Desastre por deslizamiento de tierra y sus medidas de mitigación en el Himalaya Gangtok de Sikkim

Traducido de Engineering geology, 2004, (64): 351～368.

Rajinder Bhasin1Eystein Grimstad1Jan Otto Larsen1Ashok K.Dhawan2Rajbal Singh2S.K.Verma2K.Venkatachalam2

Ge Xiuzhen 3 Traducido por la Escuela Zhu Rulie 3

（1Instituto Geotécnico de Noruega, P.O. Box 3930-Ullevaal Hageby, N-0806, Oslo, Noruega 2 Estación Central de Investigación de Suelos y Materiales, Nueva Delhi, India; 3 Instituto de Ingeniería Hidrogeológica y Métodos de Tecnología Geológica, Servicio Geológico de China, Baoding, Hebei, 071051)

Resumen En el Himalaya, el movimiento de deslizamientos de tierra y otros materiales es un grave desastre ambiental geológico. Deslizamientos de tierra masivos en la región de Sikkim, en el Himalaya oriental (que limita con el Tíbet, Nepal y Bután de China) mataron a decenas de miles de personas y causaron graves pérdidas catastróficas. Este artículo describe la investigación de los deslizamientos de tierra que ocurren actualmente en Gangtok, Sikkim, India, enfatizando los mecanismos que conducen al desprendimiento y colapso de los taludes naturales en la zona. Se cree que las fuertes lluvias en la zona no sólo contribuyen a la rápida erosión de los terrenos. macizos rocosos y La meteorización y la elevación del nivel freático reducen la estabilidad de los taludes naturales. Se está implementando un plan de instrumentación de deslizamientos de tierra (que incluye la colocación de pilotes de observación de asentamientos residenciales y piezómetros) para predecir la dinámica de los deslizamientos de tierra en la región.

Palabras clave Deslizamientos de tierra, Sikkim, Precipitaciones, Meteorización, Uniones de rocas

1 Introducción

La región del Himalaya se caracteriza generalmente por pendientes pronunciadas, picos imponentes y problemas geológicos y condiciones geotectónicas. El país de Sikkim tiene una superficie de unos 7.300 km2, con una longitud de unos 100 km de norte a sur y unos 60 km de este a oeste. La altitud de la zona oscila entre 244 y 8534 m y está rodeada por el monte Kanchenjunga, la tercera montaña más alta del mundo. Los deslizamientos de tierra son muy comunes en las montañas del Himalaya de Sikkim y causan una gran cantidad de desastres en la región cada año. Cientos, a veces miles, de personas mueren cada año en Sikkim a causa de deslizamientos de tierra. Sólo en 1968, más de 33.000 personas murieron a causa de deslizamientos de tierra. Estas condiciones críticas llevaron al Instituto Geotécnico Noruego en Oslo, Noruega, y a la Estación Central de Investigación de Suelos y Materiales en Nueva Delhi, India, a iniciar conjuntamente una iniciativa destinada a estudiar la dinámica de los deslizamientos de tierra en la región.

Los deslizamientos de tierra en Sikkim se deslizan a lo largo de una o más superficies sueltas que contienen tierra y/o restos de roca, o lecho de roca, pero a veces también a lo largo de rocas y sus cubiertas. En deslizamientos y zonas propensas a deslizamientos se deben tomar medidas de contención y preventivas basadas en datos geológicos detallados e investigaciones geotécnicas. Al analizar un deslizamiento de tierra, es importante determinar qué factores controlan la formación de la superficie de falla y el movimiento de la superficie de falla. Esto requiere un análisis de ingeniería de la estabilidad del bloque de deslizamientos y un análisis de los cambios en las condiciones geológicas, así como un análisis meteorológico relacionado con las actividades de deslizamientos. Este artículo describe un ejemplo de la investigación antes mencionada sobre el deslizamiento de tierra que ocurrió en la ciudad de Gangtok y analiza la implementación de medidas de mitigación y control de desastres.

2 Descripción geológica de Sikkim

La parte sur de Sikkim está ubicada principalmente en la zona de la cuenca del río Tista (ver Figura 1a). Se extiende a lo largo de las estribaciones del Himalaya y está fuertemente erosionado por los afluentes del río Teesta. Los deslizamientos de tierra ocurren con frecuencia en la región de Sikkim, en el Himalaya. Las principales razones de este fenómeno son las características geológicas de la zona y las fuertes lluvias. Además de estas razones, los acontecimientos actuales, especialmente la construcción de carreteras y viviendas, están exacerbando los problemas de deslizamientos y hundimientos de tierras.

Figura 1a Mapa esquemático de Sikkim

Geológicamente hablando, las rocas precámbricas cubren la mayor parte del Himalaya de Sikkim.

