SUBSIDENCIAS Y COLAPSOS

David Nájar Gimeno

Riesgos Naturales e Impacto Ambiental

INDICE

INTRODUCCIÓNDefiniciones y diferencias

CAUSAS DE HUNDIMIENTOSDescripción

Efectos

PELIGROS DE LAS SUBSIDENCIAS

INDICE

MEDIDAS CORRECTORAS CASO DE SUBSIDENCIAS Y COLAPSOS

BRUSCOS EN ARAGÓNAnálisis de subsidencias en la ronda sur ferroviaria de Zaragoza

Casos de Calatayud

BIBLIOGRAFÍA

INTRODUCCIÓN

DEFINICIONES

Hay diferencias entre subsidencias y colapsos

Subsidencias: descensos lentos y paulatinos de la superficie del terreno.

Colapsos o hundimientos: movimiento vertical repentino del suelo.

CAUSAS DE HUNDIMIENTOS

Descripción Hay dos causas principales:

Naturales: Procesos tectónicos Procesos relacionados con el karst

Los asientosLas subsidenciasHundimientos

Hidrocompactación Los suelos helados (permafrost)

Descripción

Hay dos causas principales:

Inducidos por el hombre: La subsidencia minera La extracción de fluidos Los rellenos antrópicos

Efectos

NATURALES Procesos tectónicos :

Se presenta cuando áreas regionales de roca completamente se deprimen por asiento a lo largo de las fallas

Si es debida a terremotos el asiento es súbito

La ciudad de Portage, en la costa de Alaska, fue construida sobre un bloque de tierra que subsidió 1,8 metros durante el terremoto de 1964 en Alaska. Desde entoces la

ciudad se inunda en cada marea alta. (Foto de la fotobiblioteca del USGS, Denver, CO)

Efectos Procesos relacionados con el karst:

El agua se infiltra a través de las grietas existentes en la roca y percola hacia abajo, mientras se disuelve la roca y crea agujeros cada vez mayores

Disolución CaC03 + arcilla + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 + residuos arcillosos

Sedimentación Ca(HCO3)2 CO2 + H2O + CaC03

Efectos

Desde el aire un paisaje kárstico tiene una imagen del terreno salpicado por picaduras debida a los hundimientos.

Fotografía aérea de una zona próxima a Sheridan (Wyoming)

Efectos Los procesos geomecánicos asociados al karst son

3: Los asientos: lapiaz cubierto con distintas zonas de

capacidad de carga (mat. carbonatados y arcillas)

Las subsidencias: es una deformación de mayor envergadura que los asientos

Hundimientos: movimientos brusco en la vertical, más o menos puntual, de una porción del terreno

“A” muestra una construcción sobre una caverna que más tarde colapsa.

“B” una pesada estructura descansa sobre roca sólida pero es parcialmente soportada por suelo arcilloso residual blando.

“C” la casa está situada sobre un relleno poroso en un lugar donde el drenaje superficial y subterraneo desplaza el suelo de apoyo

“D” muestra un área de karst donde la precipitación es absorbida por conductos del subsuelo, pero una fuerte precipitación no llega a ser drenada lo sufucientemente rápido

St. Joaquin Valley.

Medida de subsidencia desde 1925 hasta 1977

Hundimiento en materiales aluviales sobre calizas (cortesía de J.J. Durán)

EfectosHidrocompactación:

Subsidencia producida por la adición de agua. La tensión superficial de láminas finas de agua tiende a juntar más los granos del terreno.

Suelos susceptibles a la hidrocompactación: los de grano fino y porosos

Efectos Suelos helados (permafrost):

Son suelos que están cerca de las regiones polares que, excepto en las capas superficiales, permanecen constantemente helados.

El deshielo durante el breve verano polar permite que las capas superficiales licúen, fluyan y subsidan bajo el peso de estructuras

Efectos

INDUCIDOS POR EL HOMBRE La subsidencia minera :

Ocurre cuando grandes huecos subterráneos han sido creados por el hombre.

Las subsidencias más frecuentes aparecen asociadas a la explotación de yacimientos estratificados subhorizontales (carbón y evaporitas) y depósitos metálicos con disposición vertical.

Socavón producido por el hundimiento de una antigua galería minera en la zona kárstica de El Calerizo, Cáceres

(cortesía de J.J. Durán)

Hundimiento por explotación de sal por disolución, actualmente ocupado por un lago salobre; Polanco, Cantabria

(cortesía de J. Gómez de las Heras)

Efectos La extracción de fluidos:

Causa también subsidencia por ser otro medio de soporte en la superficie del terreno. Los fluidos atrapados en los pequeños poros de la roca también proporcionan soporte.

Cuando se suprime el soporte se produce la compactación de las capas de roca sedimentaria de manera que no soporta el peso del material suprayacente

Subsidencia producida por la extracción de fluidos (Mc Graw-Hill)

El esquema muestra que la extracción de fluidos causa subsidencia por eliminación de los fluidos soporte, permitiendo que los granos minerales

se junten.

