Tema 06 RG I 1112 - Universidad de Alcalá (UAH) Madrid · suceso geológico o en su área de...

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Riesgos Geológicos I1. Concepto y terminología asociada2. Evaluación del Riesgo

• Peligrosidad• Vulnerabilidad

3. Riesgos debidos a materiales geológicos• Suelos expansivos• Colapsos gravitacionales• Emisión de Radón• Asbestos

4. Riesgos Exógenos• Movimientos en masa

DesprendimientosDeslizamientosFlujos de barro y/o rocas

• R. FluvialErosión fluvialCrecidas/inundaciones

• R. LitoralErosión costera (retroceso de acantilados)Inundaciones, Tsunamis, …

Escuela de Arquitectura Técnica

GEOLOGÍA RIESGO GEOLÓGICO

Es la probabilidad de que un proceso geológico natural genere un impacto socioeconómico adverso

Visión antropocéntricaProcesos naturales de RIESGO ► amenaza la vida de los seres humanos,

► amenaza su salud► amenaza sus intereses económicos

Dichos procesos naturales ► RIESGOS NATURALES.

En Ingeniería, Riesgo Geológico ► consecuencias del proceso natural:

• Pérdidas vidas humanas

• Pérdidas económicas

• Daños a bienes materiales e infraestructuras.

Necesidad de distinguir:

Proceso Geológico Natural

Riesgo

Daño

GEOLOGÍAEscuela de Arquitectura Técnica

1. Concepto y terminología

Los daños asociados a un determinado proceso geológico dependerán de:

1. Velocidad, magnitud y extensión del proceso (ej. Deslizamiento vs terremoto)

2. La existencia de poblaciones e infraestructuras humanas en el lugar del suceso geológico o en su área de influencia



3. Grado de vulnerabilidad.

4. Existencia de medidas de predicción, prevención y corrección DAÑOS

• Especialmente graves ► países en desarrollo o subdesarrollados (Huracán Mitch, inundaciones en Mozambique y Venezuela, etc.).

• Los países centroamericanos ► destinar el 3% de su PIB para mitigar desastres naturales.

DATOS DE INTERÉSMuertos USA, 2ª guerra mundial: 292.000Muertos China, terremoto de Tangshan (1976): 242.000Muertos tsunami Banda Aceh (2005): 250.000 Valle peruano a pie del Nevado Huascarán



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Aspecto del valle después de una avalancha de rocas en Mayo de 1970


1. Concepto y terminología1. Introducción

Glaciar Sherman (Alaska); Marzo 1964



Los riesgos geológicos pueden ser debidos a:

• Naturaleza de los materiales geológicos (Composición, textura)

• Procesos Geológicos endógenos, exógenos (y meteorológicos)

Muchos de estos procesos están INDUCIDOS por otros procesos previos o ...

Variables a considerar Proceso Geológico potencialmente de Riesgo:

1. Magnitud; cantidad de energía consumida en el proceso geológico.

2. Frecuencia; número de veces que ocurre un proceso con una magnitud dada en un determinado intervalo de tiempo.

3. Periodo de Retorno; intervalo de tiempo (años) en que se suceden dos procesos del mismo tipo que igualan o superan una determinada magnitud.

4. Duración del proceso.

5. Extensión; espacio físico afectado.

por el HOMBRE (actividades humanas incompatibles con el medio geológico) (RIESGOS ANTROPOGÉNICOS).



1. PREDICCIÓN DEL RIESGO

Determinación del momento y lugar en el que se va a producir un determinado proceso geológico de carácter catastrófico para el hombre, sus actividades e infraestructuras.• Predicción espacial ► Cartografía de riesgos Geológicos.

• Predicción temporal ► más difícil; depende del tipo de riesgo.

• Determinación de las variables del máximo evento acaecido:

¿QUÉ PODEMOS HACER FRENTE A UN RIESGO GEOLÓGICO?



Magnitud.

Frecuencia.

Periodo de Retorno.

Duración.

Extensión.

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2. PREVENCIÓN DE DAÑOS

Establecimiento de un conjunto de medidas encaminadas a minimizar los potenciales daños generados por un proceso natural de riesgo.

