Detalles del proyecto
Descripción
Los deslizamientos en las laderas y taludes en sectores del corredor vial Bogotá-Villavicencio han sido una problemática recurrente que afecta la normal circulación vehicular (CPEO Centro de Estudios de la Orinoquia, 2019); esta problemática se remonta desde sus inicios cuando fue construido el Camino Real para el traslado del ganado desde los llanos orientales hacia el centro del país. Esta problemática es asociada a las condiciones geológicas y geomorfológicas del terreno en el que se desarrolla el trazado de la vía que inicia en una zona de depósitos de ladera (partiendo desde Bogotá), se desarrolla en su parte media sobre una serie de depósitos aluviales, y finaliza sobre el piedemonte llanero (en la ciudad de Villavicencio), lo cual combinado con la alta precipitación y sismicidad de la zona genera escenarios de alto potencial para la remoción en masa (deslizamientos de ladera). En la zona del tramo vial localizada entre los sectores de Cáqueza y Pipiral, que corresponde aproximadamente a un tramo de 45 km, se desarrollan terrazas aluviales antiguas de periodos glaciales, delimitadas por taludes altamente escarpados y constituidas por depósitos de materiales de origen fluvio-torrencial (Espriella & Cortés, 1985; Rodríguez-Parra, 2001), que varían según la zona entre matriz-soportado a clasto-soportado. Es de interés entender por qué se producen cambios significativos en la estructura de estos materiales que conforman las terrazas, y a su vez complejos en su fábrica o estructura (arreglo y disposición de las partículas), cuando son sometidos a cualquier cambio o alteración en sus condiciones circundantes (entorno del talud), lo que a su vez desencadena un proceso progresivo de instabilidad que puede conllevar a grandes movimientos de las laderas. A la fecha, estudios previos no han planteado un modelo constitutivo que permita predecir cambios en estos materiales clasto soportados debidos a alteraciones geomecánicas a las que se ven sometidos, y deformaciones volumétricas que tengan lugar. Un modelo de esta tipología permitiría ser usado para predecir los posibles eventos de remoción en masa de las laderas en la zona de estudio, que permita mitigar las consecuencias mediante la toma oportuna de las acciones pertinentes, así como una reducción de las posibles pérdidas económicas que trae consigo la afectación del corredor vial, dado su interés nacional, la importancia para la región y el desarrollo económico y social del país, dado que es la principal conexión entre el centro del país y una de las principales despensa de abastecimiento nacional. Este corredor vial, debido a las características mencionadas de los materiales que conforman sus taludes, se enfrenta continuamente a cierres prolongados por deslizamientos en época invernal, que se concentran mayoritariamente en los sectores donde afloran los depósitos fluvio-torrenciales que dieron origen a las terrazas aluviales; lo que, sumado a condiciones regionales, tales como sismicidad y pluviosidad, generan condiciones de amenaza alta. Se estima que, en la década del 2000 al 2010, en todo el corredor vial se presentaron más de 150 deslizamientos, y cerca de 1.500 en los últimos cincuenta años, lo que representa uno de los mayores desafíos para la ingeniería del país (Delgado-Gómez, 2018). Por otro lado, es importante observar que a pesar de las inversiones millonarias que ha realizado el estado colombiano en este corredor ($4.8 billones de pesos a 2017) en la actualidad no se ha logrado una operación continua y eficiente de la misma generándose un número considerable de cierre totales o parciales en varios días del año acarreando al país pérdidas cercanas a 50.000 millones de pesos diarios. Lo que demuestra la bondad de desarrollar estudios o investigaciones a nivel multiescala para avanzar en el estado del conocimiento y desempeño de este tipo de materiales que permita lograr una mayor comprensión del efecto de la modificación del estado de esfuerzos, y así poder proponer un modelo que pueda ser usado para predecir de forma más efectiva los posible eventos de remoción en masa de las laderas de la zona de estudio, y que permita la toma de acciones oportunas reduciendo los costos derivados. Recientemente, la Pontificia Universidad Javeriana participó en el equipo científico conformado por la Sociedad Colombiana de Ingenieros, por encargo del gobierno nacional, para determinar las causas de los procesos de inestabilidad de las estructuras y afectaciones en el sector del km58 de la vía Bogotá-Villavicencio permitiendo identificar la necesidad de desarrollar estudios profundos respecto al comportamiento de los materiales en esta vía (ver REF _Ref114145926 \h \* MERGEFORMAT Ilustración 1 08D0C9EA79F9BACE118C8200AA004BA90B02000000080000000E0000005F005200650066003100310034003100340035003900320036000000 ). Esta participación de la Universidad generó una línea base de conocimiento que puede ser aprovechada en este estudio doctoral ya que sus resultados serán de mucho interés para el gobierno nacional generando un posicionamiento estratégico