Geomagnetismo. Subsidencia

♦ Rebeca Aguas Sancho ♦ Ana Artalejo López ♦ Gabriel Cofrade Rivas ♦

♦ Luis Espada Diez-Madroñero ♦ María García Sanz ♦ Javier González Blázquez ♦

♦ Ana Isabel Maeso Martín ♦ Jesús Enrique Martínez Martín ♦ Carlos Javier Vadillo Martínez ♦

Definición

La subsidencia es, junto con la contaminación de los acuíferos subterráneos, uno de los problemas principales de la minería subterránea. Consiste en el movimiento de una superficie cuya componente vertical de desplazamiento es claramente predominante sobre su componente horizontal.

La subsidencia se debe principalmente a dos procesos: la karstificación y aparición de estructuras halocinéticas.

La karstificación es un fenómeno que se produce en el terreno por la presencia de yeso y calizas que pueden dar lugar al efecto de disolución. Esto puede favorecer la aparición de espacios vacíos, oquedades que no se detectan y que pueden hundirse de forma brusca causando graves daños y pérdidas en el terreno circundante.

Las estructuras halocinéticas son formaciones geológicas producidas por el desplazamiento de rocas salinas que pueden alterar los materiales de su alrededor levantándolos, formando domos; o perforándolos, originando diapiros.

Tipos

Podemos clasificar los distintos tipos de subsidencia según dos puntos de vista:

 "Genético" o general

- Subsidencia exógena: se refiere a los procesos de deformación superficial relacionados con la compactación natural o antrópica de los suelos.

- Subsidencia endógena: hace referencia a aquellos movimientos de la superficie terrestre asociados a procesos geológicos internos, tales como pliegues, fallas, vulcanismo, etc.

 Según el mecanismo desencadenante

- Por disolución subterránea en sal, yeso o rocas carbonáticas: debido a la gran solubilidad de estos materiales en agua en determinadas condiciones, pueden llegar a formar sistemas de huecos interconectados, y que en circunstancias extremas, provocan el hundimiento del terreno en determinadas zonas.

- Minera, por obras mineras o construcción de galerías subterráneas: consiste en el hundimiento de la superficie del terreno con motivo de la deformación y/o colapso de galerías generadas para la extracción de minerales o la construcción de túneles respectivamente cuando los terrenos colindantes intentan ocupar el suelo el vacío generado.

- Por erosión subterránea: también conocido como "tubificación" o "piping", se produce por un proceso mecánico de arrastre de partículas de suelo causado por el flujo de agua subterránea. El agua, en su recorrido horizontal por el terreno, moviliza partículas de suelo generando una serie de canales que pueden desencadenar colapsos del terreno.

-Por flujo lateral: En torno a diversas formaciones evaporíticas se producen fenómenos de subsidencia asociados a la actividad diapírica. Este tipo de fenómenos de flujo lateral se ha observado en materiales arcillosos intercalados entre materiales más competentes como pizarras.

- Por compactación: Se divide a su vez según la causa de este proceso…

• Vibraciones: Las vibraciones producidas por los terremotos, explosiones u otras causas pueden causar la densificación de terrenos granulares sueltos por reajuste de partículas al alcanzar este una estructura más compacta.

• Carga: La acumulación natural sucesiva de sedimentos o determinados tipos de cimentaciones pueden ocasionar la consolidación del terreno como consecuencia del peso que ejercen los sedimentos o las construcciones. Esta subsidencia se produce por una reducción gradual de los huecos del suelo.

• Extracción de fluidos: Puede causar importantes valores de subsidencia como consecuencia del cierre gradual de los huecos rellenos por el fluido extraído. Este tipo de hundimiento afecta a grandes ciudades como México DF, Valle de san Joaquín (EEUU), Tokio (Japón), Pekín (China), etc...

• Hidrocompactación: Este fenómeno consiste en el asentamiento que se produce en determinados tipos de suelos, con un bajo contenido de humedad y situados sobre el nivel freático, al ser saturados. La presencia de agua puede causar dos tipos de efectos en este tipo de suelos, la disolución de los enlaces entre partículas o la pérdida de las tensiones capilares que en ambos casos sostienen las partículas de suelo para configurar su estructura.

• Tectónica: Los descensos de la superficie terrestre producidos por las fallas producen un efecto conocido como subsidencia tectónica. Este tipo de subsidencia es, en general, muy lenta y de pequeña magnitud (de pocos mm o décimas de mm al año) frente a otros tipos de subsidencia.

