan longitudes entre 50 a 70 metros
paralelas a la dirección de la pendiente23.
A continuación se mencionan las campañas realizadas con las lecturas de
desplazamientos máximos de la instrumentación ubicada en la cabeza del
deslizamiento El Espino:
Gráfico 5 Desplazamientos máximos por campaña IUD4 y IUD9
Fuente: Propia
La instalación del Inclinómetro IUD9 se inició en el mes de Mayo de 2018 en la
cabeza del deslizamiento El Espino, con una profundidad útil de 20 m. reporta
unos desplazamientos máximos de 0,19 cm a la profundidad de 1 m y una tasa
23
Convenio Interadministrativo No.430 de 2016. Informe mensual No.23 Octubre de 2018, Bogotá. Pg.65
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20
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01
8
Despla
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irento
s m
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cm
)
Campañas (mes)
IUD-9
IUD-4
47
promedio de movimiento de 0.06 cm/mes considerando que durante el período de
junio a Noviembre del 2018 no se observan movimientos significativos. Por otra
parte el Inclinómetro IUD4 se instaló en Abril de 2017 alcanzando un
desplazamiento máximo de 1,07 cm a 1 m de profundidad y con tendencia de
aumento por encima de la tolerancia, dichos movimientos se dan a causa de las
obras que se adelantan del parque Altos de La Estancia.
Cuerpo del deslizamiento (IUD5, IUD6, IUD10, IUD11):
Esta zona intermedia se caracteriza por la activación de varios escarpes en donde
se identifican tres subzonas: cuerpo izquierdo, cuerpo central y cuerpo derecho. El
cuerpo izquierdo en donde se ubican los Inclinómetros IUD10 y IUD11 presenta
una alta densidad de grietas en varias direcciones, el mecanismo de movimiento
presente en esta zona es de tipo planar y se da principalmente entre la superficie
de contacto del depósito coluvial y la roca altamente meteorizada. El cuerpo
central donde se encuentra el Inclinómetro IUD5 presenta un movimiento lento en
forma rotacional con alta densidad de grietas de forma semicircular en dirección
Noreste. En el cuerpo derecho se ubica el Inclinómetro IUD 6, esta zona se
caracteriza por presentar grietas de baja densidad y con una forma lineal paralelas
a la ladera en donde su movimiento principal se orienta en la dirección Noreste,
evidenciando escarpes sobre los depósitos aluviales de la quebrada Los
Rosales.24
A continuación se mencionan las campañas realizadas con las lecturas de
desplazamientos máximos de la instrumentación ubicada en el cuerpo del
deslizamiento El Espino:
24
Convenio Interadministrativo No.430 de 2016. Informe mensual No.23 Octubre de 2018, Bogotá. Pg.66
48
Gráfico 6 Desplazamientos máximos por campaña IUD5, IUD6, IUD10, IUD11
Fuente: propia.
A partir del gráfico 6 se evidencia que en el cuerpo izquierdo denotado por los
Inclinómetros IUD10 y IUD11 presentan desplazamientos máximos de 0,58 cm y
0,43 cm a profundidades de 11,5 m y 8,5 m respectivamente con variaciones poco
significativas y encontrándose dentro del nivel de tolerancia del equipo. En el
cuerpo central el Inclinómetro IUD5 muestra desplazamientos máximos de 0,66
cm y 0,67 cm para profundidades de 0,5 m y 17,5 m respectivamente,
manteniendo valores estables en los meses subsiguientes, para la campaña del
mes de Septiembre los Inclinómetro IUD5 y IUD10 no presentan datos puesto que
durante este periodo no fue posible la toma de lecturas por problemas de
seguridad. En cuanto al cuerpo izquierdo del deslizamiento para el Inclinómetro
IUD 6 se tiene un desplazamiento máximo de 0,77 cm a una profundidad de 16 m
con tendencia en aumento respecto a las campañas de los meses anteriores. Con
lo anterior se determina que las lecturas presentadas en las campañas mensuales
de los años 2017 y 2018 para el cuerpo del deslizamiento El Espino muestran
valores admisibles por lo cual los movimientos de tierra registrados no son
significativos hasta la fecha.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
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cm
)
Campañas (mes)
IUD-5
IUD-6
IUD-10
IUD-11
49
Pie del deslizamiento (IUD15):
La zona presenta movimientos superficiales de bloques representados por
deslizamientos menores con mecanismos de falla tipo rotacional y planar y en la
parte más baja del pie presenta movimientos más lentos de tipo reptación. A
continuación en el gráfico 7 se muestran las campañas realizadas con las lecturas
de desplazamientos máximos de la instrumentación ubicada en la zona:
Gráfico 7 Desplazamientos máximos por campaña IUD15
Fuente: Propia
Su instalación se inició en el mes de Mayo del 2018, cuenta con una profundidad
útil de 24 m. A partir de los datos obtenidos se observan desplazamientos
máximos de 0,49 cm y de 0,32 cm para profundidades de 1 m y 0.5 m
respectivamente, estos valores muestran una tendencia de aumento a partir de la
campaña inicial del mes de Julio de 2018 pero aún sin mostrar una variación
significativa, encontrándose dentro de la tolerancia establecida por el equipo de
medición.
Inclinómetro IUD7 Barrio residencial El Espino:
Este Inclinómetro se encuentra ubicado en el límite del polígono de deslizamiento
en la parte sur del sector de El Espino dentro de una zona residencial. A
continuación en el gráfico 8 se mencionan las campañas realizadas con las
lecturas de desplazamientos máximos de la instrumentación ubicada en la zona:
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
Jun 2018 Jul 2018 Ago2018 Sep 2018 Oct 2018 Nov 2018 De
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cm
)
Campañas (mes)
IUD-15
50
Gráfico 8 Desplazamientos máximos por campaña IUD7
Fuente: Propia.
Los desplazamientos máximos reportados ocurren a profundidades de 5,5 m y 0,5
m con lecturas de 0,62 cm y 0,49 cm con pequeñas variaciones a lo largo de las
campañas entre los años 2017 y 2018, como tal estos desplazamientos no
representan un movimiento significativo en el terreno.
8.2 Control y monitoreo de escarpes Dentro del monitoreo también se tienen varios puntos de control con
extensómetros compuestos por estacas de madera las cuales se ubican en tres de
los escarpes activos presentados principalmente en la zona de deslizamiento de
La Carbonera. La frecuencia con la que se hace el monitoreo a la instrumentación
de extensometría es llevada a cabo mensualmente al igual que las campañas de
control de inclinometría y tiene como finalidad medir los movimientos superficiales
y los cambios de amplitud que se den en las grietas.
Así mismo, se presentan imágenes obtenidas a partir de vuelos fotogramétricos
hechos durante el período de estudio, tabla con la estimación de volúmenes de
suelo movilizado obtenidos con los datos recogidos en campo y con la aplicación
de la ecuación Ec 1 como se observa en la tabla 5, adicionalmente se lleva a cabo
un control de grietas de los escarpes principales conteniendo información de
desplazamientos, variaciones, tasas de movimiento superficiales en cada uno de
los extensómetros instalados (anexos 7 al 9), con el fin de brindar una trazabilidad
en el comportamiento del terreno.
0
0.1
0.2
0.3
0.4
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(cm
)
Campañas (mes)
IUD-7
51
Tabla 6 Volúmenes de desplazamiento Escarpes potencialmente inestables.
Escarpe Longitud
Perimetral 2016 (m)
Longitud Perimetral 2018 (m)
Largo (m)
Ancho (m)
Profundidad (m)
Factor de expansión
Volumen movilizado 2018 (mᶟ)
1.1 37.01 37.58 15.68 35.94 2.30 1.20 814.39
1.2 5.19 35.16 25.63 31.52 2.20 1.20 1116.70
2 62.44 67.05 38.18 53.85 2.30 1.20 2971.19
3 22.95 29.17 4.92 28.5 2.20 1.20 193.83
4 0 31.78 13.82 17.87 2.40 1.20 372.41
5.1 10.2 18.5 12.68 16.94 2.30 1.20 310.41
5.2 14.90 19 5.83 19.22 2.30 1.20 161.93
9 13.62 14.68 8.46 13.28 2.80 1.20 197.65
Total 6138.52
Fuente: Propia
Escarpe EC1:
Este escarpe se localiza en la zona media del deslizamiento La Carbonera, desde
enero del año 2017 se identificó el proceso de inestabilidad demarcando un
escape principal a lo largo de la periferia, con la ayuda de las ortofotos se puede
contrastar el avance retrogresivo que ha llevado desde entonces hasta el último
vuelo fotogramétrico correspondiente al mes de Agosto del 2018 como se muestra
en la siguiente figura:
Figura 27 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC1
Escarpe 1
Diciembre de 2016 Agosto de 2018
Fuente: Base de datos Ortofotomosaico 2016 y 2018, convenio interadministrativo No.
