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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo M3 - Ladera: Estabilidad y Movimiento de Masa
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:4717
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Balance mecánico de estabilidad
¿Qué balance determina si la ladera permanece estable?
Grupo 2: Grupo 2: Criterio de falla y métodos de estabilidad
¿Cómo se interpreta y calcula el umbral de estabilidad?
Grupo 3: Grupo 3: Lluvia, infiltración y presión de poro
¿Cómo la lluvia modifica la presión de poro en el perfil?
Grupo 4: Grupo 4: Tensión efectiva y resistencia al corte
¿Cómo la presión de poro reduce la capacidad resistente?
Grupo 5: Grupo 5: Fluidificación extrema
¿Qué ocurre cuando la presión de poro alcanza la tensión total?
Grupo 6: Grupo 6: Continuo de movimientos de masa
¿Cómo cambia el tipo y velocidad del movimiento de masa?
Grupo 7: Grupo 7: Flujo de detritos canalizado y propagación
¿Cómo se propaga la consecuencia rápida aguas abajo?
ID:1724
Grupo 1: Grupo 1: Balance mecánico de estabilidad
Descripción
¿Qué balance determina si la ladera permanece estable?
Pregunta clave: ¿Qué balance determina si la ladera permanece estable?
El factor de seguridad de la ladera resume ese balance en un único cociente entre las fuerzas resistentes y las fuerzas motrices, y es precisamente el valor de ese cociente el que determina el estado en que se encuentra la ladera: un factor de seguridad mayor que uno indica que la ladera permanece estable, aunque el margen real de esa estabilidad dependa de cuánta incertidumbre haya en los datos; un factor de seguridad igual a uno marca el límite mismo de la inestabilidad; y un factor de seguridad menor que uno señala que el movimiento ya está activo. La presión de poro es, de todos los factores que intervienen en ese balance, el detonante más común de los deslizamientos: cuando una lluvia intensa satura el suelo de la ladera, esa saturación hace que la presión de poro aumente dentro del propio suelo, y ese aumento de presión de poro hace que la tensión efectiva —la diferencia, según el principio de Terzaghi, entre la tensión total que soporta el suelo y la presión de poro que actúa en su interior— se reduzca, arrastrando consigo a la resistencia al corte disponible y, con ella, al propio factor de seguridad. Un modelo de infiltración transitoria de lluvia, acoplado a un análisis regional de estabilidad de laderas, combina la ecuación de Richards, resuelta en una sola dimensión, para seguir la difusión de esa presión de poro a través del perfil de suelo, con el análisis de estabilidad ya descrito, de modo que permite calcular cómo varía el factor de seguridad tanto en el espacio como en el tiempo a lo largo de toda la ladera. Así, desde el balance de fuerzas con el que arranca este documento hasta esa propagación de la ola de detritos con la que termina, pasando por el factor de seguridad, la presión de poro, la fluidificación del suelo y el continuo de movimientos de masa, la estabilidad de la ladera hace que el destino de todo ese material —permanecer quieto o precipitarse ladera abajo— dependa, en última instancia, de qué tan cerca esté su propio factor de seguridad de perder el balance que lo sostiene.
ID:2510
Grupo 2: Grupo 2: Criterio de falla y métodos de estabilidad
Descripción
¿Cómo se interpreta y calcula el umbral de estabilidad?
Pregunta clave: ¿Cómo se interpreta y calcula el umbral de estabilidad?
El factor de seguridad de la ladera resume ese balance en un único cociente entre las fuerzas resistentes y las fuerzas motrices, y es precisamente el valor de ese cociente el que determina el estado en que se encuentra la ladera: un factor de seguridad mayor que uno indica que la ladera permanece estable, aunque el margen real de esa estabilidad dependa de cuánta incertidumbre haya en los datos; un factor de seguridad igual a uno marca el límite mismo de la inestabilidad; y un factor de seguridad menor que uno señala que el movimiento ya está activo. El análisis de estabilidad de taludes que permite calcular ese factor de seguridad se apoya en la mecánica de suelos clásica de Mohr y Coulomb, y puede plantearse de forma planar, cuando se estudia el deslizamiento a lo largo de un único plano, o de forma circular, mediante el análisis de Bishop, cuando la masa que se evalúa es lo bastante grande como para deslizar según una superficie curva. Un modelo de infiltración transitoria de lluvia, acoplado a un análisis regional de estabilidad de laderas, combina la ecuación de Richards, resuelta en una sola dimensión, para seguir la difusión de esa presión de poro a través del perfil de suelo, con el análisis de estabilidad ya descrito, de modo que permite calcular cómo varía el factor de seguridad tanto en el espacio como en el tiempo a lo largo de toda la ladera. Así, desde el balance de fuerzas con el que arranca este documento hasta esa propagación de la ola de detritos con la que termina, pasando por el factor de seguridad, la presión de poro, la fluidificación del suelo y el continuo de movimientos de masa, la estabilidad de la ladera hace que el destino de todo ese material —permanecer quieto o precipitarse ladera abajo— dependa, en última instancia, de qué tan cerca esté su propio factor de seguridad de perder el balance que lo sostiene.