Las principales formaciones rocosas, desde las más jóvenes hasta las más antiguas, son las siguientes 4 capas y grupos: ①capa de rocas fangosas del Everest; ②grupo Sikkim; ③capa de gneis Kanchenjunga;

Las formaciones rocosas de la Formación Sikkim incluyen esquisto y gneis (ver Figura 1b). East Sikkim está controlado principalmente por rocas metamórficas poco profundas, principalmente esquistos de clorita, esquistos de sericita y esquistos de cuarzo. Estas rocas están filitizadas.

Figura 1b Mapa geológico del sur de Sikkim

El área cerca del centro del Himalaya y el río Teesta en el este se ve desplazada por fallas inversas de gran escala de noroeste a sur. -este. Los Himalayas en el este de Sikkim están atravesados ​​por dos fallas de empuje, una se llama falla de empuje de Chungthang y la otra es la falla de empuje central principal (MCT), ambas con tendencia NO-SE. El empuje central principal (MCT) es un límite tectónico regional bien conocido entre rocas sedimentarias y rocas cristalinas que separa el Himalaya "mayor" y el "pequeño" y se caracteriza por rocas cataclásticas y zonas de fractura. La falla inversa de Chunshang incluye la capa de gneis de Chunshang y el esquisto de la Formación Sikkim. Son estos esquistos expuestos en el área de Gangtok en los que se centra este artículo.

El Himalaya Nepal-Sikkim y las áreas epigeosinclinales cercanas están dominadas por fallas (pares que se deslizan a lo largo del rumbo) en capas en forma de cuña frente al escudo indio. Las rocas en esta zona se caracterizan por un intenso plegamiento, metamorfismo e intrusión en muchas unidades estratigráficas tectónicas. Esta característica se manifiesta por una inversión de secuencia estratigráfica acompañada de inversión metamórfica.

3 Condiciones meteorológicas

Sikkim está situada en la ladera sur del Himalaya. La región está sujeta a períodos de precipitaciones muy variables cada año. La precipitación anual en la ciudad capital de Gangtok es relativamente alta (Figura 2), con un promedio anual de 3539 mm. La temporada de vientos alisios va de abril a septiembre con fuertes lluvias continuas, mientras que la estación seca ocurre a mediados del invierno; Gangtok tiene diferencias de temperatura significativas, pero la congelación es rara. Por lo tanto, cuando prevalecen climas de tipo alpino o ártico, poca agua de deshielo se filtra al suelo durante la última parte del invierno. La Figura 3 muestra que la precipitación media máxima de junio a julio es de 600 mm o más. En junio de 1997, la precipitación promedio se registró por encima de este promedio (casi 1300 mm, ver Figura 3). Esta es la principal causa de los deslizamientos de tierra en la zona.

Figura 2 Precipitación anual en Gangtok de 1987 a 1997

Figura 3 Precipitación mensual promedio en Gangtok de 1968 a 1997 (lluvias intensas en junio de 1997) Cantidad

Dado que la estabilidad de las pendientes está relacionada principalmente con las características del agua causadas por fuertes precipitaciones, vale la pena observar y determinar el valor de las fuertes precipitaciones en un plazo de 24 horas. La Figura 4 muestra las anomalías de 24 horas en la región de Gangtok desde 1960 hasta 1981. Estos datos muestran que en esta región se producen con frecuencia precipitaciones de 24 horas superiores a 100 mm casi todos los años.

Figura 4 Lluvia anormal fuerte en Gangtok en 24 horas

El 7 de junio de 1997, la precipitación de 24 horas en Gangtok fue de aproximadamente 224 mm. Esta precipitación provocó numerosos deslizamientos de tierra en la región, causando numerosas víctimas y daños materiales. Sólo este mes, más de 50 personas murieron en deslizamientos de tierra en esta región, 60 resultaron gravemente heridas y 5.000 familias resultaron afectadas. Este artículo describe las investigaciones geotécnicas del deslizamiento de tierra que causó el mayor daño en la región y analiza recomendaciones de medidas de mitigación para controlar los deslizamientos de tierra.

4 Investigación sobre deslizamientos de tierra

Con el apoyo de un proyecto de bienestar público cooperado conjuntamente por India y Noruega, se llevó a cabo una investigación sobre deslizamientos de tierra cerca de Gangtok, la capital de Sikkim. La investigación se centró en los siguientes cuatro deslizamientos de tierra que causaron importantes pérdidas de vidas y propiedades: ① deslizamiento de tierra de Chanmari; ② deslizamiento de tierra de Tathangchen; ③ deslizamiento de tierra de seis millas;

Se adoptó el método de clasificación de deslizamientos de Vames (1978), y fue revisado y actualizado por Cruden y Vames (1996). La investigación de deslizamientos de tierra en este artículo se describe en términos de características integrales; sin embargo, la forma del movimiento de los bloques difiere en diferentes áreas. Los movimientos de pendientes en Cammarie y Six Mile Slides incluyen deslizamientos de tierra y flujos de escombros. El deslizamiento de tierra de Tashangqin y el deslizamiento de tierra de Badang se caracterizan por deslizamientos de rocas compuestos y flujos de escombros. El movimiento de la pendiente es impulsado por el flujo de material de desplazamiento y luego hace que los bloques de roca se deslicen a lo largo de su lecho y esquistosidad.