EfectosLos rellenos antrópicos:

Compuestos por suelo, roca y escombros son también propensos a subsidencias durante los temblores y terremotos.

La subsidencia ocurre cuando los terrenos no están bien compactados.

PELIGROS DE LAS SUBSIDENCIAS

Destrucción física y daños en casas Invasión del agua sobre las tierras bajas

adyacentes al mar Cambios en el gradiente que afecta al flujo de

agua Colapsos en tuberías de pozos de petróleo y

agua Pérdidas y filtraciones de acuíferos

MEDIDAS DE CORRECCIÓN

Medidas de corrección La mejor medida de corrección la PREVENCIÓN

Medidas directas:

En cavidades: relleno de las mismas previo conocimiento de su volumen y profundidad. Mediante pilotajes que apoyen siempre la punta en un sustrato resistente y no kárstico.

Excavaciones subterráneas: mediante inyecciones y tratamientos previos de consolidación del terreno.

Medidas indirectas: Mapas de susceptibilidad.

Posibles soluciones

de cimentación

en zonas kársticas

Medidas de corrección En España los hundimientos más importantes se dan en

zonas kársticas, aunque no sean conceptos estrictamente equivalentes; así como los fenómenos de subsidencia minera, principalmente de carbón.

Los daños producidos por hundimientos suelen afectar al ámbito geotécnico: edificaciones, trazado de obra lineales, presas, minerías, etc...

Tienda de comestibles en un área residencial de Pittsburgh, Pennsylvania, que se colapsa por subsidencia en una mina abandonada

de carbón (Foto: Edward Nuhfer)

Hundimiento en Winter Park, Florida, afectando a casas, coches, caravanas y parte de una piscina municipal en un área urbanizada en

1981. Causa: bajada del nivel freático

Medidas de corrección La prevención se basa en la identificación y estudio

de los procesos y factores que los controlan, lo que permite la realización de mapas previsores para su ampliación a labores de ordenación y uso del territorio.

En cartografía de hundimientos se pueden diferenciar dos casos:

Zonas kársticasMapas de actuaciones antrópicas

Medidas de corrección

Los mapas geológicos son la mejor herramienta para prever la subsidencia.

Para zonas las zonas kársticas los factores a considerar para elaboración de mapas de susceptibilidad y de peligrosidad son la litología , el grado de karstificación, propiedades geomecánicas de los materiales, factores hidrogeológicos y climáticos.

Cuando es actuación antrópica se tiene en cuenta la situación de las labores mineras, características mecánicas de los materiales y las variaciones del nivel freático.

Mapa geológico de Knox County (Tenessee) mostrando en zona azul la peligrosidad de hundimientos en zonas calizas mediante proceso de

karstificación y alta peligrosidad en las zonas con punteado rojo.

Mapa de susceptibilidad a la subsidencia de la Vega media del Segura, Murcia, por descenso del nivel freático considerando un periodo de sequía de 2 años. (cortesía del IGME y COPOT, Región de Murcia)

CASOS DE SUBSIDENCIAS Y

COLAPSOS BRUSCOS EN ARAGÓN

Análisis de subsidencias en la ronda sur

ferroviaria de Zaragoza

Análisis de subsidencias en la ronda sur ferroviaria de Zaragoza

Se puede apreciar que la peligrosidad mayor se da en tres

tramos en los que el nuevo corredor ferroviario atraviesa terrenos aluviales correspondientes a terrazas medias del Ebro y glacis que enlazan con ellas:

(1) sur de la base aérea de Zaragoza (2) tramo de la ronda sur contiguo a Miralbueno (3) La Cartuja - El Burgo de Ebro

Análisis de subsidencias en la ronda sur ferroviaria de Zaragoza

Tanto en la zona de La Cartuja como al sur de la base aérea de

Zaragoza no existen mapas de peligrosidad elaborados. Sin embargo el segmento de la ronda sur, sí.

En esta zona se localizan los hundimientos activos de mayor importancia.

El 1 de Marzo del 2003 se produjo un hundimiento local que afectó a la línea convencional de mercancías que discurre contigua a la del AVE en el p.k. 303+500 .(zona inmediata al norte de la carretera del aeropuerto y coincidente con la ronda sur de Miralbueno).

Análisis de subsidencias en la ronda sur ferroviaria de Zaragoza

Se produjo probablemente por la existencia de una cavidad

natural en el subsuelo sobre el contacto entre el aluvial cuaternario y las margas terciarias (originada por disolución y arrastre del material).

La obra de hinca del colector de saneamiento que atraviesa el terreno a una profundidad similar a la del contacto geológico pudo actuar como detonante último del colapso.

Se propone como soluciones medidas constructivas especiales: pilotes apoyados en sustrato terciario de profundidad superior a la cavidades detectadas.

Análisis de subsidencias en la ronda sur ferroviaria de Zaragoza

Recomendaciones: Evitar la edificación y el trazado de infraestructuras y

construcciones en las zonas de peligrosidad real muy alta (dolinas con actividad continuada).