ID:2511
Grupo 3: Grupo 3: Lluvia, infiltración y presión de poro
Descripción
¿Cómo la lluvia modifica la presión de poro en el perfil?
Pregunta clave: ¿Cómo la lluvia modifica la presión de poro en el perfil?
La presión de poro es, de todos los factores que intervienen en ese balance, el detonante más común de los deslizamientos: cuando una lluvia intensa satura el suelo de la ladera, esa saturación hace que la presión de poro aumente dentro del propio suelo, y ese aumento de presión de poro hace que la tensión efectiva —la diferencia, según el principio de Terzaghi, entre la tensión total que soporta el suelo y la presión de poro que actúa en su interior— se reduzca, arrastrando consigo a la resistencia al corte disponible y, con ella, al propio factor de seguridad. Un modelo de infiltración transitoria de lluvia, acoplado a un análisis regional de estabilidad de laderas, combina la ecuación de Richards, resuelta en una sola dimensión, para seguir la difusión de esa presión de poro a través del perfil de suelo, con el análisis de estabilidad ya descrito, de modo que permite calcular cómo varía el factor de seguridad tanto en el espacio como en el tiempo a lo largo de toda la ladera. La fluidificación del suelo es el caso extremo al que puede llegar ese mismo mecanismo: ocurre cuando la presión de poro llega a igualar por completo a la tensión total que soporta el suelo, de modo que la tensión efectiva se anula, y esa anulación de la tensión efectiva hace que la resistencia al corte del suelo desaparezca por entero, dejando a la ladera sin ninguna capacidad de sostenerse a sí misma. Así, desde el balance de fuerzas con el que arranca este documento hasta esa propagación de la ola de detritos con la que termina, pasando por el factor de seguridad, la presión de poro, la fluidificación del suelo y el continuo de movimientos de masa, la estabilidad de la ladera hace que el destino de todo ese material —permanecer quieto o precipitarse ladera abajo— dependa, en última instancia, de qué tan cerca esté su propio factor de seguridad de perder el balance que lo sostiene.
ID:2512
Grupo 4: Grupo 4: Tensión efectiva y resistencia al corte
Descripción
¿Cómo la presión de poro reduce la capacidad resistente?
Pregunta clave: ¿Cómo la presión de poro reduce la capacidad resistente?
La presión de poro es, de todos los factores que intervienen en ese balance, el detonante más común de los deslizamientos: cuando una lluvia intensa satura el suelo de la ladera, esa saturación hace que la presión de poro aumente dentro del propio suelo, y ese aumento de presión de poro hace que la tensión efectiva —la diferencia, según el principio de Terzaghi, entre la tensión total que soporta el suelo y la presión de poro que actúa en su interior— se reduzca, arrastrando consigo a la resistencia al corte disponible y, con ella, al propio factor de seguridad. Un modelo de infiltración transitoria de lluvia, acoplado a un análisis regional de estabilidad de laderas, combina la ecuación de Richards, resuelta en una sola dimensión, para seguir la difusión de esa presión de poro a través del perfil de suelo, con el análisis de estabilidad ya descrito, de modo que permite calcular cómo varía el factor de seguridad tanto en el espacio como en el tiempo a lo largo de toda la ladera. La fluidificación del suelo es el caso extremo al que puede llegar ese mismo mecanismo: ocurre cuando la presión de poro llega a igualar por completo a la tensión total que soporta el suelo, de modo que la tensión efectiva se anula, y esa anulación de la tensión efectiva hace que la resistencia al corte del suelo desaparezca por entero, dejando a la ladera sin ninguna capacidad de sostenerse a sí misma. El comportamiento esperado de todo este sistema de ladera incluye una aceleración clara de los movimientos de masa durante los periodos de lluvia intensa, una disminución del factor de seguridad a medida que el suelo se satura, y la propagación de la ola del flujo de detritos a lo largo de todo el cauce que la canaliza.
ID:2513
Grupo 5: Grupo 5: Fluidificación extrema
Descripción
¿Qué ocurre cuando la presión de poro alcanza la tensión total?
Pregunta clave: ¿Qué ocurre cuando la presión de poro alcanza la tensión total?