430 de 2016
52
Comparando las fotografías es evidente el aumento en la longitud perimetral del
escarpe extendiéndose hacia el norte unos 30,55 m lo cual es equivalente a un 72
% de aumento respecto a diciembre del 2016.Para calcular del volumen
movilizado se decidió dividir el proceso en dos movimientos con el fin de obtener
una mejor aproximación al volumen real de material movilizado que sumado da un
total de 1931,09 m³.
En este escarpe se tiene instalado un extensómetro desde mayo del 2017 con el
cual se han tomado mediciones mensuales y se han calculado los
desplazamientos y las velocidades del movimiento arrojando un desplazamiento
mensual promedio de 981,68 mm y una velocidad promedio de 2,43 mm/día (ver
anexo 7).
Escarpe EC2:
Este escarpe al igual que el Escarpe EC1 se localiza en la zona media de La
Carbonera por encima de la terraza 2 (Berma), en el mes de enero de 2017 con
ayuda del primer vuelo fotogramétrico realizado se evidencia el proceso de
inestabilidad demarcando un escape principal, a partir de entonces se lleva un
registro por medio de ortofotos con el fin de llevar una trazabilidad al avance
retrogresivo como se muestra en la siguiente figura:
Figura 28 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC2
Escarpe 2
Diciembre de 2016 Agosto de 2018
Fuente: Base de datos Ortofotomosaicos 2016 y 2018, convenio interadministrativo No.
430 de 2016
Como se evidencia en la comparación de las fotografías aéreas la longitud
perimetral del escarpe principal tuvo un aumento de aproximadamente 7%
pasando de 62,44 m a 67,05 m en un periodo de 20 meses. El volumen de
53
material movilizado tiene un avance retrogresivo de aproximadamente 2971,19 m³
de acuerdo a la imagen del periodo de Agosto de 2018, observándose un
deslizamiento de tipo rotacional y de forma cóncava.
Para este escarpe se tuvo instalado un extensómetro horizontal compuesto de
estacas de madera con dos periodos de trazabilidad correspondientes a los meses
de Mayo a Septiembre de 2017 y de Diciembre a Julio de 2018 siendo este último
el más relevante en las mediciones presentadas, obteniendo datos de
desplazamiento promedio mensual de 99.75 mm y una velocidad 1.32 mm/día (ver
anexo 8). Para el segundo semestre del 2018 no fue posible continuar con el
control de extensometría en este escarpe debido a que fueron robadas las estacas
que se habían instalado.
Escarpe EC3:
Este escarpe se ubica en la zona norte de la parte media del deslizamiento de La
Carbonera, sobre el borde de una de las obras de drenaje que atraviesan el
polígono. Desde enero del año 2017 se identificó el proceso de inestabilidad
demarcando un escape principal a lo largo de la periferia, con la ayuda de las
ortofotos se puede contrastar el avance retrogresivo que ha llevado desde
entonces hasta el último vuelo fotogramétrico correspondiente al mes de Agosto
del 2018 como se muestra en la siguiente ilustración:
Figura 29 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC3
Escarpe 3
Diciembre de 2016 Agosto de 2018
Fuente: Base de datos Ortofotomosaicos 2016 y 2018, convenio interadministrativo No. 430 de
2016
Analizando las fotografías se observa un escurrimiento del material sobre la curva
del canal, tapándolo casi por completo, además de un aumento del perímetro del
escarpe hacia el sur de aproximadamente de 6,22 m equivalente a un 27% más
respecto a la longitud en el año 2016. El volumen inestable según las mediciones
54
del año 2018 se estima que es de 193,83 m³. En este punto no se instalaron
extensómetros.
Escarpe EC4:
Este escarpe se ubica en la zona sur de la parte media del deslizamiento de La
Carbonera, sobre el borde de una de las obras de drenaje que atraviesan el
polígono. Desde Agosto del año 2017 se identificó el proceso de inestabilidad
demarcando un escape principal a lo largo de la periferia, por ello en la fotografía
del 2016 aún no se evidencia la existencia de este escarpe pero con la ayuda de
las ortofotos se puede contrastar la magnitud el avance retrogresivo que ha
llevado desde entonces hasta el último vuelo fotogramétrico correspondiente al
mes de Agosto del 2018 como se muestra en la siguiente ilustración:
Figura 30 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC4
Escarpe 4
Diciembre de 2016 Agosto de 2018
Fuente: Base de datos Ortofotomosaicos 2016 y 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
Como se explicó anteriormente no se denotaba una longitud de escarpe principal
para el momento en que se tomó la primera fotografía en diciembre del 2016, este
escarpe está asociado a un vertimiento de aguas residuales desde la parte alta de
La Carbonera y que escurrió hasta esta zona saturándola e inestabilizando el
terreno. El volumen inestable calculado se estima según las mediciones del 2018
que es de 372,41 m³. Sobre este punto no se tienen instalados extensómetros.
55
Escarpe EC5:
Este escarpe está localizado en el cuerpo intermedio del deslizamiento La
Carbonera sobre la Berma que compone la terraza 1. Desde diciembre del 2017
se identificó un proceso de inestabilidad demarcando una serie de tres escarpes
independientes (EC5.1, 5.2 y 5.3) a lo largo de la periferia como se evidencia en la
ortofoto del año 2016, que contrastándola con la imagen del año 2018 dichos
escarpes se fueron uniendo a medida que aumentaba su avance retrogresivo
formando así un solo escarpe principal como se muestra en las figuras 31 y 32.
Figura 31 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC5.1
Escarpe 5.1 Diciembre de 2016 Agosto de 2018
Fuente: Base de datos Ortofotomosaico 2016 y 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
Figura 32 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC5.2 y EC5.3
Escarpes 5.2 y 5.3
Diciembre de 2016 Agosto de 2018
Fuente Base de datos Ortofotomosaicos 2016 y 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
56
Como se evidencia en la comparación de las fotografías aéreas la longitud perimetral del escarpe EC5.1 tuvo un aumento de aproximadamente 81.37% pasando de 10,2 m a 18,5 m en un periodo de 20 meses, por otra parte los escarpes EC5.2 y EC 5.3 aumentaron su longitud cerca de un 27.52% y 87.41% aproximadamente pasando de valores de 10,2 m a 18,5 m y de 14,30 m a 26,89 m respectivamente. Cabe aclarar que el escarpe EC5.3 no se presenta movimiento de masa deslizada por lo tanto el volumen de material movilizado está dado por los Escarpes EC5.1 y EC5.2 con un valor total de 310,41 m³ y 161,93 m³ respectivamente a Agosto de 2018, observándose un movimiento de tipo rotacional y de forma cóncava al igual que el Escarpe EC2. Se tuvo instalado un extensómetro horizontal en el escarpe EC 5.1 compuesto de estacas de madera con un periodo de trazabilidad correspondientes a los meses de Diciembre de 2017 a Octubre de 2018, obteniendo datos de desplazamiento promedio mensual de 92.11 mm y una velocidad 1.16 mm/día (ver anexo 9).
Escarpe EC9:
Este escarpe se ubica en la parte media del deslizamiento de La Carbonera, sobre
el borde de la obra de drenaje terraza 2 que atraviesa el polígono. Desde
Diciembre del año 2016 se identificó el proceso de inestabilidad demarcando un
escape principal a lo largo de la periferia, pero sin indicios de deslizamiento de su
masa de suelo como se muestra en la fotografía del 2016, el avance retrogresivo
que ha llevado desde entonces ocasionó un desplazamiento en su masa cómo se
observa en el vuelo fotogramétrico correspondiente al mes de Agosto del 2018 de
la siguiente figura:
Figura 33 Imagen multitemporal de avance retrogresivo Escarpe EC9
Escarpe 9
Diciembre de 2016 Agosto de 2018
Fuente: Base de datos Ortofotomosaicos 2016 y 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
57
Analizando las fotografías se observa un escurrimiento del material de tipo rotacional sobre la curva de la cuneta, tapándolo casi por completo, además de un aumento del perímetro del escarpe de aproximadamente un 7.78% más respecto a la longitud en el año 2016. El volumen inestable según las mediciones del año 2018 se estima que es de 197,65 m³. En este punto no se instalaron extensómetros además que se encuentra en la zona de influencia del inclinómetro IUD 2.
8.3 Análisis de lluvias
En un trabajo previo del año 2017 sobre los deslizamientos de altos de la Estancia
titulado: “Seguimiento y análisis de los procesos de instrumentación para el
monitoreo y control geotécnico del fenómeno de remoción en masa del sector
altos de est ci ” de Ces Y y J than Torres, se analizó el régimen de
lluvias en la zona para determinar con el método de Pradel y Raad si existe una
precipitación que tenga la intensidad capaz de lograr saturar el suelo
completamente hasta un nivel de frente húmedo y como resultado se obtuvo que
no existe según los registros una intensidad que genere dicha saturación. Como
complemento al análisis de lluvias en la zona, se calculó el rango de fluctuación
del nivel freático aplicando la metodología SCS que expone la guía metodológica
del servicio geológico colombiano.
