Protección de taludes: cómo hacerlo y cuál es su importancia

La protección de taludes engloba a todas aquellas acciones y medidas de prevención contra la erosión en un talud y así evitar o contener el desprendimiento de rocas o deslizamiento de material de los taludes con el propósito de conservar la integridad de la estructura y prevenir accidentes y evitar daños materiales o pérdida de vidas humanas.

 

Los taludes son estructuras de tierra permanentes que presentan una inclinación con respecto al plano horizontal. Pueden ser naturales (originados por la acción de fuerzas geológicas, hidrológicas, climáticas, etc.) o artificiales (creados por la actividad humana) para cumplir algún propósito específico.

 

Entre los usos más comunes de los taludes se encuentran la estabilización de los terrenos en la construcción de edificaciones, obras civiles, vías de comunicación (tales como caminos, carreteras, autopistas, vías férreas, etc.), en actividades agrícolas y explotaciones mineras.

¿Por qué es necesaria la protección de taludes?

 

En el caso de los taludes artificiales, creados para la estabilización de terrenos en construcción de infraestructuras o en actividades agrícolas o mineras, es necesario proteger los taludes para garantizar su integridad física y la de las obras correspondientes.

 

En el caso de los taludes naturales, cuando estos se encuentran cerca de poblaciones o de áreas de actividad humana, tales como sembradíos, parques nacionales, áreas recreativas, y muy especialmente en las vías de comunicación, es necesario proteger los taludes para evitar accidentes que pongan en riesgo vidas humanas o generen daños económicos y materiales.

 

En este sentido, es muy importante tomar medidas de protección de taludes que eviten el desprendimiento o deslizamiento de materiales del talud, o que contengan dichos materiales antes de que estos  alcancen las zonas de actividad humana.

¿Por qué fallan los taludes?

 

Los taludes fallan cuando el conjunto de fuerzas desequilibrantes que actúan sobre la estructura supera en magnitud a las fuerzas equilibrantes del talud, lo cual ocasiona un colapso total o parcial de la estructura, con desprendimiento o desplazamiento de material.

 

Las fuerzas desequilibrantes pueden ser internas o externas:

 

• Internas: Aquellas  relacionadas a las características geológicas y litológicas del talud, tipo de suelos y de materiales que lo conforman, nivel freático, etc. Por ejemplo, la naturaleza de las rocas, si el talud se encuentra en una zona sísmica, entre otras.
• Externas: Aquellas relacionadas a factores meteorológicos, hidrológicos, climáticos, biológicos o incluso a la actividad humana. Por ejemplo, la erosión por la acción del viento o por la acción del agua, el uso del terreno para actividades agrícolas, ganaderas o mineras, entre otras.

 

¿Cuáles son los principales tipos de fallas de un talud?

 

En los taludes se pueden producir distintos tipos de fallas, que afectan  su estabilidad  e  integridad física. De este modo, los principales tipos de fallas de un talud son:

 

• Desprendimientos: Son desplazamientos de material en los cuales rocas y otros componentes sólidos se separan del talud y caen libremente a gran velocidad. Dependiendo del tipo de terreno y características del material, este tipo de movimientos puede ser el desencadenante de otras fallas del talud.
• Volcamientos: Ocurren cuando elementos constitutivos del talud, generalmente bloques de material, giran sobre un centro de rotación y se desprenden del cuerpo principal del talud. Normalmente, este tipo de fallas ocurre debido al peso del propio material o a la acción de fuerzas desequilibrantes externas.
• Deslizamientos: En este tipo de fallas los materiales del talud colapsan y se desplazan a lo largo de una o varias superficies de deslizamiento, que pueden ser internas (generalmente de forma circular o cóncava) o externas (normalmente planas).                     
• Coladas: También denominadas flujos, son fallas en las cuales los materiales del talud se desplazan como un fluido o son arrastrados por la acción de fuerzas hidráulicas.
• Movimientos complejos: Son tipos de fallas en las cuales se combinan dos o más de los tipos de desplazamientos anteriores.