Zonificar y valorar la presencia y distribución de posibles focos de hundimientos no manifestados.

Evitar el riego excesivo en campos de labor y zonas ajardinadas dentro de las áreas de peligrosidad real alta.

Mantener en estado natural las dolinas (trabajos de limpieza y desescombro)

A once días para la apertura oficial la línea de alta velocidad Madrid-Lérida un agricultor encontró otro gran socavón en el entorno de la huerta de Miralbueno, en Zaragoza. La sima mide en la superficie unos ocho metros de diámetro, tiene una profundidad de 15,5 metros y ha dejado al descubierto parte de una caverna de elevadas proporciones. El hundimiento afecta a un campo de alfalfa ubicado a unos 650 metros de las vías de acceso del AVE y de la ronda sur de mercancías a Zaragoza.

Colapso instantáneo de limos loésicos yesíferos

producido en el p.k. 360/700 de la línea férrea

Madrid-Barcelona, en Burgo de Ebro, que afectó

a un tren de mercancias (Foto de Luis E. Suarez,

Renfe)

Socavón localizado en el trazado de la línea férrea del AVE, en

Zaragoza

Casos de Calatayud

Casos de Calatayud Más de 200 personas han tenido que ser evacuadas de

sus viviendas, ubicadas en la calle Justo Navarro, en Calatayud (Zaragoza), al abrirse un socavón de 20 metros de diámetro y producirse grietas en los tabiques del edificio.

Debido a que la casa azul presenta una sima y las grietas del colegio Baltasar Gracián son muy patentes, han conllevado a un análisis del subsuelo bilbilitano.

Casos de Calatayud Según Francisco Gutiérrez (geólogo de la UZ) en el casco

antiguo, en la calle la Rúa, antes barranco de la Rúa, los escombros depositados en épocas pasadas superan los 6,5 m. de espesor. Provocan asientos diferenciales por su poca consolidación.

Bajo los escombros se encuentran una capa de limos yesíferos con cantos calcáreos, un material poco resistente que experimenta además una reducción drástica de volumen con la adición de agua.

Casco antiguo de Calatayud.Calle Justo Navarro (Fuente: El periódico de Aragón)

Casos de Calatayud Ya ha comenzado el derribo de la casa azul.

Las obras tardarán dos meses ejecutarse. Consiste en el corte de elementos estructurales mediante una cizalla, una pinza capaz de demoler forjados y tabiquería, y una mordaza trituradora que reduce el tamaño del residuo para su transporte.

Las máquinas con las que se realiza el derribo pesan más de 120 toneladas.(Foto: Miguel Terrado / El periódico de

Aragón)

BIBLIOGRAFÍA

BIBLIOGRAFÍA Nuhfer, E.; Proctor, R.; Moser Paul, The American Institute of

Professional Geologists (1993). Guía ciudadana de los riesgos geológicos.116-130.

Gonzalez de Vallejo, L.; Ferrer, M.; Ortuño, L.; Oteo, C.; Pearson Educación, Madrid (2002). Ingeniería Geológica.

Gracia, J.; Salvador, T.; Simón, J.L. y Soriano, M.A. (1991). Evaluación del riesgo de hundimientos a lo largo del trazado de tubería alternativa para el abastecimiento de agua al barrio de Casetas y polígonos intermedios. Informe inédito. Excmo. Ayuntamiento de Zaragoza.

Granda Sanz, A. y Cambero Calzada, J.C. (2001). Algunas experiencias de la aplicación de métodos geofísicos en los proyectos geotécnicos y constructivos de la L. A. V. Madrid-Barcelona-Frontera Francesa, tramo Madrid-Zaragoza. Ingeniería Civil, 123, 15-29.

BIBLIOGRAFÍA Lahoz, J.; Navarro, D. Y Muñoz, A. (2001). El AVE y las

subsidencias. Tierra y Tecnología, 22, 21-24. Simón, J.L.; Soriano, M.A.; Arlegui, L.; Caballero, J.; Gracia, J.;

Salvador, T. Y Sicilia, E. (1998 b). Estudio de riesgo de hundimientos kársticos en el corredor de la carretera de Logroño. Informe inédito. Excmo. Ayuntamiento de Zaragoza.

Soriano, M.A. (1990). Geomorfología del sector centro-meridional de la Depresión del Ebro. Zaragoza. Diputación Provincial de Zaragoza. 269 p.

Soriano, M.A. y Simón, J.L. (1995). Alluvial dolines in the central Ebro Basin, Spain: a spatial and developmental hazard analysis. Geomorphology 11, 295-309.

Soriano, M.A. y Simón, J.L. (2002). Subsidence rates and urban damages in alluvial dolines of the Central Ebro basin (NE Spain). Environmental Geology, 42, 476-484.

SUBSIDENCIAS Y COLAPSOS

David Nájar Gimeno

Riesgos Naturales e Impacto Ambiental