La Figura 5 muestra las ubicaciones de los deslizamientos de tierra de Kanmari y Tashanchen en la ciudad de Gangtok. Los deslizamientos de tierra de Six Miles y Badang están ubicados a unas pocas millas al sur de la ciudad de Gangtok y se describirán a continuación (consulte la Figura 1a para conocer las ubicaciones de los deslizamientos de tierra).

5 Deslizamiento de tierra de Chanmari

El área de Chanmari está ubicada al este de Gangtok (Figura 1a, Figura 5). Allí viven miles de personas de los aproximadamente 75.000 habitantes de toda la ciudad. aquí. La zona ha sido propensa a deslizamientos de tierra desde la década de 1960; los estudios de imágenes de satélite muestran que los deslizamientos de tierra ocurrieron antes de 1967. En la actualidad, los principales movimientos de laderas son deslizamientos de tierra y flujos de escombros.

La Figura 6 muestra el mapa de contorno del área de Kanmari, incluidos los deslizamientos de tierra. El 8 de junio de 1997, el deslizamiento de tierra de Kanmari descargó entre 15.000 y 20.000 m3 de suelo mezclado con fragmentos de roca erosionados en forma de deslizamiento de tierra. Este deslizamiento de tierra se originó en una zona ligeramente más alta en la parte superior de Kanmari y se produjo después de 5 horas de fuertes lluvias (210 mm de precipitación). Mató a 8 personas y destruyó varias casas y automóviles estacionados. Este tipo de lluvias intensas no son infrecuentes en la región de Gangtok, donde la precipitación máxima diaria puede alcanzar varios cientos de milímetros. La Figura 4 muestra que la precipitación máxima registrada en Kanmari en 1974 fue de 503 mm.

5.1 Investigación geotécnica

Las figuras 7 y 8 muestran la sección longitudinal del deslizamiento de tierra de Kanmari y las imágenes posteriores al deslizamiento reciente, respectivamente. Las líneas de sección (A-B) que se muestran en la Figura 7 están marcadas en el mapa de contorno de deslizamientos de tierra en la Figura 6. Después de la investigación, se cree que el bloque de suelo que constituye el deslizamiento de tierra puede estar cerca de la saturación, el bloque se desliza a lo largo de la parte empinada de la pendiente a una altitud de 1990 a 1950 m, hasta una suave pendiente residencial con una pendiente de casi 10°. a 20°, a una altitud de Termina en 1890m de carretera. La pendiente promedio del terreno en el área de origen del deslizamiento es de 31° (Figura 7). Las investigaciones geotécnicas realizadas tras los recientes deslizamientos de tierra indican que la mayor parte de la capa superficial de los suelos regionales está formada por suelos arenosos mezclados con gravas grandes y gneis erosionados que contienen mica de grano medio. La parte más exterior (de aproximadamente 2 m de espesor) es de grano fino y rica en humus. Los agujeros perforados en este sitio (con el fin de instalar piezómetros) indican que la profundidad del lecho de roca es superior a 20 m en todas partes. Las rocas expuestas en la parte poco profunda del pozo están compuestas principalmente de gneis de mica de cuarzo erosionados, mientras que las rocas más bajas son un lecho de roca fresca. Se estima que la parte superior del lecho rocoso de esta zona ha sido alterada y fragmentada por descomposición química y desintegración física. La roca descompuesta se degrada gradualmente debido a la conexión inherente de la roca madre, y su cohesión causada por la cohesión se reduce significativamente debido a la descomposición del material rocoso. Debido a la cohesión limitada de toda la capa del suelo, si el suelo local no está protegido (es decir, se controla la saturación) durante las fuertes lluvias, es extremadamente susceptible a la erosión. Las características de resistencia al corte del suelo están determinadas por el tipo de material, densidad, tensión, permeabilidad, etc.