 

Las técnicas para protección de taludes deben tomar en cuenta estos tipos de fallas, así como las características particulares de cada terreno, condiciones climatológicas, uso del talud, entre otros factores, para poder garantizar la efectividad de las medidas de protección utilizadas.

 ¿Cómo proteger los taludes?

La ejecución de obras de protección de taludes requiere de estudios previos del terreno y del área que se desea proteger, con la finalidad de determinar las inestabilidades presentes en el talud y estimar los riesgos de que se produzcan fallas en el mismo, con desprendimiento o desplazamiento de material.

 

En la actualidad, existen diversas metodologías para la estimación del riesgo de desprendimiento y caída de material de taludes. Una de las más utilizadas es el Sistema de Estimación del Peligro de Caída de Rocas (Rockfall Hazard Rating System, RHRS), desarrollada en Oregon y aplicada en varios estados de los Estados Unidos.

¿Cómo se aplica el método RHRS de estimación de riesgos de taludes?

El Sistema de Estimación del Peligro de Caída de Rocas (Rockfall Hazard Rating System, RHRS) se aplica principalmente para la protección de taludes en la construcción de caminos y carreteras, y tiene los siguientes componentes:

 

• Un método uniforme para inventariar los taludes.
• Una clasificación de los taludes en tres categorías (A, B y C), según su nivel de riesgo.
• Una priorización y estudio detallado de los taludes más peligrosos (tipo A).
• El diseño de sistemas de protección de taludes y control de erosión.
• Ejecución de las obras de protección de taludes.
• Revisión y actualización periódica de la base de datos de las fallas en los taludes.

 

De acuerdo con el método RHRS, los taludes se clasifican preliminarmente, según su nivel estimado de riesgo, en las siguientes categorías:

 

• Taludes tipo A: Son estructuras con un nivel de riesgo que varía entre alto y moderado. Ameritan un estudio más detallado para determinar sus inestabilidades y probabilidades de fallas. Son los más críticos desde el punto de vista de seguridad.
• Taludes tipo B: Son estructuras que presentan un nivel de riesgo que varía entre moderado y bajo. Desde un punto de vista de seguridad, ameritan estudios menos rigurosos y detallados que los taludes tipo A.
• Taludes tipo C: Son estructuras en las cuales es muy improbable que se produzcan fallas del talud y, en caso de producirse, la probabilidad de que el material desprendido o desplazado alcance zonas habitadas o transitadas es muy baja.

 

Entre los algunos de los factores que toma en cuenta el método RHRS para la estimación del riesgo de desprendimiento de material en los taludes se encuentran los siguientes:

 

• Posición de los desprendimientos.
• Frecuencia anual estimada de los desprendimientos de material.
• Época del año con mayor ocurrencia de eventos de fallas.
• Cantidad y tamaño aproximado de cada desprendimiento de material.
• Descripción física del material desprendido o desplazado.
• Alcance del material desprendido o desplazado.
• Historial de eventos de falla y accidentes registrados.
• Opinión de los expertos sobre las causas de los desprendimientos.
• Frecuencia de las labores de mantenimiento del talud.
• Costo estimado de las labores de mantenimiento del talud.

 

De este modo, el método RHRS establece criterios, así como parámetros técnicos y económicos para la priorización de las medidas de protección de taludes de acuerdo a su nivel de riesgo estimado.

 

Otra forma de estimar el riesgo de desprendimiento o deslizamiento de material de un talud es mediante el uso de softwares y herramientas informáticas, especialmente diseñados para tal fin.

¿Qué softwares existen para la estimación de fallas de los taludes?

 

En la actualidad existen numerosos softwares para la estimación de fallas de los taludes, entre algunos de ellos se pueden mencionar:

 

• ROXIM: Es un software para la simulación en dos dimensiones (2D) de fallas de taludes desarrollado por la Universidad de Durham, en Reino Unido.
• RocFall: Es un software de análisis y estimación de fallas de taludes (2D) creado y comercializado por la empresa Rocscience.
• CRSP: Siglas de Colorado Rockfall Simulation Program (Programa de Simulación de Caída de Rocas de Colorado), es un software para simulación 2D de fallas de taludes.
• EUROBLOC: Es un software no comercial que permite la simulación en tres dimensiones (3D) de fallas en los taludes.
• STONE: Es otro software no comercial para la simulación 3D de fallas en los taludes.