Inicialmente se deben cuantificar las áreas de cada tipo de cobertura vegetal
presente en la zona de deslizamiento y establecer su participación porcentual
respecto al área total.
Tabla 7 Porcentaje de participación por área de cobertura vegetal
Cobertura vegetal Área total (m2) Área total
(km2) % Participación
Afloramientos rocosos y/o escarpes 6690,428 0,007 0,721%
Arbustales 38747,382 0,039 4,177%
Áreas mayormente alteradas 299420,175 0,299 32,275%
Áreas urbanas 198440,519 0,198 21,390%
Canal fluvial 7817,689 0,008 0,843%
Herbazales 53622,209 0,054 5,780%
Pastos limpios 77568,452 0,078 8,361%
Vegetación secundaria 20944,180 0,021 2,258%
Zonas desnudas, sin o con poca vegetación 224473,486 0,224 24,196%
Área total Altos de la Estancia 927724,521 0,928 100,0% Fuente: Propia
58
Con los registros de las precipitaciones (Ver anexo 5) que se tienen en la zona
desde el año 2000 se identifica el periodo de mayores precipitaciones y se calcula
el dato de humedad antecedente que para el caso es de 62.6 mm presentado en
la siguiente tabla:
Tabla 8 Humedad antecedente Año de mayor precipitación
Abril del 2010
Día Pp (mm)
10 18,4
11 14
12 7,1
13 3,4
14 19,7
Suma 62,6 Fuente: Propia
Con el valor encontrado anteriormente se determina una condición antecedente CAH III de acuerdo a los parámetros establecidos en la siguiente tabla:
Tabla 9 Clasificación de condición de humedad de antecedente.
Fuente: Chow Ven Te. Maidment, Mays L. Appled Hidrology. 1988
Con las características del suelo de la zona se clasifica este en uno de los grupos
hidrológicos que especifica el método en la siguiente tabla:
Tabla 10 Clasificación de Grupo hidrológico de suelo por Textura
Fuente: www.aguaysig.com
59
Posteriormente se asignan los valores de numero de curva CN según la tabla 2, a
los cuales se les debe realizar la respectiva corrección para condición antecedente
de humedad III y finalmente se calcula el número de curva ponderado para toda la
zona de deslizamiento multiplicando el porcentaje de participación del área por el
CN, dato que se requiere para poder calcular el potencial máximo de retención (S).
Tabla 11 Número de curva de la zona Altos de La Estancia
Cobertura vegetal CN C II CN C III C%
Afloramientos rocosos y/o escarpes 94 97,30 0,7
Arbustales 60,00 77,53 3,2
Áreas mayormente alteradas 83,00 91,82 29,6
Áreas urbanas 78,00 89,08 19,1
Canal fluvial 100,00 100,00 0,8
Herbazales 61,00 78,25 4,5
Pastos limpios 78,00 89,08 7,4
Vegetación secundaria 68,00 83,01 1,9
Zonas desnudas, sin o con poca vegetación 78,00 89,08 21,6
CN Ponderado 88,9 Fuente: Propia
El potencial de retención máxima es de 31,81 mm, ahora se emplea este valor
para calcular la precipitación infiltrada según los registros de precipitación diarios,
con los que se construirá un cuadro de acumulado anual (ver anexo 6) para aplicar
un tratamiento estadístico que determine el coeficiente de variación que es el dato
que requiere la ecuación Ec 4 para estimar la profundidad del nivel freático
asociado a una lluvia de 20 años de periodo de retorno.
Tabla 12 Resumen estadístico, datos Precipitación infiltrada multianual
Media 463,07
Error típico 31,41
Mediana 424,41
Desviación estándar 133,27
Varianza de la muestra 17762,86
Rango 516,95
Mínimo 223,66
Máximo 740,62
CV 0,287 Fuente: Propia
El resultado que se obtiene es de una variación del nivel freático de tan solo 44,14
mm y profundidades de nivel freático promedio de 3.5 m lo que indica que las
60
precipitaciones no son un detonante predominante en fenómeno de remoción en
masa de Altos de La Estancia y que las zonas húmedas e inestables se deben a
factores detonantes diferentes a las lluvias.
8.4 Análisis de zonas húmedas producto de vertimientos como factores
detonantes
Es pertinente para determinar el nivel de amenaza de los movimientos de
remoción en masa en Altos de La Estancia prestar atención a los vertimientos de
alcantarillados sanitarios y pluviales además conexiones ilegales y defectuosas de
agua potable que persisten dentro de la zona ya que hoy en día contribuyen
significativamente en los procesos de inestabilidad al aumentar la presión de poros
y reducir la resistencia al corte del suelo con lo que también disminuye el factor de
seguridad. Como ejemplo de lo anterior se exhiben los efectos que han
desarrollado los principales puntos de vertimientos los cuales se han identificado
como zonas húmedas permanentes donde se evidencia la saturación del suelo
con el aumento de la cobertura vegetal, nivel de pigmentación verdosa y en
algunas partes cambios en la topografía causados por los deslizamientos. En la
figura 34 se muestran las principales zonas húmedas por vertimientos que se han
identificado en las campañas mensuales de monitoreo. Adicionalmente con ayuda
del software ArcGis 10.1 y el ortofotomosaico del mes de Agosto del 2018 se
obtuvieron valores aproximados de las áreas húmedas como se presenta en la
tabla 12.
61
Figura 34 Principales zonas húmedas Altos de La Estancia
Fuente: Base de datos Convenio Interadministrativo No.430 de 2016.
Tabla 13 Áreas húmedas por punto de vertimiento
Zona Húmeda
Subzona Húmeda
Área húmeda (m²)
Z1 Z1 4034.13
Z2 Z2 4380.32
Z3 Z3.1 1168.01
Z3.2 1326.36
Z4 Z4.1 7000.10
Z4.2 2269.34
total 20178.25 Fuente: Propia
Zona húmeda 1
Esta zona húmeda es ocasionada por el vertimiento V12 como consecuencia de la
ruptura de un pozo de aguas negras ubicado en la zona suroriental de la cabeza
de deslizamiento de La Carbonera como se evidencia en la figura 35 el cual
produjo un aumento considerable de la cobertura vegetal y la inestabilidad del
terreno aumentando la presión de poros que conlleva a la reducción de la
62
resistencia al corte lo cual generó el escarpe EC4. El área que cubre este
vertimiento es de aproximadamente de 4034,13 m² y para el mes de noviembre
del 2018 fue controlada la fuga por la empresa de acueducto después de haber
reparado el pozo afectado.
Figura 35 Zona húmeda 1 por vertimiento V12, La Carbonera
Fuente: Base de datos Ortofotomosaico 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
Zona húmeda 2
Se ubica en la zona central de la cabeza de deslizamiento de La Carbonera entre
las zonas húmedas 1 y 3 pasando a pocos metros de donde se encuentra ubicado
el inclinómetro IUD14, es generado por el rebosamiento en un pozo de
alcantarillado sanitario V7. El vertimiento permanece con flujo de agua que satura
la zona y genera un aumento en la cobertura vegetal con tonos oscuros de
pigmentación verdosa como se evidencia en la siguiente ilustración:
V12
63
Figura 36 Zona húmeda 2 por vertimiento V7 , La Carbonera
Fuente: Base de datos Ortofotomosaico 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
El área que cubre este vertimiento es de aproximadamente de 4380,32 m² y para
el mes de noviembre del 2018 se mantiene activo.
Zona húmeda 3
Se ubica en la zona central de la cabeza de deslizamiento de La Carbonera y es
generado por la fuga en un pozo de alcantarillado sanitario V6 (subzona húmeda
3.1) y la falla en una conexión de agua V10 (subzona húmeda 3.2) como se
evidencia en la figura 37. Los vertimientos permanecen con escorrentía sobre el
terreno y la saturación de algunas zonas como el área circundante al inclinómetro
IUD-1, a lo largo del vertimiento se observa vegetación con pigmentación verde
oscura y pastos bastante densos que crecen con gran velocidad. Esto también
podría verse como una consecuencia del agua que utilizan los habitantes dentro
del polígono para el uso de cultivos presentes en la parte superior de esta zona
húmeda. El área de influencia del vertimiento del pozo V6 es aproximadamente de
1168.01 m², para el caso de la conexión de agua errada V10 el área húmeda
generada tiene una cobertura de aproximadamente 1326.36 m². La zona húmeda
se encuentra en constante saturación ya que dichos vertimientos se encuentran
activos a la fecha.