Figura 5: Área cerca de Gangtok - que muestra las ubicaciones de los dos deslizamientos de tierra en Chanmari y Tathanchen

Figura 6: Mapa isolineal del área de Chanmari - que muestra el alcance del deslizamiento de tierra y P1 -P4 pilotes de medición de presión Puntos y la posición de la línea de sección en la Figura 7

5.2 Experimentos y pruebas

Para el deslizamiento de tierra de Kanmari, se recolectaron muestras de suelo perturbado y no perturbado para laboratorio investigación, incluido el análisis del tamaño de partículas y la permeabilidad. Pruebas de laboratorio, análisis químicos y experimentos de cizallamiento triaxial. La Tabla 1 muestra los parámetros de resistencia al corte derivados de experimentos de corte triaxial.

Las muestras de suelo analizadas eran principalmente arena no plástica de fina a media. Estas muestras se sometieron a experimentos de corte triaxial consolidado-no drenado: las muestras primero se consolidaron y, después de alcanzar la saturación total, se cortaron a presiones normales con límites de 100, 200 y 300 kPa. La resistencia al corte de unión total (c) y el ángulo de resistencia al corte (φ) varían de 6 a 31 kPa y de 15,5° a 31,5°, respectivamente. El rango de cambio de la tensión efectiva cohesiva es de 0~23 kPa, y el rango de cambio del ángulo de tensión efectiva de la resistencia al corte es de 27,3°~34,4°. Se encontró que el material es semipermeable, con un coeficiente de permeabilidad en el rango de 1,94×10-4~5,325-4cm/s. La permeabilidad se mide en el laboratorio mediante el "método de presión en cabeza".

Figura 7: Sección longitudinal del deslizamiento de tierra de Chanmari visto desde el oeste (ver Figura 6 para las posiciones de los puntos A y B)

Figura 8: Aguas arriba de los escombros de roca observados desde el área de desarrollo frontal de la parte del deslizamiento de tierra de Chanmari

Los resultados anteriores indican que la resistencia al corte de las muestras de suelo analizadas no es anormalmente baja. Sin embargo, en la naturaleza, además de la saturación del suelo, siempre existe la posibilidad de escorrentía subterránea, lo que hace que la concentración de agua en las capas poco profundas del suelo se acerque a la saturación.

Cuando el agua de los poros subterráneos se bombea cerca de la superficie, pronto secará la escorrentía subterránea poco profunda que se produce después de fuertes lluvias. La escorrentía subterránea está confinada dentro del sistema de poros del material del suelo. Al igual que la escorrentía superficial, también puede bloquearse, por ejemplo, mediante capas impermeables. Con una conductividad hidráulica reducida, las pendientes impiden la escorrentía subterránea, generando así presión de agua intersticial. En el lugar del deslizamiento de tierra de Kanmari, se observó escorrentía subterránea que desbordó la superficie a una altitud de aproximadamente 2020 m (Fig. 7). Dado que el área es una zona residencial, la causa y la fuente de este flujo de agua es difícil de determinar, y se cree que los accidentes geográficos creados por el hombre también pueden provocar la acumulación de escorrentía subterránea.

Tabla 1 Parámetros de resistencia al corte de experimentos de corte triaxial

Dado que el daño superficial del deslizamiento de tierra de Kanmari ocurre principalmente en la capa poco profunda, se especula que la escorrentía subterránea que causó el daño a la pendiente puede De hecho, es poco profundo. Como se mencionó anteriormente, poco después de fuertes lluvias, la capacidad de las formaciones rocosas cercanas al suelo para absorber el agua de los poros puede haberse agotado, por lo que la escorrentía subterránea poco profunda aumentará rápidamente, debido a que la gran área alrededor de Kanmari se está deslizando hacia abajo; La escorrentía subterránea profunda no tiene posibilidad de descarga. Para ello se está llevando a cabo un programa de instrumentación consistente en la instalación de pilares (estelas de levantamiento) y piezómetros para monitorear los movimientos del subsuelo y determinar cambios en la presión del agua intersticial relacionados con el clima, respectivamente. Este plan ayudará a predecir la dinámica de deslizamientos de tierra en la zona.

5.3 Monitoreo y Control de Mitigación

Debido a que la estabilidad del deslizamiento de tierra está sujeta a la presión del agua de los poros subterráneos, se utilizaron cuatro piezómetros en la parte superior de Kanmari (es decir, en el norte). ). Se está llevando a cabo un programa de medición de la presión del agua de poro. El mapa de contorno en la Figura 6 muestra las ubicaciones de estas celdas de carga (P1 a P4). Entre ellos, los manómetros P1 a P3 están ubicados a lo largo del borde superior del deslizamiento de tierra, mientras que el P4 está dispuesto debajo de los escombros acumulados en el deslizamiento de tierra. Alrededor de la superficie del área del deslizamiento se estableció una red de puntos de medición (columnas de desplazamiento de hormigón) para registrar el movimiento de la superficie. Se utilizó el método de estudio geodésico con teodolito para medir el movimiento de la superficie en relación con la zona de estabilidad del lecho rocoso seleccionada. Durante las precipitaciones, los deslizamientos de tierra se monitorean con más frecuencia que en los ciclos de lectura regulares. Los resultados instrumentales estarán vinculados a la actividad de deslizamientos de tierra y formarán parte de decisiones importantes para abandonar algunas viviendas o caminos adyacentes.