1. Adecuada Planificación y Ordenación del Territorio (POT)

2. Adecuada Legislación en Urbanismo y Construcción

3. Optimización de los mecanismos de aviso y planes de evacuación eficaces

4. Realización de Obras de Contención o de carácter defensivo

5. Identificación de escenarios más desfavorables y …

6. Pruebas de estrés a infraestructuras críticas




Una vez producido el evento catastrófico ► reparación de los daños

3. CORRECIÓN DEL DESASTRE NATURAL

Los daños en víctimas humanas son irreparables

Conjunto de medidas encaminadas a corregir y reparar los daños materiales generados por el suceso natural de riesgo.












GEOLOGÍA RIESGO GEOLÓGICO (NATURAL)Probabilidad de que un suceso geológico natural genere un impacto

socioeconómico adverso


2. Evaluación del Riesgo

ANÁLISIS DE RIESGOSEstudio de las componentes básicas:1. Peligrosidad (P), capacidad de un proceso natural de causar daño2. Exposición (E), personas o bienes materiales susceptibles de ser

afectados por los efectos de un proceso geológico de riesgo.3. Vulnerabilidad (V), fragilidad intrínseca de las personas o bienes

materiales expuestos.

Vulnerabilidad Exposición

Peligrosidad

Ecuación del Riesgo (R)R = P x E x V;

P, E, V > 0Peligrosidad (P)

Determinada mediante ciencias que analicen el proceso natural ► Ciencias de la Tierra y afines

Exposición (E) & Vulnerabilidad (V)Emplean escalas de 0 (ausencia de daños) a 10 (pérdida total)

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VULNERABILIDAD

• Evalúa el grado de daños o pérdidas potenciales por la ocurrencia de un suceso geológico de riesgo de magnitud determinada.

• Depende de la intensidad del suceso y de las características del área geográfica considerada

• Se expresa mediante una escala de cero (ausencia de daños) a diez (pérdida total).

• Tiene que tener en cuenta:– Localización de edificios, estado de las instalaciones y sistemas de

emergencia– Su exposición potencial a los efectos físicos del evento de riesgo– Susceptibilidad de la comunidad

• Los resultados deberían ser también expresados mediante mapas • Factores que incrementan la Vulnerabilidad:

– Alta densidad de población– Bajo conocimiento científico del área– Bajo grado de concienciación social frente a la situación del riesgo– Ausencia de sistemas de alerta rápida y comunicaciones eficientes– Falta de personal formado (Servicios de Protección Civil) – Ausencia de normas de edificabilidad apropiadas– Factores culturales adversos en la respuesta a las alertas


2. Evaluación del RiesgoGEOLOGÍAEscuela de Arquitectura Técnica

2. Evaluación del Riesgo









GEOLOGÍA SUELOS EXPANSIVOS

Sustratos blandos superficiales compuestos mayoritariamente por minerales que experimentan notables cambios de volumen en presencia o ausencia de

agua.


3. Riesgos debidos a mat. geológicos

Minerales Expansivos

• Grupo de las Arcillas (Filosilicatos) ► Esmectita, 50% volumen

• Grupo del Yeso/anhidrita; La hidratación de la Anhidrita (CaSO4) produce Yeso (CaSO4 + 2H2O) y un notable incremento de volumen

• Alteración de sulfuros a sulfatos (Pizarras negras)

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La expansión de los suelos genera:

• Daños estructurales en edificios, pavimentos y otras infraestructuras

• Deslizamientos en áreas de elevada pendiente (Laderas)

• Diapirismo (extrusión del terreno y deformación tectónica local intensa)

• Licuefacción del substrato (Pérdida de resistencia del terreno cuando es sometido a un esfuerzo repentino)



SUELOS EXPANSIVOS (2)

Acciones predictivas: elaboración de mapas de peligrosidad y de riesgos por expansividad a partir de mapas litológicos, geológicos y de suelos


Tomado de Atlas de riesgos naturales de CyL (IGME)



Acciones preventivas: tratamientos químicos que disminuyan la capacidad de adsorción de moléculas de agua (Ej. Cal)