V7
64
Figura 37 Zona húmeda 3 por vertimientos V6 y V10, La Carbonera
Fuente: Base de datos Ortofotomosaico 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
Zona húmeda 4
Se encuentra ubicado en el sector noroccidental de El Espino abarcando buena
parte de la cabeza de deslizamiento. Esta zona húmeda se compone a su vez de
dos subzonas, la subzona 4.1 conformada por la aparente ruptura de un canal de
aguas lluvias A9 en el perímetro superior del polígono y el otro es la salida
importante de agua A4 de una caja de inspección un poco más abajo del punto
anterior como se evidencia en la figura 38, estos flujos de agua posteriormente
confluyen conformando un caudal considerable que ha saturado el suelo de tal
forma que en algunas zonas se han formado especies de colchones de agua. Por
otra parte en la subzona 4.2 el crecimiento de los asentamientos humanos
ilegales que se han llevado a cabo desde Diciembre del 2016 genera vertimientos
de aguas residuales V13 que se extiende a lo largo de la zona hasta llegar a la
quebrada Santa Rita donde finalmente escurre como se observa en la figura 39.
V10
V6
65
Figura 38 Zona húmeda 4.1 por vertimientos A4 y A9, El Espino
Fuente: Base de datos Ortofotomosaico 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
Figura 39 Zona húmeda 4.1 por vertimiento V13, El Espino
Fuente: Base de datos Ortofotomosaico 2018, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
El área de esta zona húmeda es de 9269,44 m² del cual un 75.52% corresponde a
los flujos de agua generados por los puntos de vertimientos A9 y A4 y el 24.48%
restante corresponde al vertimiento V13, para noviembre de 2018 aún se
encuentran activos.
A4
A9
V13
66
8.5 Análisis de la modelación y obtención de factores de seguridad
La zona Altos de la Estancia se compone de cinco secciones transversales, de las
cuales dos corresponden a la zona de deslizamiento La carbonera en donde se
cuenta con modelos geológicos actualizados en cuanto a la estructura de las
capas al 2018 y las tres restantes correspondientes a la zona de deslizamiento El
Espino que serán tomadas en base a los modelos geológicos anteriores debido a
que a la fecha aún no se dispone de los modelos actualizados como se explicó
anteriormente.
Figura 40 Ubicación de modelos geológicos-geotécnicos, Altos de La Estancia.
Fuente: Informe mensual, convenio interadministrativo No. 430 de 2016
Por otra parte se utilizará la ayuda del software Slide 6.0 para el modelamiento y la
interpretación del análisis de estabilidad de los modelos anteriormente descritos,
este programa permitirá utilizar tres métodos de análisis de estabilidad, los cuales
son:
Método Bishop simplicado.
Método Janbu simplificado.
Método de Spencer.
67
Es importante aclarar que los análisis serán tomados en base al resultado del FS
arrojado por el método Janbu simplificado el cual utiliza la teoría de equilibrio
límite, donde emplea un equilibrio entre las fuerzas actuantes y las fuerzas
resistentes25, situación que se adecua a las condiciones actuales en la zona de
estudio, principalmente en La Carbonera en donde se encuentran la mayoría de
movimientos activos.
Una vez obtenidas las secciones a nivel de capa geológica, se delimitan las zonas
con ayuda de la estratificación del suelo para obtener los materiales que
componen cada capa y así asignarles parámetros de resistencia, ángulo de
fricción (ø) y Cohesión (C). Estos datos son obtenidos mediante los resultados de
laboratorio realizados en la campaña del año 2017.
La modelación para cada una de las secciones Se lleva a cabo de tres posibles
condiciones, la primera en condición normal donde se modela la sección con
obras de contención existentes, cargas uniformes en la superficie donde existen
las viviendas y nivel freático, la segunda condición con sismo donde se le asigna
la aceleración pico efectiva de la zona a la condición normal y por ultima la tercera
condición en donde se supone una saturación del suelo , es decir cotas de nivel
freático iguales a las cotas de la superficie del terreno.
Para obtener los valores de los parámetros de respuesta sísmica, teniendo en
cuenta ubicación de la zona de estudio se cataloga como cerros y de acuerdo al
Decreto 523 de 2010 para el caso de edificaciones existentes se obtiene los
coeficientes que se presentan en la siguiente tabla:
25
SANHUEZA PLAZA,C. RODRIGUEZ CIFUENTES, L. Análisis comparativo de métodos de cálculo de estabilidad de taludes finitos aplicados a laderas naturales, En: Revista de la construcción, Chile, Vol.12 No 1 -2013, P 17-29.
68
Tabla 14 Parámetros de respuesta sísmica por zona
Fuente: Decreto 523 de 2010, Microzonificación sísmica de Bogotá D.C Alcaldía Mayor de Bogotá D.C
Puesto que la zona se encuentra en un suelo de tipo Cerros se obtiene un valor de
la aceleración pico efectivo horizontal de 0.16g que será el parámetro de entrada
en la modelación con sismo como condición para todas las secciones
transversales.
Al obtener los valores del FS de cada modelo geológico-geotécnico, de acuerdo a
la tabla 13 se determina su clasificación con el fin de establecer el nivel de
amenaza por deslizamiento en cada una de las condiciones descritas
anteriormente
8.5.1 Zona de deslizamiento El Espino
En esta zona se encuentran ubicados los modelos geológicos-geotécnicos
correspondientes a las secciones A-A, B-B y C-C, dichas secciones están
conformadas por igual cantidad de capas y materiales a lo largo de su dirección
longitudinal es decir que la zona de El Espino tiene características geotécnicas de
carácter isotrópico. Los parámetros de entrada para los materiales se consignan
en la siguiente tabla:
69
Tabla 15 Parámetros geotécnicos Secciones A-A, B-B, C-C
Tipo de Material
Peso unitario (KN/m³)
Cohesión (KPa)
Angulo de
fricción (°)
Material deslizado
18.54 17.26 19.4
Suelo Residual
19.81 34.33 18.05
Aresnicas y Arcillolitas
meteorizadas 19.81 34.33 16.4
Arenisca fracturada
21.58 19.62 19.8
Arcilla Gris 20 21.38 18
Arcilla Limosa
20.6 38.74 25.2
Lodolitas 21.28 79.46 31.7
Fuente: Seguimiento y análisis de los procesos de instrumentación para el monitoreo y control geotécnico del fenómeno de remoción en masa del sector altos de la estancia), Monografía de grado, Universidad Distrital
Francisco José de Caldas, Bogotá, 2018
Los valores de entrada para las obras de contención corresponden a anclajes en
los muros que serán modelados de acuerdo a los planos de diseño como un
soporte de 40 metros de longitud con inclinación a 18° respecto al plano horizontal
y una resistencia de 40 toneladas (ver anexo 1), adicionalmente las viviendas
serán modeladas como magnitudes de cargas uniformes con valores de 2 ton/m².
Los resultados de los factores de seguridad para las secciones A-A, B-B y C-C en cada una de las tres condiciones descritas anteriormente se presentan a continuación.
70
Sección A-A Condición Normal
Figura 41 Contorno del FS, Sección A-A Condición normal.
Fuente: Propia
Gráfico 9 Factores de seguridad sección A-A condición normal.
Fuente: Propia
En condición normal la sección A-A presenta un FS mínimo global de 1.512 con una superficie de falla presentada en la parte baja del modelo estando dentro del rango de nivel de amenaza bajo para las viviendas presentes en dicha zona. En la zona entre las abscisas K0+350 a K0+740 se presentan valores de FS promedio de 1.85 que no se salen del nivel de amenaza bajo, a nivel general y en condiciones normales la sección muestra parámetros de estabilidad bastante estables, principalmente en la zona entre K0+00 y K0+350 que es donde se encuentran las viviendas.
71
Sección A-A Condición con Sismo
Figura 42 Contorno del FS, Sección A-A Condición con sismo.
Fuente: Propia
Gráfico 10 Factores de seguridad sección A-A condición con sismo.
Fuente: Propia
Al aplicar una condición producto de una fuerza de aceleración sísmica se evidencia que el FS mínimo global obtenido es de 0.909 disminuyendo cerca de un 39.8% respecto al FS critico obtenido en la condición normal. En general la sección está en una situación de amenaza media con FS entre 1.5 y 1.1, principalmente en la zona alta hasta la abscisa k0+370 y después de la zona media entre las abscisas k0+ 650 y k0+760, sin embargo son destacables las zonas de amenaza alta, en la parte media y la parte final de la sección, donde se presenta la superficie de falla más crítica con valores de FS menores a 1.0.
72
Sección A-A Condición Saturada
Figura 43 Contorno del FS, Sección A-A Condición saturada.
Fuente: Propia
Gráfico 11 Factores de seguridad sección A-A condición saturada.
