1. Análisis de Riesgos de Desprendimientos de Rocas

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   Análisis de riesgos de desprendimientos de rocas Introducción Los desprendimientos de rocas son un gran riesgo provocando cortes de carreteras y ferrocarriles en terreno montañoso. Mientras los desprendimientos de rocas no suponen el mismo nivel de riesgo económico como fracasos a gran escala que pueden hacer cerrar importantes rutas de transporte durante varios días, el número de personas asesinadas por los desprendimientos de rocas tiende a ser del mismo orden que las personas muertas por todas las demás formas de inestabilidad de ladera de roca. Badger y Lowell (1992) resumió la experiencia del Departamento de autopistas del estado de Washington. Afirmaron que un número significativo de accidentes y casi media docena de muertes han ocurrido debido a los desprendimientos de rocas en los últimos 30 años… [y] … el 45 por ciento de todos los problemas de inestabilidad de ladera están relacionados con la caída de rocas . Hungr y Evans (1989) señalan que, en Canadá, se han producido 13 muertes por desprendimientos en los últimos 87 años. Casi todas estas muertes han sido en las carreteras de montaña de la Columbia Británica. Figura 1: Una ladera de roca en una autopista de montaña. Los desprendimientos de rocas son un gran peligro en esas carreteras. Figura 2: la construcción de una carretera activa, que a veces es necesario cuando no hay absolutamente ningún acceso alternativo, aumenta el peligro de desprendimientos que muchas veces a lo largo de laderas sin construcciones o para situaciones en las que la carretera puede estar cerrada durante la construcción.  Mecánica de los desprendimientos de rocas Los desprendimientos de rocas son generalmente iniciados por algunos eventos climáticos o biológicos que provocan un cambio en las fuerzas que actúan sobre una roca. Estos eventos pueden incluir el aumento de presión de los poros debido a la filtración de la lluvia, la erosión del material circundante durante las tormentas de lluvia pesada, los procesos de congelación y descongelación en climas fríos, la degradación química o desgaste de la roca, el crecimiento de la raíz o de influencia de las raíces movidas en los vientos fuertes. En un entorno de construcción activa, el potencial para la iniciación mecánica de desprendimientos de roca será probablemente en uno o dos órdenes de magnitud superiores a las condiciones climáticas y biológicas que inician sucesos descritos anteriormente. Una vez que el movimiento de una roca encaramada en la cima de una ladera se ha iniciado, el factor más importante en el control de la disminución de su trayectoria es la geometría de la pendiente. En particular, el manteo de las caras de la ladera, como las creadas por las hojas de las fracturas en granitos, son importantes porque imparten una componente horizontal de la ruta tomada por una roca después de rebotar en el talud o rodar fuera de la ladera. La más peligrosa de estas superf  icies actúan como '’ski -jumps e imparten una alta velocidad horizontal a la caída de rocas, provocando que reboten un largo camino desde los dedos del pie del talud. Las caras limpias de roca dura no erosionada son las más peligrosas porque no retardan el movimiento de la caída o “ rolling rock ”  en un grado significativo. Por otro lado, las superficies tratadas en el material del talud, sedimento clástico o grava absorben una cantidad considerable de la energía de la caída de rocas y, en muchos casos, las detienen completamente. Esta capacidad de retardar el material de la superficie se expresa matemáticamente por un término llamado el coeficiente de restitución . El valor de este coeficiente depende de la naturaleza de los materiales que forman la superficie de impacto. Las caras limpias de roca dura tienen altos coeficientes de restitución mientras que la tierra, grava y granito descompuesto completamente tienen bajos coeficientes de restitución. Esta es la razón por la cual las capas de grava están colocadas en bancos de captura a fin de evitar nuevos saltos de rocas caídas. Otros factores como el tamaño y la forma de la losa de la roca, los coeficientes de fricción de las superficies rocosas y si o no la roca se rompe en pedazos más pequeños bajo los efectos de erosión; son de menor importancia respecto a la geometría de la ladera y el coeficiente de restitución descrito anteriormente. Por lo tanto, pertinente a modelos de simulación de los desprendimientos de roca, son capaces de producir predicciones razonablemente precisas de las trayectorias de desprendimientos de rocas. Obviamente los modelos más refinados producirán mejores resultados, siempre que se dispone de información de entrada realista. Algunos de los más recientes modelos de los desprendimientos de roca son: Bozzolo et al (1988), Hungr y Evans (1989), Spang y Rautenstrauch (1988) y Azzoni et al (1995). La mayoría de estos modelos de desprendimientos de roca incluyen una técnica de simulación de Monte Carlo para variar los parámetros incluidos en el análisis. Esta técnica es similar al proceso  aleatorio de tirar los dados, uno para cada parámetro que está siendo considerado. El programa Rocfall es un programa que puede ser usado por los desprendimientos análisis probabilístico usando una serie de opciones. La figura 3 muestra una sola trayectoria de desprendimientos de roca mientras que la figura 4 muestra las trayectorias de 100 desprendimientos de rocas mediante el proceso de simulación de Monte Carlo.  Posibles medidas que podrían adoptarse para reducir los riesgos de desprendimientos de roca Identificación de problemas potenciales de desprendimientos de roca No es ni posible ni práctico detectar todos los posibles riesgos de desprendimientos por las técnicas actualmente en uso en la ingeniería de roca. En algunos casos, por ejemplo, cuando se trata de losas en la parte superior de las laderas, los peligros por desprendimientos son evidentes. Sin embargo, los tipos de fallas de rocas más peligrosos ocurren cuando un bloque se libera de repente de una cara aparentemente sana por deformaciones relativamente pequeñas en los alrededores de la masa rocosa. Esto puede ocurrir cuando las fuerzas que actúan a través de la discontinuidad de planos, que aíslan un bloque de sus vecinos, cambian como resultado de presiones de agua en las discontinuidades o una reducción de la resistencia al cizallamiento de estos planos debido al deterioro a largo plazo por exposición a la intemperie. Esta versión de 'keyblocks' a veces puede precipitar los desprendimientos de rocas de tamaño considerable, o, en casos extremos, laderas de gran escala. Aunque no se sugiere que las caras de la roca no deben inspeccionarse cuidadosamente para posibles problemas de desprendimientos de roca, no debe suponerse que todos los riesgos de desprendimientos de roca serán detectados por dichas inspecciones. Reducción de los niveles de energía asociados con la excavación Con los métodos tradicionales de excavación para laderas de roca dura implican el uso de explosivos. Incluso cuando se llevan a cabo explosiones muy cuidadosamente planificadas y controladas, fuerzas de alta intensidad y corta duración actúan sobre la masa rocosa. Bloques y cuñas que están en situación de riesgo pueden ser desalojadas por estas fuerzas. Por lo tanto, un método obvio para reducir riesgos de desprendimientos de roca es eliminar la excavación por voladuras o por cualquier otro método, como ripping, que impone concentradas, fuerzas de corta duración o vibraciones en la masa rocosa. Métodos de excavación mecánica y a mano pueden utilizarse y, donde el masivo rocoso tiene que romperse, pueden ser apropiados agentes químicos de expansión de roca. Restricciones físicas de los desprendimientos de rocas si se acepta que no es posible detectar o prevenir todos los desprendimientos de rocas, métodos para frenar los desprendimientos de rocas, que ocurren, deben ser considerados. Estos métodos están ilustrados en la figura 5.
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