Fuente: www.arquitecturaonline.com



Acciones correctoras: complejas y de elevado coste

• Recalces en cimentación (bataches, micropilotaje)

• Zunchados horizontales y refuerzos (zócalos armados)


Fuente: www.arquitecturaonline.com

Obtención de parámetros geotécnicos específicos ► cálculo del recalce/refuerzo


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COLAPSOS GRAVITACIONALES

Debidos a procesos de disolución de rocas exógenas (bioquímicas) por la acción de las aguas subterráneas ► cavidades cársticas

Tamaño de las cavidades e intensidad de los procesos de disolución cárstica ► variaciones del nivel freático.



Dolina de colapso en Florida (1991)



Riesgo característico en macizos carbonatados y evaporíticos (yesos/sales)

Acciones predictivas:

• Mapas de Peligrosidad por colapso gravitacional, a partir de mapas geológicos o litológicos

• Estudios geológico-geotécnicos específicos.



Acciones preventivas:

• POT’s que tengan en cuenta la situación de riesgo.

• Cimentaciones especiales en bajos grados de carstificación (Losa, …)

Acciones correctoras:

• En general, no son posibles.

• Ocasionalmente, relleno de la cavidad + micropilotaje, zócalo armado, …

EMISIÓN DE RADÓNRadón (222Rn) ► gas altamente radioactivo y difícil de detectar.Desintegración de 226Ra, (isótopo frecuente en r. ígneas plutónicas) Periodo de semidesintegración = 3,82 días ► 218Po (isótopo estable)

Se acumula en espacios cerrados mal ventilados (garajes, sótanos, túneles)Se concentra por:

• A partir del agua (alta solubilidad)

• Suelos o rocas de los cimientos (especialmente ígneas plutónicas)

• Materiales de construcción (Bloques de granito, cemento portland, etc.)Acciones predictivas: Identificación del sustrato geológico y chequeo detallado, evaluando el grado de emisión. Acciones preventivas: (a) Ventilación eficiente de sótanos, garajes y espacios vacíos de los cimientos; (b) Depósitos de agua en la red de suministro; y, (c) Eliminación de materiales de construcción ricos en radón, en su caso.

Importante riesgo para la vida humana ► desintegrarse en los pulmones: Cáncer de pulmón

Escasa percepción pública situación de Riesgo



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ASBESTOS (Amianto)

Minerales fibrosos (inosilicatos) muy abundantes en rocas metamórficas, empleados como aislantes por su alta resistencia al calor.



Textura fibrosa ► alta flexibilidad, resistencia a la tensión, al calor y a la corrosión ► amplio rango de productos industriales y de construcción.



Abarcan dos tipos de minerales:

• Laminares ► Crisotilo ► el 95% asbestos de uso industrial.

• Anfíboles; ► Amosita, Crocidolita, Antofilita, Tremolita, Actinolita y Ferroactinolita ► el 5% restante.Crocidolita ► alta friabilidad ► se dispersa con facilidad por el aire ► muy Perjudicial para la salud por inhalación (asbestosis)Crisotilo y el resto ► totalmente inocuos para la salud.

En España:

Uso comercial regulado por reglamentos, resoluciones y decretos ►seguridad e higiene en el trabajo ► Objetivo: prevenir la asbestosis.

En EEUU:

Extricta regulación global ► control, eliminación y vertido de todo tipo de asbestos► responsabilidades legales

Acciones predictivas y preventivas:

• Eliminación total de la Crocidolita en todo proceso industrial

• Sustitución de productos con Crocidolita por otros asbestos inocuos









GEOLOGÍAMOVIMIENTOS EN MASA

Básicamente son de tres tipos:

• Deslizamientos

• Desprendimientos

• Flujos (de barro o rocas)


4. Riesgos Exógenos

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ORIGEN

Cambios en el balance entre las fuerzas resistentes al movimiento (deslizamiento) y las fuerzas que lo impulsan.

Cociente entre ambas fuerzas ► FACTOR DE SEGURIDAD de la ladera.

