Comportamiento monotónico y cíclico de suelos y rocas blandas afectados por remociones en masa cosísmicas

Abstract

Los procesos de falla generadores de remociones en masa por movimientos sísmicos presentan aún grandes cuestionamientos que no han podido ser explicados, debido a la complejidad que presentan los procesos mecánicos y físicos que afectan a los taludes durante el transcurso de un terremoto. Con la idea de contribuir a esta línea de investigación, en el siguiente trabajo se estudiaron muestras extraídas de tres lugares afectados por remociones en masa cosísmicas, asociados a tres eventos sísmicos (el primero de subducción y los dos últimos someros). El primero de estos eventos corresponde al terremoto del Maule de magnitud Mw 8,8 que azotó la costa de nuestro país entre las regiones V y VIII, el segundo hace referencia al enjambre sísmico del año 2007 producido en el fiordo de Aysén (Mw 6,2) que generó más de 500 RM y finalmente, el sismo del año 1958 ocurrido en el cajón del Maipo que afectó gravemente la localidad de Las Melosas (Mw 6,9-6,7). Los materiales extraídos corresponden a rocas sedimentarias marinas blandas de la Península de Arauco (2010), depósitos de arena de antiguos deslizamientos removilizados por el sismo de 1958, y cubierta de suelo de origen volcánico del área del fiordo de Aysén. El plan de trabajo incluyó descripción de los deslizamientos escogidos en terreno, junto con la realización de ensayos geotécnicos de distinta índole en laboratorios del IDIEM, y ensayos de corte directo monotónico y cíclico en el laboratorio de remociones en masa de la Universidad de Durham (UK). Estos últimos se realizaron en un nuevo aparato diseñado para la investigación del comportamiento cosísmico de los taludes. Este equipo permite recrear las condiciones de stress (normal, cizalle, etc.) a las que están sometida los taludes, ya sea en condiciones saturadas o no saturadas. De forma específica se estudió el efecto que presentan las cargas cíclicas con distintas amplitudes y frecuencias sobre los distintos materiales extraídos al estar bajo distintos niveles de stress de cizalle definidos a través de los ensayos monotónicos. Los ensayos realizados indicaron que el comportamiento de cada muestra en condiciones monotónicas y dinámicas va a estar controlado por la reología del material, con distintos estilos de deformación (dúctil a frágil), o cambios en los parámetros de resistencia. Las muestras no perturbadas y no saturadas de Arauco presentan una tendencia dilatante post peak, excepto en los casos dinámicos en donde ocurrió una densificación de las muestras durante la primera fase de carga que explicaría el aumento de los valores peak en los casos que no hubo falla. Además, las constantes caídas en el nivel de stress post peak no permitió encontrar un valor residual único que se asociaría al tipo de ruptura que exhiben las muestras, correspondiente a una serie de microfracturas que controlan el fallamiento sin la formación de estructuras de cizalle claras. No se pudo asociar el fallamiento en los ensayos dinámicos a un parámetro utilizado, sino que se relacionaría con el tiempo de aplicación del esfuerzo (ruptura en casos con dos fases dinámicas). Si asociamos estas características al deslizamiento de Tubul, este se habría formado como un proceso mixto que involucraría una etapa inicial de caída de rocas de menor tamaño, que al alcanzar un máximo de resistencia provocaría la caída del bloque completo. Las muestras de suelo ensayadas presentan un comportamiento dúctil a semi dúctil, y los parámetros utilizados en los ensayos dinámicos no generaron el fallamiento del material. En cuanto a las remociones en masa en la Peninsula de Arauco, se identificó que estos fenómenos se concentraron en áreas donde la geología local presentaba rocas sedimentarias marinas de edades cuaternarias con parámetros de resistencia bajas (1,4-3 MPa) sin la presencia de estructuras importantes ni rasgos geomorfológicos distintivos, que aportaran a la susceptibilidad del área. Sin embargo, se reconoce que existen zonas afectadas en cortes de caminos que no resistieron las aceleraciones del sismo, por lo que sería recomendable aumentar los resguardos para este tipo de construcciones.