Las investigaciones geotécnicas realizadas al norte de Cammarie revelaron una red de grietas dentro de un canal de drenaje construido recientemente, marcado en la elevación 2070 a lo largo del perfil en la Figura 7. Debido a que el área está resbalando, es prudente sellar las grietas con materiales elásticos para evitar que el exceso de agua se filtre al suelo durante las fuertes lluvias. El agua que no se ha filtrado al suelo en el área del deslizamiento de tierra puede ser recolectada por el canal horizontal en medio del deslizamiento de tierra.

Se están construyendo canales de drenaje cuesta abajo. Según el piezómetro P4 situado a una altitud de aproximadamente 1750 m, se comprueba que el subsuelo se encuentra generalmente en un estado de lento avance. Estos canales están diseñados para recolectar agua superficial y desviarla hacia el canal principal (Lokchu Khola) (ver Figura 6). Se recomiendan materiales resistentes tipo gaviones para revestir canales de alta capacidad con el fin de colocar una membrana plástica impermeable. La Figura 9 muestra el gavión construido a una altura de aproximadamente 1750 m. Plantar una gran cantidad de árboles, como eucaliptos, elimina grandes cantidades de agua del suelo y contribuye a la estabilidad de las pendientes. Se sabe que estos árboles pueden reducir significativamente la cantidad de aguas subterráneas poco profundas; sin embargo, hacerlo tendrá un impacto negativo en las tierras agrícolas que dependen de fuentes de agua subterránea.

6 Deslizamiento de tierra de Tathangchen

El deslizamiento de tierra de Tathangchen en la región de Gangtok está ubicado en una ladera orientada al este con una altitud de 1850 m (Figura 5). El palacio real del monarca de Sikkim se encuentra sobre el deslizamiento de tierra, y su drenaje desemboca en el mismo valle y río que el deslizamiento de tierra de Kammari. La superficie total del deslizamiento de tierra de Tashangqin es de aproximadamente 50.000 m2; la pendiente de la pendiente varía de 20° a 30°. Algunas zonas a una altitud de unos 1.500 m han sido abandonadas debido al movimiento de la superficie del suelo cuesta abajo, provocando daños a las casas. Al observar parte del área entre el palacio real y el curso inferior del río Lokchu Khola, se encontró que una parte se vio afectada por el deslizamiento a lo largo del plano de foliación de la filita, mientras que la otra parte se vio afectada por el movimiento del suelo suprayacente cuesta abajo. El deslizamiento de tierra de Tashanqin es un deslizamiento de tierra sintético que se forma por la acción combinada del movimiento del suelo suprayacente y el deslizamiento del lecho de roca que surge de diferentes partes del bloque de asentamiento.

Figura 9: Zanja de drenaje de alta capacidad construida con gaviones flexibles en forma de canasta en la parte inferior del deslizamiento de tierra de Chanmari

Hay dos tipos diferentes de lecho rocoso alrededor del deslizamiento de tierra de Tashanqin.

Su parte inferior (profunda) está compuesta de filita; mientras que su parte superior (menos profunda) está compuesta de estaurolita-esquisto rojo oscuro, con una gruesa capa de suelo superpuesta derivada de material meteorizado del lecho de roca. La superficie de roca deslizante en las partes superior e inferior de Tashanqin es una superficie de unión lisa con muy pocas o ninguna ondulación (Figura 10). El colapso causado por estas superficies de unión lisas en la dirección vertical del corte puede ignorarse. Como resultado, las superficies de unión de la roca a lo largo de Tashanqin deben ser extremadamente propensas a deslizarse.

La rugosidad de las uniones ayuda a evitar deformaciones a lo largo de las mismas, lo cual es digno de mención. Varios autores han establecido criterios empíricos entre la resistencia máxima al corte y la rugosidad de la unión. Según una gran cantidad de estudios experimentales sobre uniones artificiales y naturales en rocas sedimentarias, rocas volcánicas y capas de rocas metamórficas, existe la siguiente relación:

Recopilación de métodos tecnológicos de investigación y monitoreo de peligros geológicos

Donde: τ es la resistencia al corte; es la tensión normal; φr es el ángulo de fricción residual; JCS es la resistencia a la compresión de la junta; JRC es el coeficiente de rugosidad de la junta;