• Bombeo de pozos: Se da cuando se bombea de los pozos el agua a mayor velocidad de lo que pueden reemplazarla los procesos de recarga natural. Sobre todo en zonas con estratos potentes de sedimentos no consolidados, donde la presión del agua al extraerle disminuye, y el peso de la sobrecarga se trasmite al sedimento, compactando los granos y hundiendo el terreno.

Causas

Licuefacción

Consiste en la pérdida de consistencia del suelo, de manera temporal, debido a una redistribución de las partículas del terreno y del agua que contiene. Suele deberse a movimientos sísmicos y actividad antrópica.

La licuefacción tiene lugar en los suelos no consolidados, no cohesivos o fácilmente disgregables y saturados en agua. El sedimento cae hacia abajo por su propio peso y el agua de saturación tiende a salir como una fuente surgente, comportándose como material licuado, cuyo resultado es la producción de un desplazamiento o falla del terreno.

Hay varios tipos de desplazamientos asociados a la licuefacción:

 Flujos de tierra: los materiales del suelo se desplazan rápidamente cuesta abajo en un estado licuado, a veces causando coladas de barro o avalanchas.

 Flujo lateral: es el desplazamiento limitado de las capas superficiales del suelo a favor de pendientes suaves o hacia superficies libres, como márgenes de ríos.

 Flotación: objetos enterrados menos pesados que el suelo licuado desplazado, como tanques, buzones o tuberías de gravedad, ascienden a través del suelo y flotan en la superficie.

 Pérdida de resistencia de soporte: reducción de la capacidad de soporte de los cimientos debido al debilitamiento del material del suelo subyacente o colindante que puede hacer que las estructuras se hundan.

Los factores que aumentan la probabilidad de que el terreno se comporte como un líquido son varios:

Distribución del tamaño de los granos: La arena uniformemente graduada, con granos pocos finos o muy gruesos (arena limpia) tiene mayor probabilidad de licuarse y es posible que se vuelva más densa. Las arenas limosas y gravas también son susceptibles a la licuefacción bajo cargas muy severas.

Profundidad de las aguas subterráneas: Puede ocurrir licuefacción si existe agua subterránea. Mientras menor sea la profundidad, menor será el peso del recubrimiento del suelo y el potencial de que ocurra densificación. Por lo tanto mayor será la probabilidad de que ocurra licuefacción.

Densidad: La licuefacción ocurre principalmente en suelos sueltos, saturados y no cohesivos. Se produce una acumulación gradual de la presión de poros dentro del depósito de suelo, en deterioro de los esfuerzos efectivos, tal que si el número de aplicaciones de carga resulta suficiente, los esfuerzos efectivos se anulan, quedando el suelo licuado y transformado en un pantano.

Después del proceso y cuando las presiones de poros se han disipado el suelo volverá a su condición hidrostática sufriendo densificación por reacomodo de su estructura (el pantano se vuelve tierra firme y se asienta).

Si el suelo es denso, habrá menos posibilidad de que se produzca la licuefacción.

Peso del recubrimiento y profundidad del suelo: Las tensiones entre partículas aumentan a medida que se incrementa la presión del recubrimiento. Mientras mayor sea la tensión entre las partículas, menor será la probabilidad de que ocurra la licuefacción. Por lo general, la licuefacción ocurre a profundidades menores de 30 pies (9 metros); rara vez ocurre a profundidades mayores de 50 pies (15 metros).

Amplitud y duración de la vibración del terreno: La capacidad del suelo para resistir una vibración sin causar fallas depende de la intensidad del movimiento del terreno, incluida tanto su amplitud como su duración. Los movimientos más fuertes tienen mayor probabilidad de causar fallas. La licuefacción de suelos bajo condiciones de tensión provocadas por un terremoto puede ocurrir, ya sea cerca del epicentro durante terremotos pequeños o moderados, o a cierta distancia en caso de terremotos moderados a severo.

Edad del depósito: Los suelos débiles y no cohesivos por lo general son jóvenes. Con el tiempo, actúan dos factores para incrementar la resistencia de un suelo típico: la compactación (que cambia la relación de vacíos) y varios procesos químicos (que actúan para cementar los granos del suelo).

Origen del suelo: El suelo depositado por procesos fluviales se sedimenta fácilmente y sus granos tienen poca probabilidad de compactarse. Similar a lo que sucede en los rellenos

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