La estabilidad de una ladera es, en el fondo, un balance entre dos grupos de fuerzas que compiten entre sí dentro de esa misma ladera: las fuerzas motrices, que empujan al material ladera abajo —el peso propio de ese material, la presión de poro que se acumula dentro de él y la sacudida que le imprime la sismicidad—, frente a las fuerzas resistentes, que se le oponen —la cohesión del suelo o de la roca y la fricción interna entre sus propias partículas. La presión de poro es, de todos los factores que intervienen en ese balance, el detonante más común de los deslizamientos: cuando una lluvia intensa satura el suelo de la ladera, esa saturación hace que la presión de poro aumente dentro del propio suelo, y ese aumento de presión de poro hace que la tensión efectiva —la diferencia, según el principio de Terzaghi, entre la tensión total que soporta el suelo y la presión de poro que actúa en su interior— se reduzca, arrastrando consigo a la resistencia al corte disponible y, con ella, al propio factor de seguridad. La fluidificación del suelo es el caso extremo al que puede llegar ese mismo mecanismo: ocurre cuando la presión de poro llega a igualar por completo a la tensión total que soporta el suelo, de modo que la tensión efectiva se anula, y esa anulación de la tensión efectiva hace que la resistencia al corte del suelo desaparezca por entero, dejando a la ladera sin ninguna capacidad de sostenerse a sí misma. Así, desde el balance de fuerzas con el que arranca este documento hasta esa propagación de la ola de detritos con la que termina, pasando por el factor de seguridad, la presión de poro, la fluidificación del suelo y el continuo de movimientos de masa, la estabilidad de la ladera hace que el destino de todo ese material —permanecer quieto o precipitarse ladera abajo— dependa, en última instancia, de qué tan cerca esté su propio factor de seguridad de perder el balance que lo sostiene.
ID:2514
Grupo 6: Grupo 6: Continuo de movimientos de masa
Descripción
¿Cómo cambia el tipo y velocidad del movimiento de masa?
Pregunta clave: ¿Cómo cambia el tipo y velocidad del movimiento de masa?
El continuo de los movimientos de masa que puede desencadenar una ladera inestable abarca un rango enorme de velocidades: en un extremo está la reptación, un movimiento lento, de apenas unos pocos milímetros al año, impulsado por los ciclos repetidos de hielo y deshielo o por cambios en la humedad del suelo; en el otro extremo están los flujos de detritos catastróficos, que se desplazan a varios metros por segundo y que pueden recorrer una movilidad de varios kilómetros desde su origen. Los flujos de detritos que se canalizan por los cauces de montaña resultan particularmente peligrosos porque concentran grandes volúmenes de masa que avanzan a alta velocidad y que dan muy poca advertencia previa a quienes viven aguas abajo de esos mismos cauces. El comportamiento esperado de todo este sistema de ladera incluye una aceleración clara de los movimientos de masa durante los periodos de lluvia intensa, una disminución del factor de seguridad a medida que el suelo se satura, y la propagación de la ola del flujo de detritos a lo largo de todo el cauce que la canaliza. Así, desde el balance de fuerzas con el que arranca este documento hasta esa propagación de la ola de detritos con la que termina, pasando por el factor de seguridad, la presión de poro, la fluidificación del suelo y el continuo de movimientos de masa, la estabilidad de la ladera hace que el destino de todo ese material —permanecer quieto o precipitarse ladera abajo— dependa, en última instancia, de qué tan cerca esté su propio factor de seguridad de perder el balance que lo sostiene.
ID:2515
Grupo 7: Grupo 7: Flujo de detritos canalizado y propagación
Descripción
¿Cómo se propaga la consecuencia rápida aguas abajo?
Pregunta clave: ¿Cómo se propaga la consecuencia rápida aguas abajo?
El continuo de los movimientos de masa que puede desencadenar una ladera inestable abarca un rango enorme de velocidades: en un extremo está la reptación, un movimiento lento, de apenas unos pocos milímetros al año, impulsado por los ciclos repetidos de hielo y deshielo o por cambios en la humedad del suelo; en el otro extremo están los flujos de detritos catastróficos, que se desplazan a varios metros por segundo y que pueden recorrer una movilidad de varios kilómetros desde su origen. Los flujos de detritos que se canalizan por los cauces de montaña resultan particularmente peligrosos porque concentran grandes volúmenes de masa que avanzan a alta velocidad y que dan muy poca advertencia previa a quienes viven aguas abajo de esos mismos cauces. El comportamiento esperado de todo este sistema de ladera incluye una aceleración clara de los movimientos de masa durante los periodos de lluvia intensa, una disminución del factor de seguridad a medida que el suelo se satura, y la propagación de la ola del flujo de detritos a lo largo de todo el cauce que la canaliza. Así, desde el balance de fuerzas con el que arranca este documento hasta esa propagación de la ola de detritos con la que termina, pasando por el factor de seguridad, la presión de poro, la fluidificación del suelo y el continuo de movimientos de masa, la estabilidad de la ladera hace que el destino de todo ese material —permanecer quieto o precipitarse ladera abajo— dependa, en última instancia, de qué tan cerca esté su propio factor de seguridad de perder el balance que lo sostiene.
ID:2516