M3 Ladera: Estabilidad y Movimiento de Masa

Tópico

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.

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.

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 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.

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