Los cambios pueden ser debidos a:

a) Factores que disminuyen la resistencia de la ladera

• Meteorización

• Aumento de la presión de fluidos (precipitación intensa)

• Excavaciones a pie de ladera (taludes de carretera, ferrocarril; erosión de los márgenes fluviales, etc.)

b) Factores que aumentan el esfuerzo que actúa sobre la ladera

• Terremotos

• Sobrecargas del terreno (cimentaciones)

Pueden estar inducidos por otros procesos geológicos previos: Inundaciones, terremotos, erupciones volcánicas, erosión fluvial ...



No constituyen el riesgo más perjudicial para el ser humano.

A nivel individual ► importante número de víctimas y cuantiosos daños económicos.

3. Riesgos exógenos Tema 06

Pérdida de resistencia interna del terreno como consecuencia del aumento de la presión del agua en los poros (presión de fluidos), después de una lluvia intensa y/o prolongada.



Deslizamiento ¿Cuál fue su origen?

Erosión fluvial base ladera



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Deslizamiento ¿Cuál es su origen?

Saturación por precipitación



Deslizamiento ¿Cuál es su origen?

Sobrecarga del terreno

Erosión litoral



Desprendimiento ¿Cuál ha sido su origen?

Terremoto



Desprendimiento ¿Cuál es su origen?

¿Constituye un riesgo?



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Flujo de rocas y barro

Abanico Aluvial de Caraballeda, Venezuela (1998)



Flujo de rocas y barro ¿Cuál fue su origen?

Erupción volcánica



ACCIONES PREDICTIVAS

Elaboración de Mapas de Peligrosidad en los que se valore todos los factores que controlan la estabilidad de las laderas:

• Pendiente

• Litología y estructura

• Formaciones superficiales

• Vegetación

• Hidrogeología

• Acciones antrópicas (taludes, zanjas, sobrecargas, etc.)



Cuando lo anterior no fuera factible ► adopción de medidas estructurales de drenaje, anclaje o contención.

ACCIONES PREVENTIVAS

Evitar el uso de lugares problemáticos, a partir de POT’s eficaces, apoyados en mapas Peligrosidad multiriesgo

ACCIONES CORRECTORAS

Reparación de daños materiales (cuando hay posibilidad)

Medidas preventivas estructurales de drenaje

Sistemas eficaces de drenaje superficial y subterráneo en terrenos blandos



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Medidas preventivas estructurales de anclaje y contención

Sistemas de fijación y contención (Escolleras, mallas metálicas, bulones, zanjas)



Sistemas de fijación y contención (Muros pantalla, anclajes, bulones)

Medidas estructurales de anclaje y contención

Sistemas de fijación y contención (Escolleras, mallas metálicas, bulones, zanjas)



RIESGOS LITORALES

Pueden ser:

• Riesgos asociados a un evento tranquilo y progresivo. Ej., Erosión costera, variaciones del nivel del mar



RIESGOS LITORALES

• Riesgos asociados a eventos repentinos. Ej., Huracanes, Tsunamis, movimientos en masa de los acantilados (desplomes, deslizamientos).

Tsunami (Banda Aceh, 2005)

Pueden ser:



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La erosión y el retroceso costero ► litología y altura de los acantilados:

• Rocas son blandas y acantilados bajos ► retroceso rápido y continuo.



• Acantilados altos ► retroceso por movimientos en masa ► socavamiento del oleaje en la base del acantilado.

• Rocas resistentes ► erosión y retroceso más lentos.



La Vulnerabilidad de un área costera frente a los riesgos litorales ► POT (uso del terreno, localización de construcciones en las áreas de riesgo, densidad de población, grado de exposición, …).



Acciones preventivas

POT’s eficaces, apoyados en mapas de peligrosidad de riesgo litoral

Acciones predictivas

Elaboración de mapas de peligrosidad por erosión costera

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Las inundaciones costeras ► mareas vivas, oleaje de tormentas, tsunamis ...

Daños importantes ► contaminación de acuíferos y masas superficiales de agua dulce por agua salada.




Predicción espacial ► elaboración de mapas de riesgo por inundación costera.