En este discriminante, JRC es el coeficiente de rugosidad de la junta, que es un coeficiente de rugosidad que aumenta con el aumento de la rugosidad de la superficie de la "pared" divisoria dentro de un cierto rango, y su rango de variación es aproximadamente 0 ~20. La resistencia a la compresión (JCS) de las paredes de las juntas se puede medir en la superficie de la junta saturada utilizando un martillo Schmidt. La ecuación anterior muestra claramente la correlación directa entre la resistencia al corte y la rugosidad de la junta. La extensión máxima a lo largo de la superficie discontinua es también función de la rugosidad de la junta y sigue la siguiente ecuación:

Recopilación de Métodos Técnicos de Investigación y Monitoreo de Peligros Geológicos

Debido a los huecos de foliación; en la roca son en realidad planos bidimensionales, y su deslizamiento es aproximadamente continuo hasta que se toman medidas como anclaje, soporte, terraplén, drenaje y otras medidas para apoyar la estabilidad de la roca. Las medidas tomadas para contrarrestar el deslizamiento del suelo suprayacente en Tashanqin fueron similares a las descritas para el deslizamiento de tierra de Kanmari.

Figura 10: Filita con superficies de unión lisas en el deslizamiento de tierra de Tathanchen

7. Deslizamiento de tierra de Burdang

Las características geológicas del deslizamiento de tierra de Burdang son bien conocidas. El deslizamiento de tierra se encuentra cerca de la ciudad de Rangpo y a menudo causa perturbaciones en la Carretera Nacional 31A. El transporte de esta carretera nacional conecta el sur de Sikkim con la capital Gangtok y las zonas de menor altitud del subcontinente indio (ver Figura 1a, ubicación de Lambeau). La Figura 11 muestra una imagen de este deslizamiento de tierra, que ocurrió el mismo día que el deslizamiento de tierra de Kanmari (210 mm de precipitación en 5 horas después de las fuertes lluvias del 7 de junio de 1997). El deslizamiento se produjo en la capa de filita, y el volumen total de roca liberada fue de entre 100.000 y 200.000 m3. Todo el deslizamiento de tierra cubre un área de aproximadamente 100.000 m2. Como resultado del deslizamiento de tierra, las rocas de la zona se rompen formando un material parecido al suelo, que se compone de cantos rodados y fragmentos de la roca madre. El deslizamiento de tierra se puede caracterizar como un deslizamiento de roca que es reemplazada por grava y material lítico. La pendiente promedio de los deslizamientos de tierra es de aproximadamente 36°.

7.1 Investigación geotécnica

El área cercana al deslizamiento de tierra de Badang está compuesta de arenisca metamórfica y roca arcillosa intruida por cimientos de roca básicos. Estos cimientos de roca básicos se han metamorfoseado en metadiorita y filita que contiene talco. . Gruesas capas de material rocoso erosionado que consisten en arena y limo cubren la mayoría de las capas de filita. La secuencia estratigráfica de esta zona se muestra en la Figura 2.

Las investigaciones geotécnicas en áreas cercanas indican que las capas de filita contienen planos de esquistosidad de pronunciado buzamiento paralelos a la pendiente. La superficie de estas escamas se caracteriza por ondulaciones y rugosidades, con una amplitud de ondulación de 20 a 50 mm y una longitud de más de 1 a 2 m. Durante lluvias intensas, es probable que estas superficies de lecho se saturen y pierdan resistencia al corte debido a la intensa penetración del agua. A lo largo de estas discontinuidades, la presión de poro reduce la resistencia al corte efectiva; a medida que las discontinuidades se acercan a la vertical, el aumento en el peso del agua hace que la fuerza efectiva de la roca disminuya. En macizos rocosos discontinuos, las trayectorias de flujo son anisotrópicas y se rigen por características de las juntas como el espaciamiento, la orientación, los espacios y la rugosidad. El agua que fluye a través de las juntas de las rocas es equivalente al flujo laminar entre superficies lisas y paralelas. En este caso, la permeabilidad (k) de las juntas se puede introducir en el espacio equivalente de la pared lisa (e) y calcularse con la siguiente ecuación:

Proceedings of Geological Hazard Investigation and Monitoring Technology Methods

La diferencia más importante radica en la diferencia entre el espacio teórico equivalente de la pared lisa (e) y el espacio mecánico real (E) entre las paredes irregulares de la junta. En términos generales, cuando el contenido de agua es el mismo, si E es significativamente mayor que e, significa que en comparación con la pared lisa, las juntas de la pared rugosa deben tener espacios más grandes.

La fricción de las paredes y los caminos tortuosos hacen que el flujo de agua disminuya.