Fuente: Propia
Al simular una condición saturada en la zona se obtiene un valor de FS mínimo global de 1.019, es decir que al presentarse un nivel freático superficial en la zona, el FS disminuiría cerca de un 32.60 % respecto al valor obtenido en condición normal. La zona alta del modelo es la más estable presentando FS mayores de 1.5, en la zona media estos FS se reducen a un valor promedio de 1.3 catalogando el sector como de amenaza media. Por otro lado al igual que en la condición con sismo, la parte baja del modelo es donde se presenta la superficie de falla crítica con valores de FS menores a 1.
73
Sección B-B Condición Normal
Figura 44 Contorno del FS, Sección B-B Condición normal.
Fuente: Propia
Gráfico 12 Factores de seguridad sección B-B condición normal.
Fuente: Propia
La sección B-B en condición normal presenta un FS mínimo global de 1.422 con
una superficie de falla presentada en la parte baja. A nivel general los FS tienen
valores promedio mayores a 1.5 clasificándose en el rango de nivel de amenaza
Bajo a excepción de zonas puntuales como los son las abscisas K0+730, k0+780,
K0+940 y K0+950, que se encuentran en el límite de Amenaza Media, las cargas
por las viviendas no reflejan una gran importancia en la modelación de los FS para
los extremos del modelo.
74
Sección B-B Condición con Sismo
Figura 45 Contorno del FS, Sección B-B Condición con sismo.
Fuente: Propia
Gráfico 13 Factores de seguridad sección B-B condición con sismo.
Fuente: Propia
Al aplicar una condición producto de una fuerza de aceleración sísmica se
evidencia que el FS mínimo global obtenido es de 0.838 disminuyendo cerca de
un 41.06 % respecto al FS critico obtenido en la condición normal. En la zona
media y parte de la baja entre las abscisas k0+410 y k1+050 se produce un
cambio bastante radical en la estabilidad del terreno con valores de FS inferiores
a 1.1 que le definen un nivel de amenaza alto. En la parte alta y en parte más baja
de la sección el comportamiento es de nivel de amenaza media con un FS
promedio de 1.3.
75
Sección B-B Condición Saturada
Figura 46 Contorno del FS, Sección B-B Condición saturada
Fuente: Propia
Gráfico 14 Factores de seguridad sección B-B condición saturada.
Fuente: Propia
Esta condición arroja un FS mínimo global de 0.962, disminuyendo un 32.34 %
respecto al FS critico obtenido en condición normal. De igual forma que en la
condición con sismo, alrededor de los límites entre las zonas baja e intermedia se
ubica el sector más susceptible con FS inferiores a 1.1, que lo clasifican como una
zona de amenaza Alta. En la parte alta los FS están a nivel general, sobre el límite
de la línea de amenaza baja hasta aproximadamente la abscisa k0+370, de aquí
76
en adelante hasta la abscisa k0+600 y en la parte final de la sección después de la
abscisa k0+950 los FS indican zonas de amenaza media.
Sección C-C Condición Normal
Figura 47 Contorno del FS, Sección C-C Condición normal.
Fuente: Propia
Gráfico 15 Factores de seguridad sección C-C condición normal.
Fuente: Propia
En condición normal esta sección presenta un FS mínimo global de 1.460 con una
superficie de falla delimitada en la parte media del modelo. Se evidencian dos
grandes zonas en la variación de los FS la primera comprendida entre las
abscisas K0+000 a K0+750 con valores muy por encima de 1.5 catalogándose
como nivel de amenaza bajo, entre tanto la segunda zona comprendida entre las
77
abscisas K0+750 a K1+200 presenta valores de FS entre 1.46 y 1.9, cercanos y
en algunos puntos por debajo del límite de 1.5, aun así la zona sigue comprendida
de manera general en un nivel de amenaza Bajo.
Sección C-C Condición con Sismo
Figura 48 Contorno del FS, Sección C-C Condición con sismo.
Fuente: Propia
Gráfico 16 Factores de seguridad sección C-C condición con sismo.
Fuente: Propia
Con la aplicación de una fuerza sísmica de aceleración se obtiene un FS mínimo
global de 0.943 disminuyendo cerca de un 35.41% respecto al FS critico obtenido
en la condición normal con una superficie de falla denotada en la parte baja del
modelo. Se evidencian dos zonas bien diferenciadas en la variación de los FS, la
78
primera comprendida entre las abscisas K0+000 a K0+750 con valores entre 1.1 y
1.5 catalogándose como nivel de amenaza medio, por otro lado la segunda zona
comprendida entre las abscisas K0+750 a K1+200 presenta valores de FS muy
cercanos al límite de 1.1 pero inferiores a este valor, por lo cual se cataloga toda
esta zona como nivel de amenaza Alto.
Sección C-C Condición Saturada
Figura 49 Contorno del FS, Sección C-C Condición saturada.
Fuente: Propia
Gráfico 17 Factores de seguridad sección C-C condición saturada.
Fuente: Propia
En condición saturada el punto crítico de la sección se presenta en el mismo lugar que la descrita en la condición con sismo obteniendo un valor de FS mínimo global de 0.988, evidenciando una reducción del 32.32 % respecto al valor de FS en
79
condición normal. Entre las abscisa k0+000 y k0+100 los FS son superiores a 1.5 por lo tanto esta zona tiene en esta condición un nivel de amenaza bajo, desde el la abscisa k0+100 hasta la abscisa k0+750 los FS oscilan alrededor de 1.5 por ello hay pequeñas zonas intercaladas de nivel de amenaza bajo y nivel de amenaza medio. Los valores de FS menores a 1.1 se encuentran entre las abscisas k0+750 a K1+050 ratificando esta parte del modelo como la más crítica con un nivel de amenaza alto, respecto a la condición de sismo se puede decir que tienen en común el punto de quiebre en la abscisa k0+750 como inicio de la zona de amenaza alta.
8.5.2 Zona de deslizamiento La Carbonera
En esta zona se encuentran ubicados los modelos geológicos-geotécnicos
correspondientes a las secciones D-D y E-E. Los materiales en el macizo rocoso
de la formación Guaduas tienen características geotécnicas de carácter isotrópico,
el terreno superficial cuenta con la diferencia de que el material deslizado en la
sección D-D presenta depósitos inconsolidados de tipo aluvial y la sección E-E
contiene depósitos de tipo coluvial. Los parámetros de entrada para los materiales
se consignan en la siguiente tabla:
Tabla 16 Parámetros geotécnicos Secciones D-D y E-E
Tipo de Material Peso unitario
(KN/m³) Cohesión
(KPa) Angulo de fricción (°)
Material deslizado 18.54 17.26 19.4
Depósito inconsolidado
19.52 8.82 27.3
suelo residual 19.81 34.33 18.05
Arenisca cuarzosa 19.81 35.8 22.3
Arcilla Gris 20 21.38 18
Arcilla limosa negra 20.6 38.74 25.2
Roca ligeramente meteorizada
19.62 8.82 27.7
Fuente: Seguimiento y análisis de los procesos de instrumentación para el monitoreo y control geotécnico del fenómeno de remoción en masa del sector altos de la estancia), Monografía de grado, Universidad Distrital
Francisco José de Caldas, Bogotá, 2018
80
Los valores de entrada para las obras de contención corresponden a anclajes en las vigas que serán modelados de acuerdo a los planos de diseño como un soporte de 35 metros de longitud con inclinación a 18° respecto al plano horizontal y una resistencia de 50 toneladas (ver anexo 2), al igual que en El Espino las viviendas serán modeladas como magnitudes de cargas uniformes con valores de
2 ton/m². Los resultados de los factores de seguridad para las secciones D-D y E-
E en cada una de las tres condiciones descritas anteriormente se presentan a continuación.
Sección D-D Condición Normal
Figura 50 Contorno del FS, Sección D-D Condición normal.
Fuente: Propia
Gráfico 18 Factores de seguridad sección D-D condición normal.
Fuente: Propia
81
La modelación de la sección D-D en condiciones normales arroja que en la zona
desde la abscisa 0 hasta la abscisa 450 está en condición de amenaza baja y en
algunas zona el FS se encuentra por encima de 3 es por ello que no aparecen en
la gráfica al salirse del rango de análisis que se estableció, por otro lado en la
mayor parte desde la abscisa 450 hasta las abscisa 1100 se evidencia una zona
de amenaza media donde los factores de seguridad inferiores a 1.50 y con un FS
mínimo global de 1.334, que se localiza en la zona media y baja del deslizamiento
de La Carbonera lo cual corresponde a la zona donde actualmente se viene dando
los movimientos y están identificados varios de los escarpes monitoreados.
Sección D-D Condición Sismo
Figura 51 Contorno del FS, Sección D-D Condición con sismo
Fuente: Propia
Gráfico 19 Factores de seguridad sección D-D condición con sismo.