y proyección de la Universidad hacia el desarrollo de futuros estudios financiados por el Estado. A lo largo de la historia, este tipo de unidades geológicas, de la Cordillera Oriental donde se localiza la vía Bogotá-Villavicencio, han presentado procesos de remoción en masa que se asocian a su condición de estabilidad marginal y degradación continua. El caso más conocido corresponde a la tragedia de Quebrada Blanca, en la misma zona de estudio, en el año de 1974 (Garcia-Delgado et al., 2022). Un volumen considerable de material, del orden de 450.000 m3 se desprendió desde la parte alta de la ladera y se depositó en el valle de Quebrada Blanca (Sociedad Colombiana de Ingenieros, 2020). Debido al movimiento en masa, una gran cantidad de vehículos que transitaban la zona quedaron atrapados, ocasionando la muerte de más de 300 personas. Esto es una evidencia de que la zona se encuentra en constante movimiento, y aún muestra rasgos del proceso de inestabilidad ocurrido años atrás. Las unidades cuaternarias de este tipo que se localizan en la cordillera oriental están en un constante proceso de alteración que afecta principalmente a los taludes que las conforman. Las fuertes lluvias que año a año se presentan en la zona, con una precipitación anual acumulada de más de 2.000 mm/año, sumado a sismos de magnitudes importantes, como el sismo de Quetame (ocurrido en el 2008), son indudablemente variables, que, desde su formación, han afectado a estas unidades y que claramente reflejan las condiciones del relieve actual y su inestabilidad (Sociedad Colombiana de Ingenieros, 2020). El comportamiento geomecánico de los materiales térreos es fuertemente dependiente del confinamiento; por tanto, la práctica de la geotecnia debe hacer mayores esfuerzos por analizar la incidencia que los cambios en los estados de esfuerzos puede tener en procesos, tanto de pérdida de rigidez del material como de movilización de su resistencia; esto implica tener mayor claridad de la relación entre los esfuerzos y la resistencia natural de los geomateriales. Fenómenos como la falla progresiva asociada al mecanismo de liberación de energía de deformación almacenada y a la pérdida de rigidez por afectación de la estructura del suelo, bien sea que se trate de dilatancia asociada a grados de empaquetamiento “interlocking” (Bowman & Soga, 2003; Pan et al., 2022), niveles de cementación, grados de sobre consolidación, e incluso efectos de envejecimiento “aging” (Schmertmann, 1992), se pueden comprender mejor si se involucran con los efectos asociados a cambios del estado de esfuerzos. Este efecto producto del envejecimiento (“aging”) no es comúnmente considerado en los análisis de estabilidad de manera cuantitativa, esto debido a la falta de modelos numéricos confiables para predecir sus efectos sobre las propiedades del suelo (Baxter & Mitchell, 2004; Suarez et al., 2014; Toyota & Takada, 2021). Para poder considerar este efecto en los modelos numéricos, es importante poder determinar cómo y por qué cambian las propiedades del suelo durante el envejecimiento, abarcando las tres escalas de investigación expuestas en la metodología de esta propuesta. Considerando la problemática que conlleva a la inestabilidad de las laderas del corredor vial Bogotá-Villavicencio, es necesario comprender en detalle el comportamiento de los materiales aluviales clasto-soportados que, influenciados por condiciones de alta saturación y recurrentes eventos sísmicos de la zona, a partir de: - Analizar las condiciones de la cordillera oriental donde se localiza el trazado y las estructuras geológicas que ahí se encuentran, con el fin de entender los cambios en la estructura de los materiales que conforman las terrazas al estar sujetos a cambios o alteraciones en sus condiciones de estabilidad. - Analizar las propiedades y condiciones de los materiales fluvio-torrenciales que conforman los taludes, con el fin de entender los cambios en fábrica, estructura y parámetros de resistencia inducidos por las condiciones regionales de sismicidad y pluviosidad. - Relacionar los cambios de estado del material con su comportamiento geomecánico, a fin de entender los procesos de su alteración natural (p. ej. “aging”, “interlocking”) debido a intervenciones antrópicas (p. ej. obras civiles para intervenciones nuevas y estabilizaciones) y/o los efectos regionales (sismicidad y pluviosidad). De acuerdo a lo anterior, se plantea la siguiente pregunta de investigación: ¿Cómo incide la variación en el nivel de envejecimiento (“ageing”) y la perdida de cementación en materiales granulares que conforman depósitos fluvio torrenciales antiguos; en la generación de eventos de remoción en masa que afectan corredores viales estratégicos en zonas de piedemonte de los andes Colombianos (vía Bogotá-Villavicencio)?
Estado | Finalizado |
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Fecha de inicio/Fecha fin | 06/02/23 → 06/02/25 |
Palabras clave
- Ageing
- Interlocking
- Landslides
- Soil deposits
Estado del Proyecto
- En Ejecución
Financiación de proyectos
- Interna
- Pontificia Universidad Javeriana