 

Una vez que se han evaluado, clasificado y estimado los riesgos de ocurrencia de fallas de un talud, bien sea a través de una metodología empírica (como por ejemplo el RHRS), o mediante el uso de una herramienta computacional (como los softwares antes mencionados), se puede proceder a la aplicación de los métodos de protección de taludes más apropiados.

¿Cuáles son los tipos de protección de taludes?

 

Los tipos de protección de taludes se clasifican en sistemas de defensas estructurales activas y en sistemas de defensas estructurales pasivas, de acuerdo a su forma de acción.

Sistemas de defensas estructurales activas:

 

Los sistemas de defensas estructurales activas, también denominados soluciones superficiales, son todas aquellas técnicas para la protección de taludes que fijan el material del talud en su ubicación original para evitar su desprendimiento o desplazamiento.

 

Estas técnicas incluyen el uso de anclajes, muros de contención, protección de taludes con mallas metálicas, protección de taludes con geotextiles o geomembranas, entre otras. Se les dice soluciones superficiales porque, generalmente, cubren un área de la superficie externa del talud.

 

• Anclajes: Son estructuras metálicas que se alojan en agujeros perforados en el talud y luego se completan con cemento. Los anclajes funcionan a tracción y se utilizan para estabilizar tanto taludes de roca como taludes de terreno suelto.

 

Los anclajes pueden ser provisionales, si se utilizan como medida de estabilización transitoria (mientras se aplican otras medidas de protección), o pueden ser permanentes, si son aplicados como medida de estabilización definitiva del talud.

 

Los anclajes pueden ser pasivos, si no se les aplica ninguna tensión después de su instalación; pueden ser activos, si se les aplica un pretensado hasta su carga de trabajo admisible después de su instalación; o pueden ser mixtos, si se les aplica una tensión por debajo de su carga admisible después de la instalación.

 

• Muros: Son estructuras que se construyen en la base de los taludes para aumentar su estabilidad. Algunos tipos de muros funcionan como medidas de defensa estructurales activas y otros actúan como medidas de defensa estructurales pasivas.

 

Entre algunos de los tipos de muros que funcionan como medidas de defensa estructurales activas se pueden mencionar a los muros de concreto vaciado in situ, muros de escolleras y muros de concreto proyectado.

El muro de contención, es una estructura que sostiene algún material -usualmente tierra o agua- y su función principal es prevenir el desborde del material que contiene. Por esta razón, está diseñado para soportar el empuje temporal o permanente del suelo y evitar el volcamiento o deslizamiento por efecto de las cargas horizontales o inclinadas que se ejerzan sobre él.

El muro de gravedad, se caracteriza porque utiliza su propio peso para evitar el deslizamiento o el vuelco. Son muros que carecen de armadura, construyéndose habitualmente de concreto prefabricado u otros materiales. Pocas veces llevan puntera o talón y su altura recomendada va de los 2.0 a los 12.0  m con el uso de mallas geotextiles como anclaje y soporte de las cargas del relleno a utilizar.

 

Los muros de concreto vaciado in situ se construyen con la ayuda de un encofrado y tienen la ventaja que pueden adaptarse a la geometría del talud a lo largo de su superficie y eso permite optimizar el uso de refuerzos estructurales.

 

Los muros de escolleras son un tipo de protección de talud con piedra. Se construyen con bloques de piedra de gran tamaño y peso. Tienen como ventaja un menor costo, menor impacto ambiental y mejor drenaje que otros tipos de muros.

 

Los muros de concreto proyectado, también denominado Shotcrete o gunitado, se construyen proyectando una mezcla de concreto y aditivos mediante un sistema neumático. El concreto se fija a las superficies de los taludes debido a la velocidad del impacto y a la acción físico-química de los aditivos. 

 

• Mallas metálicas: Son redes especiales fabricadas en acero galvanizado de alta resistencia que se fijan a la superficie externa del talud. Las más comunes son las mallas de triple torsión y las mallas de triple torsión reforzadas.