Fuente: Propia
82
La condición de sismo muestra un cambio notorio de los FS a lo largo de toda la
sección limitándolos a un rango de entre 0.74 como mínimo global y 1.9 como
valor máximo. Con dicha condición se pueden establecer 3 zonas bien definidas,
entre las abscisa 0 y 330 una amenaza principal mente baja con un pequeño
sector de amenaza media, entre las abscisas 330 y 430 una zona de amenaza
media donde los FS disminuyen a medida que se avanza en la sección y por
último de la abscisa K0+430 en adelante una zona de amenaza alta con FS muy
inferiores a 1.1 a excepción de una pequeña franja a la altura de la abscisa 1000
donde se obtiene un punto de amenaza baja pero que aplicando un análisis de
sensibilidad es descartable y posiblemente corresponda a un error del software.
Sección D-D Condición Saturada
Figura 52 Contorno del FS, Sección D-D Condición saturada.
Fuente: Propia
Gráfico 20 Factores de seguridad sección E-E condición saturada.
Fuente: Propia
83
La condición saturada cambia el punto crítico de la sección y lo ubica en la zona
media sobre la viga de contención, definiéndolo como amenaza alta con un FS
minino global de 0.956. Hasta la abscisa 420 la amenaza es Baja y de allí en
adelante se mantiene con amenaza Media, a excepción de los dos puntos de
amenaza alta, cabe recordar que esta es la condición menos posible debido a los
resultados ya obtenidos de las condiciones de drenaje y niveles freáticos que se
han estudiado anteriormente.
Sección E-E Condición Normal
Figura 53 Contorno del FS, Sección E-E Condición normal
Fuente: Propia
Gráfico 21 Factores de seguridad sección E-E condición normal.
Fuente: Propia
84
La modelación para la Sección E-E indica un FS minino global de 1.227 en
condición normal y ubica el punto crítico en la zona alta del deslizamiento, aunque
un FS similar se obtiene en otras zonas intermedias donde existe alguna evidencia
de movimientos. A nivel general los puntos críticos para esta sección se catalogan
como zona de amenaza media y están cercanos al límite de amenaza baja. A lo
largo de la sección se observa un comportamiento estable con FS superiores a 1.5
que indican un nivel de amenaza bajo, principal mente en ambos extremos donde
se ubican las viviendas colindantes con la zona de deslizamiento.
Sección E-E Condición Sismo
Figura 54 Contorno del FS, Sección E-E Condición con sismo.
Fuente: Propia
Gráfico 22 Factores de seguridad sección E-E condición con sismo.
Fuente: Propia
85
La condición de sismo en la sección hace que esta se catalogue a excepción de la
zona más baja como nivel de amenaza Alta con FS inferiores a 1.1 y un mínimo
global de 0.851 según el método de Janbu que ubica el punto crítico en la zona
media del deslizamiento, después de la estructura de contención.
Sección E-E Condición Saturada
Figura 55 Contorno del FS, Sección E-E Condición saturada
Fuente: Propia
Gráfico 23 Factores de seguridad sección E-E condición saturada.
Fuente: Propia
En condición saturada la parte de la zona alta que queda después de las viviendas
presenta el mínimo global de 0.846 y la zona media del deslizamiento varia sobre
el límite de 1.1 entre la amenaza media y alta, ya en la zona baja los FS aumentan
haciendo una transición entre la zona de amenaza alta y baja. Aunque la condición
86
de saturación por lluvias es muy poco probable si es necesario prestar atención a
la zona con el FS mínimo global puesto que existen vertimientos que sí podrían
saturar el terreno y llevar a que se presente una situación muy parecida a esta.
Otro aspecto a resaltar de las nuevas secciones es que estas fueron extendidas
más de 300 m hacia la parte alta de la montaña en donde se ubican actualmente
sectores residenciales, en estas zonas en condición normal los FS son altos
determinando un nivel de Amenaza Bajo y al ser modeladas con las condiciones
de sismo y saturada estas pasan a nivel de Amenaza Medio.
87
9. CONCLUSIONES
o De acuerdo a la instrumentación instalada, los resultados del monitoreo de
inclinometría registraron desplazamientos relevantes principalmente en la
zona de deslizamiento de La Carbonera en los inclinómetros IUD-12 e IUD-
2 con desplazamientos máximos de 1,5 cm y 1,39 cm respectivamente, por
lo tanto se concluye que el movimiento presente en el primer inclinómetro
mencionado estaría causado por una zona húmeda producto del vertimiento
de aguas residuales, por otro lado el movimiento presentado en el
Inclinómetro IUD-2 estaría relacionado a la actividad de la masa de suelo
movilizado del Escarpe 9 que se encuentra ubicado inmediatamente arriba
de este. Dichos causantes descritos anteriormente alertan a que los
registros en estos inclinómetros sigan en tendencia de aumento para las
campañas futuras.
o El inclinómetro IUD-8 ubicado en el barrio residencial Santa Viviana
presenta desplazamientos importantes con un valor máximo de 1,5 cm. Se
debe tener una alerta a este punto debido a que sus movimientos se
presentan a profundidad de 10.5 m y con tendencia en aumento de los
registros que se presenten posteriormente pues se tienen zonas habitables
contiguas a este inclinómetro que se podrían ver afectadas si dicho
desplazamiento sigue en crecimiento.
o Los desplazamientos obtenidos por los inclinómetros ubicados en el sector
El Espino no presentan valores considerables salvo el inclinómetro IUD 4
ubicado en la cabeza de la zona, arrojando valores máximos de 1,5 cm
desde Agosto del 2018, periodo en el cual se evidencia paralelamente la
mayor actividad en las obras que se adelantan en el Parque Altos de la
Estancia, reafirmando lo anterior con las campañas de inspección visual
que se han llevado mensualmente. Por lo tanto se concluye que los
desplazamientos obtenidos por el inclinómetro IUD 4 son producto de las
actividades constructivas del parque y a su vez el cuerpo y pie del Espino
se mantiene estable sin evidencia de movimientos de masa activos.
o Según los resultados obtenidos de la aplicación del método SCS para una
condición de humedad antecedente y un periodo de retorno de 20 años, se
determina una variación del nivel freático de ±4,14 cm en la zona de
deslizamiento, con lo cual se concluye que las precipitaciones presentadas
en el sector Altos de La Estancia no tienen un efecto importante como
88
factor detonante lo cual también puede explicarse con la morfología del
terreno, la pendiente y el grado de fracturación en el que se encuentran las
capas de arenisca en El Espino y La Carbonera permitiendo una rápida
evacuación del agua.
o Los movimientos presentados por los escarpes identificados en la zona de
deslizamiento de La Carbonera han aumentado significativamente durante
el periodo comprendido entre los años 2016 y 2018 generando en este
tiempo un volumen total movilizado de 6138.52 m³,lo cual evidencia una
fuerte correlación con los diferentes puntos de vertimientos a causa del
rebosamiento en pozos de alcantarillado y conexiones erradas en
acometidas de agua, catalogándose como los factores detonantes del
aumento en el avance del movimiento retrogresivo.
o Aunque los métodos aplicados al análisis de lluvias indican que la
intensidad de las precipitaciones en la zona no logran llevar al terreno en
estado de saturación, sí se debe prestar atención a los vertimientos ya que
estos pueden llegar a generar esta situación en ciertos lugares del sector
Altos de La Estancia y que por consiguiente se pueda presentar una
condición similar al propuesto por la modelación con el software Slide,
como se da el caso de la sección E-E donde reducen el factor de seguridad
causando una condición limite en los esfuerzos y detonando el movimiento
de remoción en masa del terreno.
o Los resultados obtenidos de los Factores de seguridad para todos los
modelos geológicos-geotécnicos analizados en el sector de Altos de La
Estancia demuestran que no se llega a un Nivel de amenaza Alto en
condición normal. Por consiguiente se concluye que las condiciones más
desfavorables que se pueden presentar en las zonas de deslizamiento El
Espino y La Carbonera se dan en los casos por sismo o saturación del
terreno, pero cabe aclarar que de estas dos condiciones es improbable que
la última se dé debido a las características que posee la zona como su gran
elevación y alta pendiente, es decir que la condición más crítica se daría
ante la eventual llegada de una fuerza sísmica la cual reduciría
considerablemente los factores de seguridad obtenidos en condiciones
normales.
o Tomando como base la condición crítica más probable, para el sector de El
Espino se determina un nivel de amenaza Medio en la parte superior y un
89
nivel de amenaza Alto en la parte intermedia y baja donde se evidencia la
mayor la probabilidad de falla en los modelos geológicos-geotécnicos A-A,
B-B y C-C. Para el sector de la Carbonera se determina un nivel de
amenaza Medio en la parte más alta y media del flanco izquierdo y un nivel
de amenaza Alto en la parte baja de todo el sector y a lo largo del flanco
derecho donde se ubica la sección E-E siendo esta la zona más crítica
puesto que es donde se evidencia la mayor actividad de los movimientos en
masa de tipo retrogresivo.
o Con la actualización de los modelos geológicos-geotécnicos de La
Carbonera se concluye que hubo un aumento en los valores de los FS
mínimo globales en todas las condiciones respecto a los valores obtenidos
con los modelos del 2017 de t b j evi titu d : “Segui ie t y á isis
de los procesos de instrumentación para el monitoreo y control geotécnico
de fe ó e de e ció e s de sect t s de est ci ” de
Cesar Yara y Jonnathan Torres, sin embargo a nivel general esta variación
no fue significativa a la hora de la clasificación del nivel de amenaza salvo
en casos puntuales tales como: En la sección D-D que se obtiene un nivel
de amenaza Bajo en el nuevo tramo de 200 metros de la parte alta,
adicionalmente el punto de transición entre nivel de amenaza Medio y Bajo
se contempla 80 metros más abajo que los modelos antiguos. Por último en
la sección E-E presenta un cambio de nivel de amenaza Alto a Bajo en los
últimos 70 metros respecto a su modelo anterior.
o Respecto a los FS mínimo globales en el sector de El Espino , se concluye
que hay una tendencia similar en el comportamiento de estos para cada
condición con los valores de los FS mínimo globales de los modelos del
2017, adicionalmente los niveles de amenaza definidos a partir de los
rangos muestran una variación respecto a las secciones del modelo anterior
puesto que se pueden ver afectadas las viviendas de la parte baja ante la
presencia de la condición sísmica mas critica.