Contemplan: riesgo de inundación por mareas vivas y tormentas

No contemplan: Tsunamis ► baja frecuencia, difícil predicción espacial y elevado coste de medidas estructurales.



Medidas No Estructurales (no tienen ninguna desventaja)

No interferencia con la dinámica marina ► la costa evoluciona de forma natural. Creación zona de Dominio Público entre el mar y la zona urbanizada ►minimizar situaciones de riesgo.

Medidas Estructurales

Construcción de rompeolas, espigones, malecones, escolleras.

Ventajas ► disminución la energía del oleaje + favorecen la sedimentación y el crecimiento (o estabilización) de playas + reducen retroceso de los acantilados.

Desventajas ► Protección local + interferencia en corrientes de deriva costera generando graves problemas en áreas ádyacentes + mantenimiento costoso

RIESGOS FLUVIALES

Pueden dividirse en dos tipos:

• Riesgos debidos a eventos continuos en el tiempo. Ej. erosión fluvial



RIESGOS FLUVIALES

• Riesgos debidos a eventos repentinos. Ej., Crecidas Inundaciones.



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Ambos tipos de eventos (continuos y repentinos) constituyen fenómenos NORMALES en la dinámica fluvial

NO deberían constituir situación de RIESGO, de no ser por la intensa presión humana sobre los márgenes fluviales y sus llanuras de inundación

Llanuras de inundación y abanicos aluviales son áreas especialmente atractivas para el asentamiento y/o desarrollo de actividades humanas.



Abanico Aluvial de Caraballeda, Venezuela (1998)

Huracán Mitch (1998)



Huracán Mitch (1998)



pueden estar inducidos por otros procesos naturales previos:

• Atmosféricos: Precipitaciones intensas y/o prolongadas, gota fría, huracanes, mareas extraordinariamente altas, ...

• Movimientos en masa que corten el cauce de un río, provocando inundaciones aguas arriba, ...

• Humanos: Rotura de presas, urbanización (impermeabilización terreno), deforestación, construcción de puentes, encauzamientos artificiales, ...


Predecir la extensión del área inundable, así como la probabilidad del suceso (inundación) ocurra.

• La predicción espacial ► mapas de inundabilidad para diferentes periodos de retorno.

• La Predicción temporal ► difícil y costosa

• SAIH (Sistema automático información hidrológica) ► red de pluviográfosy medidores de caudal que transmiten los datos a un ordenador central ►conocer la evolución del proceso (inundación) en tiempo real.



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Medidas no estructurales (No tienen desventajas)

• Planes de ordenación (POT’s) eficaces, con especial atención a áreas fluviales (abanicos, llanuras de inundación, terrazas bajas), basados en mapas de inundabilidad

Objetivo: obtención del máximo beneficio de estas áreas, minimizando a la vez el daño de las inundaciones y el coste de las medidas preventivas. Generalmente restringen el uso residencial e industrial, y permiten el uso recreativo y agroforestal.

• Legislación adecuada en materia de urbanismo y construcción

• Empleo del pronóstico del tiempo para activar planes de emergencia.

Medidas estructurales

• Construcción de diques en márgenes del cauce► Evitan el desbordamiento del canal y la inundación de la llanura de inundación.

Desventajas ►


4. Riesgos ExógenosGEOLOGÍAEscuela de Arquitectura Técnica



Desventajas ► inundación amplificada cuando rompen/desbordan los diques► Amplifica la situación de riesgo aguas debajo de los diques

► Efectos ecológicos negativos (destrucción de habitats)



• Construcción de diques en los márgenes del cauce.• Acondicionamiento del cauce principal

Ensanchar, profundizar la sección del cauce

evitar meandros para aumentar la pendiente

suprimir obstáculos

estanques de avenidas, ...• Construcción de nuevos cauces ► Pueden generar un efecto contrario

(desbordamiento e inundación) si no se diseñan teniendo en cuenta las avenidas mayores históricas.

• Construcción de embalses aguas arriba de la zona a proteger• Reforestación de la cuenca ► Aumenta la evapotranspiración y disminuye

escorrentía• Aterrazamiento de laderas ► Disminuye la escorrentía y el aporte de

sedimentos



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