Figura 11: Deslizamiento de tierra de Burdang en el río Tista adyacente a la carretera nacional 31A

Cabe señalar que el hueco de pared lisa equivalente (e) y el hueco natural (E) están relacionados con el coeficiente de rugosidad de la junta (JRC), la relación es la siguiente (Barton, 1982):

Colección de métodos tecnológicos de investigación y monitoreo de peligros geológicos

La Figura 12 ilustra lo anterior relación empírica. Aunque la rugosidad (JRC) contribuye al aumento de la resistencia al corte de las juntas mecánicas (ver Ec. 1), el hecho de que tiene un efecto adverso sobre las propiedades hidráulicas de las juntas de roca, lo que lleva a un aumento en la presión de poro del agua de la junta. , es digno de mención. Cuando se corta a lo largo de la filita con uniones onduladas y rugosas, se pueden producir hendiduras de falla a lo largo de las uniones que reducen la permeabilidad y aumentan la presión del agua de los poros. El deslizamiento de tierra de Badang puede ser similar a esta situación, con un aumento de la presión del agua intersticial a lo largo de las discontinuidades durante las fuertes lluvias, lo que provoca deslizamientos a lo largo de estas superficies.

7.2 Detección y mitigación

Dado que el deslizamiento de tierra de Badang está compuesto de suelo rico en arcilla que transporta grava a la deriva, las fuertes lluvias pueden provocar bloqueos de deslizamientos de tierra, por lo que pueden interrumpir la Carretera Nacional 31A nuevamente. No hay posibilidad de monitorear este deslizamiento de tierra y el problema principal son los cambios anormales de erosión de su inestable flujo de escombros durante las fuertes lluvias (Fig. 11). ¿Es para limpiar todo el deslizamiento de tierra? ¿O reconstruir las carreteras nacionales? Si la pendiente puede ser estable, es posible considerar elegir una de las dos. Es cierto que esta consideración es segura, pero es bastante costosa y es probable que tarde mucho tiempo en ser efectiva. Sin embargo, en esta zona se vienen produciendo deslizamientos de tierra desde los años 60 hasta la actualidad.

Como se mencionó anteriormente, el autor realizó más investigaciones geotécnicas del lecho de roca a cada lado de la carretera estatal 31. Se estudiaron los parámetros geotécnicos necesarios para inferir y predecir el comportamiento de los macizos rocosos con el fin de decidir la construcción de un túnel bajo un deslizamiento de tierra. La composición y características de los bloques de roca se estudiaron utilizando el sistema Q de clasificación de rocas de Barton et al. Las siguientes son las características de calidad de la mayoría de los bloques de roca típicos obtenidos de afloramientos superficiales de filita:

Colección de métodos tecnológicos de investigación y monitoreo de peligros geológicos

Donde: RQD es el índice de calidad de la roca; Jn es el número de grupos de juntas; Jr es el coeficiente de rugosidad de las juntas; es el coeficiente de cambio de junta; Jw es el coeficiente de reducción de agua de la junta; SRF es el coeficiente de reducción de tensión;

Figura 12: Curva de correlación entre la brecha mecánica y la brecha de flujo conductivo equivalente basada en el coeficiente de rugosidad de la junta (JRC)

El resultado de esta ecuación muestra que una posible construcción bajo el deslizamiento Dentro del En un tramo de túnel de roca de 300 m de longitud, la calidad del macizo rocoso es "bastante buena". Sin embargo, se debe enfatizar que las zonas de corte y las zonas de erosión de la roca a lo largo del túnel pueden reducir el valor Q calculado anteriormente. Esto no se ha considerado debido a la falta de datos del subsuelo.

La opción del túnel ayudaría a mantener abierta la carretera entre Gangtok y las zonas de menor altitud durante todo el año y proporcionaría una solución al problema de deslizamientos de tierra a largo plazo a lo largo de esta ruta. En áreas como el deslizamiento de tierra de Batang, donde los principales transportes siempre han estado bloqueados y restringidos por los deslizamientos de tierra, se debe sopesar que los beneficios a largo plazo de la construcción de túneles pueden superar la alta inversión de capital a corto plazo asociada con la excavación del túnel.