90
10. RECOMENDACIONES
Se recomienda la instalación de piezómetros en puntos estratégicos de ambos
deslizamientos que permitan tener un mejor conocimiento de las profundidades a
las que se encuentra el nivel freático y así poder hacer un análisis donde se
obtengan unos resultados más cercanos a la situación real de la zona de
deslizamiento.
Se recomienda al convenio instalar lo más pronto posible de los inclinómetros
proyectados IUD3 y IUD18 con el fin de obtener mayor información sobre la
estratigrafía en estas zonas y abarcar una mayor cobertura en el análisis de las
deformaciones y los desplazamientos que proporcionan los inclinómetros en la
parte baja del deslizamiento de La Carbonera.
Se recomienda plantear una metodología que permita calcular los volúmenes de
agua aportados por vertimientos al terreno y evaluar las afectaciones por
inestabilidad que generan como factor detonante.
De acuerdo a los desplazamientos monitoreados por parte de los inclinómetros
IUD 4 e IUD 2 se recomienda:
Instalar un extensómetro en el escarpe EC 9 para monitorear el movimiento
retrogresivo del escarpe principal y llevar un control de altura y longitud
para determinar si es el causante de las deformaciones obtenidas en el
inclinómetro IUD 2.
Seguir con el monitoreo del inclinómetro IUD 4 una vez finalizada las obras
del Parque Altos de La Estancia y por un periodo no menor a un año, para
verificar si efectivamente los desplazamientos presentados son causados
por las actividades en la obra y determinar si se mantiene la tendencia de
aumento en este.
Se sugiere realizar un inventario con levantamiento topográfico de los pozos,
tuberías y demás redes existentes dentro del polígono de seguridad de tal forma
que se pueda realizar un mejor control y seguimiento a los vertimientos y zonas
húmedas con el fin de sellar los puntos de vertimientos que se encuentran activos
a la fecha y así mitigar la condición de equilibrio limite que se presentan en las
superficies de falla más críticas de acuerdo al análisis descrito previamente.
91
Como segunda medida se recomienda la ejecución de obras de contención como
vigas cabezales en la parte inferior del cuerpo y parte superior de la cabeza del
deslizamiento de La Carbonera para estabilizar los procesos de remoción en masa
que se encuentran activos en dicha zona.
Se recomienda la instalación de puntos fijos o guías para la medición de la altura
de los escarpes principales para así dar un mejor análisis de datos,
comparándolos con los recolectados en las campañas anteriores.
Se recomienda la implementación de nuevas herramientas para la recolección de
datos en campo tales como aplicaciones ArcGis tipo Collector y Survey 123, las
cuales brindan ventajas como funcionamiento offline, mejor precisión en la
ubicación geográfica de la información y un procesamiento de datos mucho más
rápido.
92
11. BIBLIOGRAFIA Suarez Díaz Jaime, (Deslizamientos y estabilidad de taludes en zonas tropicales),
Ingeniería de Suelos Ltda., primera edición, Bucaramanga, Colombia. 1998
Ministerio de minas, Servicio Geológico Colombiano, (Guía metodológica para
estudios de amenaza, vulnerabilidad y riesgos por movimientos en masa),
Colección guías y manuales, Bogotá, Colombia. 2015.
Franquet Bernis, Josep María. et al. (Nivelación de terrenos por regresión
tridimensional). UNED-Tortosa, España, 2010.
Unidad Nacional para La Gestión del Riesgo de Desastres (Guía para la
implementación de sistemas de alerta temprana), Bogotá, Colombia 2016.
Proyecto MARLAH II/ GTZ (Guía para la gestión local de riesgo por
deslizamiento), El salvador, C.A. 2007
Tarbuck J. Edward, Lutgens Frederick, (Ciencias de la Tierra, introducción a la
geología física), Pearson Educación S. A., 8 Edición, Madrid, 2005.
Chow Ven Te. Maidment David. Mays L. (Applied Hidrology). Editotial McGraw-Hill1. E.E.U.U. 1988 Yara Acevedo Cesar Esteban, Torres Baquero Jonnathan, (Seguimiento y análisis
de los procesos de instrumentación para el monitoreo y control geotécnico del
fenómeno de remoción en masa del sector altos de la estancia), Monografía de
grado, Universidad Distrital Francisco José de Caldas, Bogotá, 2018.
Valbuena Huertas Danzur Aristóteles, Sepulveda Laiton Eurin Anibal (Planeación
Y Seguimiento De Los Procesos De Instrumentación Para El Monitoreo Y Control
Geotécnico Del Fenómeno De Remoción En Masa Del Sector Altos De La
Estancia. Estudio Del caso.) Monografía de grado, Universidad Distrital Francisco
José de Caldas, Bogotá, 2017
Sanhueza Plaza, C. Rodríguez Cifuentes, L. Análisis comparativo de métodos de
cálculo de estabilidad de taludes finitos aplicados a laderas naturales, En: Revista
de la construcción, Chile, Vol.12 No 1 -2013, P 17-29.
93
12. ANEXOS
Anexo 1 Detalle de anclajes en El Espino
Fuente: Planos record Estructuras de contención
94
Anexo 2 Detalle de anclaje en La Carbonera.