 

Estas mallas se fijan a los taludes con el  propósito de evitar  el movimiento o desprendimiento de material en aquellas áreas inestables. Por este motivo, son muy utilizadas como medidas de protección de taludes en roca.

 

• Geotextiles: Son materiales sintéticos permeables, generalmente de polietileno o poliéster, que se utilizan para los sistemas de drenaje y para la protección de las superficies externas de los taludes. Pueden ser tejidos o no tejidos dependiendo del tipo de aplicación.

 

Los geotextiles son muy utilizados en combinación con ciertas especies vegetales para la protección de taludes contra la erosión. Las plantas no sólo reducen la erosión del suelo y mejoran el drenaje del talud, sino que además contribuyen a proteger a los materiales de los geotextiles de la luz ultravioleta (UV), evitando su degradación y aumentando su vida útil.

Sistemas de defensas estructurales pasivas:

 

Los sistemas de defensas estructurales pasivas, también denominados soluciones lineales, son todas aquellas técnicas para la protección de taludes que no evitan el desprendimiento o desplazamiento del material del talud, pero lo contienen antes de que afecte o ponga en riesgo una zona de actividad humana.

 

Estas técnicas se dividen en sistemas rígidos o semirrígidos (con poca capacidad de deformación), tales como , muros de concreto prefabricado, muros de gaviones, entre otros, y sistemas dinámicos (con mayor capacidad de deformación), entre ellos mallas dinámicas, cables de acero, etc.

 

• Muros de concreto prefabricado: Se construyen con elementos de concreto fabricado industrialmente, luego transportados e instalados en el lugar requerido. 

 

Debido a que la forma de sus elementos viene determinada por un molde, los muros de concreto prefabricado no pueden adaptarse a la geometría del talud y, por lo tanto, son usados no para fijar el material del talud sino para contener su desplazamiento.

 

Sin embargo, la ventaja de los muros de concreto prefabricado es que pueden diseñarse en numerosas configuraciones, pueden tener refuerzos estructurales, tales como barras de acero, contrafuertes, entre otros.

 

• Los muros de gaviones se construyen mediante la superposición de celdas prismáticas de malla metálica de alambre galvanizado que se rellenan con bloques de piedra pequeños. Generalmente, contribuyen a proteger a los taludes de la erosión.

 

• Sistemas dinámicos: Las mallas dinámicas, cables de acero, etc., son sistemas de protección que tienen como propósito transformar la energía cinética (debida a la velocidad) de los materiales que se desprenden o desplazan, en energía de deformación.

 

De este modo, los sistemas dinámicos tienen una gran flexibilidad y capacidad de deformación, lo cual les permite retener al material que se desprende o desplaza del talud, motivo por el cual son muy utilizados como medida de protección de taludes en carreteras y vías férreas.

 

Conclusión

 

La protección de taludes es fundamental para garantizar la estabilidad del talud y evitar fallas de la estructura, con desprendimientos o deslizamientos de material, que puedan causar accidentes, daños materiales o poner en riesgo vidas humanas.

 

Existen en la actualidad numerosas técnicas de protección de taludes, las cuales se clasifican en sistemas de defensas estructurales activas, o soluciones superficiales, y sistemas de defensas estructurales pasivas, o soluciones lineales.

 

Los sistemas de defensas estructurales activas actúan fijando el material a la superficie del talud para así evitar su desprendimiento o desplazamiento. Los sistemas de defensas estructurales pasivas no evitan el desprendimiento o desplazamiento del material del talud, pero lo contienen o retienen, evitando que afecte peligrosamente las áreas de actividad humana cercanas.

 

Algunos de los métodos de protección de taludes más comunes incluyen el uso de anclajes, muros, mallas metálicas de triple torsión, geotextiles y especies vegetales. Algunas de las aplicaciones más frecuentes de las técnicas de protección de taludes involucran la protección de taludes en carreteras y los sistemas de control de erosión del propio talud.

 

En este enlace pueden apreciar algunas obras de protección de taludes realizadas por COMOPA C.A.