Tabla 2 Actividades geológicas cerca de la ciudad de Rambo (Mukherjee y Rao1974)

8 Six Miles Landslide

Como su nombre indica, este deslizamiento de tierra se encuentra en Ganto Aproximadamente 6 millas al sur de Kecheng. El Six Mile Slide también descansa sobre filita, con una capa de roca que contiene talco y está cubierta por restos. El deslizamiento de tierra dañó un gran número de casas, que desde entonces han quedado abandonadas. La Figura 13 muestra casas que quedaron abandonadas debido a deslizamientos de tierra y cuyos cimientos experimentaron diversos grados de movimiento. En la parte inferior del deslizamiento de tierra de Six Mile, aunque aún sobrevive una gran cantidad de vegetación enraizada (proporcionando refuerzo mecánico a la masa de suelo), cabe señalar que la superficie crítica de falla se encuentra debajo de la profundidad efectiva del sistema de raíces. El movimiento de la pendiente puede iniciarse por el deslizamiento del suelo en contacto con una capa (roca) de baja fricción. Esta capa ha quedado expuesta en algunas partes del deslizamiento de tierra. La Figura 14 muestra el apoyo de los árboles sobre el deslizamiento. En esta zona se han observado flujos subterráneos provenientes de manantiales de lecho rocoso. La fuente de este flujo de agua es difícil de determinar porque la densidad de edificios residenciales en las laderas de la zona es bastante alta, por lo que el agua de filtración y la precipitación pueden filtrarse fácilmente al suelo;

Se especula que esta fuga se ha extendido a una profundidad no despreciable, lo que ha provocado la rotura del bloque de una capa relativamente gruesa. La pendiente de este deslizamiento de tierra es relativamente plana (<25°) en comparación con la pendiente descrita anteriormente.

Figura 13: Casas dañadas por diferentes movimientos de tierra en Six Mile Landslide

Figura 14: Árboles inclinados por movimiento de tierra en Six Mile Landslide

En la parte inferior del deslizamiento de tierra, es decir, detrás del árbol torcido que se muestra en la Figura 14, se ha construido un canal de drenaje de hormigón para recoger el agua superficial. Sin embargo, se han desarrollado grietas dentro de estos canales revestidos de concreto debido al movimiento diferencial del suelo. En el caso del deslizamiento de tierra de Kanmari, el uso de hormigón armado y aislamiento elástico debería ayudar a evitar que el agua se filtre desde el canal al suelo.

9 Discusión

Obviamente, el desarrollo urbano en las cercanías de Gangtok ha cambiado las características naturales y la topografía de la superficie del sitio, y las actividades humanas han aumentado las desventajas de la inestabilidad de las pendientes. Dichas actividades incluyen trabajos de excavación de carreteras, edificios, terraplenes y obras de drenaje, por nombrar sólo algunas. También se debe tener cuidado de observar las laderas naturales intactas de Sikkim y también es importante construir sistemas de drenaje para la recolección de agua para reducir el movimiento de las laderas.

Las pérdidas socioeconómicas provocadas por los deslizamientos de tierra en esta zona son considerables. Aunque es difícil obtener estimaciones confiables de las pérdidas totales por deslizamientos de tierra para una entidad geológica tan grande como Sikkim, basándose en los ejemplos existentes, las pérdidas económicas pueden clasificarse cuidadosamente en pérdidas de costos directos e indirectos. Aunque las pérdidas indirectas (como las pérdidas en la producción industrial y agrícola) en una zona tan grande como el deslizamiento de tierra de Batang en la carretera nacional 31A en Sikkim son extremadamente difíciles de evaluar, en general están relacionadas con el mantenimiento, la reparación y el uso de la propiedad en En esta área, en comparación con las pérdidas directas relacionadas con las pérdidas, son sin duda mayores.

10 Resumen

Los deslizamientos de tierra ocurren con frecuencia en la región de Sikkim, en el Himalaya, debido a las fuertes lluvias. Las fuertes precipitaciones no sólo contribuyen a la rápida erosión y erosión de los macizos rocosos, sino que también aumentan el nivel freático, haciendo que las pendientes naturales sean menos estables. Estos factores, sumados a la creciente actividad humana asociada al desarrollo urbano, han aumentado la inestabilidad de las laderas de la zona.

Los estudios geotécnicos realizados en estas áreas afectadas indican que tanto el suelo suprayacente como los planos de unión discontinuos del lecho rocoso están activos durante la actividad de deslizamientos. Debido a que la presión del agua de poro aumenta a lo largo de los planos de las juntas, se ha producido un movimiento deslizante a lo largo de las discontinuidades. Tanto las juntas lisas como las rugosas se ven afectadas por el aumento de la presión del agua (causado por fuertes precipitaciones). El deslizamiento del suelo suprayacente, la saturación de los poros del suelo y la escorrentía subterránea superficial y profunda generan presión de agua de poro dentro del material del talud.

Para monitorear y controlar los peligros de deslizamientos de tierra, se han explorado varios métodos de mitigación. Las técnicas de monitoreo incluyen medir la presión del agua intersticial con un piezómetro y medir el movimiento del suelo de las columnas de desplazamiento mediante triangulación. Las medidas para limitar los peligros incluyen la construcción y el mantenimiento de canales de drenaje (revestidos con materiales elásticos), la plantación de vegetación, la construcción de túneles y el control del movimiento de multitudes en las zonas afectadas.