Fuente: Planos record Estructuras de contención
1
Anexo 3 Tabla desplazamientos máximos por campaña, inclinómetros sector La Carbonera
Inclinómetro IUD1 IUD12 I-06 IUD2 IUD13 IUD14 IUD8
MES DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
Mayo 2017 0 0 0.25 -5.5 0 0 0.26 -0.5
Junio 2017 0.16 -12 0.35 -4.5 0.19 -11.5 0.79 -13
Julio 2017 0.26 -12 0.36 -4.5 0.27 -11.5 0.96 -12.5
Agosto 2017 0.18 -12 0.38 -0.5 0.28 -8.5 1.16 -10.5
Septiembre 2017 0.18 -12 0.27 -4.5 0.24 -11.5 1.24 -10.5
Octubre 2017 0.2 -12 0.23 -5.5 0.34 -11.5 1.26 -10.5
Noviembre 2017 0.26 -12 0.35 -4.5 0.4 -11.5 1.24 -10.5
Diciembre 2017 0.22 -12 0.27 -5.5 0.3 -0.5 1.22 -10.5
Enero 2018 0.54 -6 0.82 -3.5 0.3 -0.5 1.31 -10.5
Febrero 2018 0.58 -6 0.71 -3.5 - - 1.38 -10.5
Marzo 2018 0.58 -6 0.71 -3.5 - - 1.31 -10.5
Abril 2018 0.57 -6 0.35 -17.5 0.21 -4.5 1.09 -9 0.35 -17.5 1.33 -10.5
Mayo 2018 0.55 -6 0.9 -1.5 1.14 -3.5 1.2 -9 0.17 -1.5 0.09 -6.5 1.36 -10.5
Junio 2018 0.61 -6 1.15 -1.5 0.79 -3.5 1.15 -9 0.17 -0.5 0.09 -15 1.44 -10.5
Julio 2018 0.49 -6 1.5 -1.5 0.75 -3.5 1.29 -9 0.19 -4.5 0.13 -6.5 1.37 -10.5
Agosto2018 0.53 -6 1.42 -1.5 0.84 -3.5 1.17 -9 0.22 -2 0.11 -6 1.34 -10.5
Septiembre 2018 0.65 -6 1.33 -2 0.49 -3.5 1.13 -9 0.26 -0.5 0.11 -15 1.17 -11
Octubre 2018 0.83 -6 0.99 -1.5 0.83 -0.5 1.39 -9 0.36 -0.5 0.1 -15 1.28 -10.5
Noviembre 2018 0.59 -6 1.21 -1.5 0.77 -0.5 1.25 -9 0.38 -0.5 0.1 -15 1.5 -10.5
2
Anexo 4 Tabla desplazamientos máximos por campaña inclinómetros sector El Espino
Inclinómetro IUD4 IUD9 IUD5 IUD6 IUD10 IUD11 IUD15 IUD7
MES DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
DES MAX (cm)
PROF (m)
Mayo 2017 0.32 -12 0 0 0 0
Junio 2017 0.78 -2 0.38 -17.5 0.44 -5.5
Julio 2017 0.31 -12 0.4 -17.5 0.45 -5.5
Agosto 2017 0.27 -12 0.44 -17.5 0.41 -5.5
Septiembre 2017 0.31 -12 0.4 -17.5 0.35 -2
Octubre 2017 0.29 -12 0.42 -17.5 0.46 -5.5
Noviembre 2017 0.49 -2 0.44 -17.5 0.45 -5.5
Diciembre 2017 0.31 -2 0.39 -17.5 0.42 -5.5
Enero 2018 0.49 -2 0.39 -17.5 0.46 -5.5
Febrero 2018 0.54 -2 - - 0.48 -5.5
Marzo 2018 0.47 -2 0.66 0.5 0.41 -5.5
Abril 2018 0.71 -2 0.56 -17.5 0.62 -5.5
Mayo 2018 0.63 -2 0.57 -17.5 - -
Junio 2018 0.39 -1 0.1 -1 0.67 -0.5 0.3 -16 0.33 -11 0.43 -8.5 - - 0.22 -0.5
Julio 2018 0.49 -1 0.17 -4 0.67 -17.5 0.43 -10 0.29 -11 0.39 -8.5 0.21 -0.5 0.49 -0.5
Agosto2018 0.9 -1 0.09 -0.5 0.65 -17.5 0.51 -16 0.58 -11.5 0.2 -10 0.2 -0.5 0.28 -0.5
Septiembre 2018 1 -1 0.13 -2.5 - - 0.57 -16 - - 0.27 -0.5 0.32 -0.5 0.37 -5
Octubre 2018 0.91 -1 0.12 -0.5 0.64 -0.5 0.68 -16 0.43 -1 0.27 -7.5 0.24 -1 0.24 -5.5
Noviembre 2018 1.07 -1 0.19 -1 0.65 -0.5 0.77 -16 0.43 -1 0.16 -16.5 0.49 -1 0.18 -21
3
Anexo 5 Valores Mensuales de precipitación Estación Pluviométrica Sierra Morena
Año Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Valor Anual
2000 34,6 52,6 34,3
2001 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 34,60 52,60 34,30 121,5
2002 25,9 14,7 44,2 95,8 71,6 69,1 23,9 22,6 34,8 58,4 47,2 47,1 555,3
2003 27,2 28,1 23,5 72,3 34,2 34,4 33,6 16,3 38,2 80,6 58,6 38,7 485,7
2004 5,1 46,6 40,2 124,3 78,5 56,9 39,3 17,5 35,8 103,5 40,8 3,8 592,3
2005 8,4 27,6 14,1 78,9 122,6 23,1 19,3 26,5 24,9 74,9 35,3 50,0 505,6
2006 42,9 12,5 75,3 120,2 110,2 102,2 35,8 17,9 17,2 129,7 67,2 11,1 742,2
2007 11,6 6,2 29,4 87,7 40,2 52,1 31,0 44,7 6,6 135,5 48,9 55,4 549,3
2008 6,8 48,9 57,1 60,8 116,7 107,7 44,6 53,9 30,5 56,8 80,2 54,4 718,4
2009 23,2 51,7 46,5 79,8 32,4 46,6 27,4 33,5 21,2 72,2 51,1 1,8 487,4
2010 7,6 22,6 21,8 159,5 117,4 48,9 79,2 4,6 64,3 104,6 127,3 112,2 870,0
2011 48,2 47,2 86,9 96,3 102,7 33,8 40,6 41,2 19,2 109,9 146,7 85,9 858,6
2012 29,2 40,2 96,2 119,1 24,1 20,7 30,7 32,8 9,6 89,8 19,2 29,7 541,3
2013 3,4 49,5 36,8 56,0 59,8 24,3 41,8 35,7 13,2 52,5 61,7 34,8 469,5
2014 27,2 46,7 45,9 47,0 30,9 33,6 21,1 13,9 20,3 75,9 73,5 67,6 503,6
2015 13,4 12,2 40,7 21,8 18,1 55,4 30,4 15,2 21,5 34,8 29,5 1,5 294,5
2016 3,7 8,4 44,7 104,7 66,9 22,3 28,0 27,3 42,0 36,4 91,3 52,7 528,4
2017 9,5 28,3 102,7 31,3 116,3 72,9 24,9 54,5 12,3 57,2 93,8 27,6 631,3
2018 18,50 16,10 78,20 101,00 83,60 28,50 51,70 34,10 16,60 43,00 53,20 0,00 524,5
Medios 17,3 28,2 49,1 80,9 68,1 46,3 33,5 27,3 23,8 72,9 64,8 39,1 551,3
Máximos 48,2 51,7 102,7 159,5 122,6 107,7 79,2 54,5 64,3 135,5 146,7 112,2 159,5
Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático
Subdirección de Análisis de Riesgos y Efectos de Cambio Climático
Grupo de Monitoreo de Riesgos y Cambio Climático
Valores Totales Mensuales de Precipitación (mms)
4
Anexo 6 Valores Mensuales de precipitación Infiltrada calculada
Año Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Valor Anual
2000
2001 14,8 6,3 27,9 1,4 53,5 17,7 22,8 3,7 56,6 27,2 61,6 43,3 336,8
2002 21,3 10,8 40,5 80,5 63,1 58,7 15,0 14,8 26,5 49,8 41,7 37,8 460,6
2003 22,7 19,4 18,1 52,8 23,9 27,9 27,9 12,0 25,8 68,4 53,3 33,0 385,2
2004 3,0 38,6 35,1 101,5 67,9 47,8 31,4 8,9 31,7 87,1 34,8 1,8 489,7
2005 5,4 23,3 7,5 60,4 102,5 16,0 11,6 20,2 18,8 64,1 27,3 40,8 397,8
2006 35,1 10,8 65,9 97,4 99,7 87,3 21,9 12,2 13,9 113,8 58,6 8,6 625,1
2007 10,2 2,2 22,8 76,4 33,9 43,4 24,9 38,3 2,4 117,1 42,5 48,5 462,5
2008 4,0 42,4 48,1 50,6 100,4 90,3 36,3 44,8 23,2 50,6 63,5 46,6 600,7
2009 19,3 46,5 41,2 65,0 27,1 37,3 21,0 25,0 16,8 60,5 44,8 0,0 404,5
2010 7,1 17,9 16,9 138,4 106,4 39,6 61,7 4,3 58,0 92,5 105,9 92,0 740,6
2011 41,2 40,5 77,3 82,2 91,7 28,0 31,0 30,1 11,7 96,4 129,2 73,9 733,1
2012 26,9 34,4 84,1 99,6 15,4 12,4 23,2 22,5 5,7 69,1 12,5 26,1 431,9
2013 2,9 42,5 32,9 42,3 43,8 22,8 33,4 28,3 6,8 37,8 53,6 30,1 377,1
2014 17,8 42,3 41,0 40,3 27,2 27,4 15,0 9,8 13,7 64,0 56,5 55,5 410,6
2015 8,7 10,7 32,2 13,9 12,2 44,8 19,2 10,0 16,2 31,7 24,0 0,0 223,7
2016 1,5 6,2 35,9 85,0 56,0 15,5 19,7 17,4 33,3 30,0 77,7 38,7 416,9
2017 5,8 21,8 87,0 24,0 31,0 63,1 14,9 44,7 6,2 49,5 79,2 23,5 451,0
2018 485,70 13,03 59,90 91,18 28,90 20,83 45,98 25,69 13,02 37,67 38,62 0,00 860,5
Medios 40,7 23,9 43,0 66,8 54,7 38,9 26,5 20,7 21,1 63,7 55,8 33,3 489,3
Máximos 41,2 46,5 87,0 138,4 106,4 90,3 61,7 44,8 58,0 117,1 129,2 92,0 138,4
Instituto Distrital de Gestión de Riesgos y Cambio Climático
Subdirección de Análisis de Riesgos y Efectos de Cambio Climático
Grupo de Monitoreo de Riesgos y Cambio Climático
Valores Totales Mensuales de Precipitación Infiltrada (mms)
5
Anexo 7 Monitoreo extensometría, escarpe principal EC 2
6
Anexo 8 Monitoreo extensometría, escarpe principal EC 2
7
Anexo 9 Monitoreo extensometría, escarpe principal EC 5