3.3.2 Supervisión

1. General

La OCDE define el seguimiento como "una función continua que utiliza la recopilación sistemática de datos sobre indicadores específicos para proporcionar a la dirección y a las principales partes interesadas de una intervención de desarrollo en curso indicaciones sobre el grado de avance y consecución de los objetivos y los progresos en el uso de los fondos asignados" 1. La actividad de seguimiento que se aborda en este capítulo es una actividad de recogida de datos sobre el terreno para evaluar el riesgo potencial u oculto.

Cuando las catástrofes se organizan centrándose en el mecanismo temporal de su ocurrencia, se reconoce que algunos sucesos tienen un tiempo relativamente largo desde el evento precursor o inicial hasta la ocurrencia de la catástrofe. En el caso de los terremotos y los tifones, el tiempo que transcurre desde que se produce el suceso hasta que ocurre la catástrofe suele ser corto. En estos casos, las actividades de preparación se centran relativamente en mitigar la catástrofe proporcionando información de alerta temprana. En cambio, en el caso de una catástrofe en ladera, en la que transcurre cierto tiempo desde el precursor o el suceso inicial hasta el inicio de la catástrofe, aunque hay excepciones, las actividades de preparación se centran en mitigar la catástrofe detectando el precursor o el suceso inicial, reforzando la vigilancia del precursor o el suceso inicial y determinando contramedidas contra el suceso inicial en función de los resultados de la vigilancia. También es importante que los administradores de carreteras mantengan las funciones de las carreteras en la medida de lo posible para las actividades económicas, al tiempo que dan la máxima prioridad a garantizar la seguridad de los usuarios de las carreteras. Así pues, las actividades de seguimiento son una de las actividades preparatorias más importantes en la gestión de catástrofes para determinar la necesidad de un cierre previo de la carretera o de una mejora adecuada de la pendiente y su calendario, confirmando el desarrollo del suceso inicial y su tendencia. La figura 3.3.2.1 2 muestra un ejemplo de catástrofe en un talud de carretera.

La figura 3.3.2.2 3 muestra el flujo de gestión de los desastres en taludes. Se llevan a cabo muchas actividades de inspección, vigilancia y contramedidas, así como sus actividades generales de gestión, para prevenir o mitigar los peligros de los taludes. Dado que el mecanismo de las catástrofes en taludes suele ser complejo, es importante desde el punto de vista de la seguridad y la eficacia pasar de las actividades de mantenimiento general a las actividades de mantenimiento a cargo de especialistas. Las patrullas y las inspecciones se encargan de detectar los sucesos precursores y los sucesos iniciales. Sin embargo, los patrulleros e inspectores carecen de conocimientos y formación especializados en taludes, y les resulta difícil juzgar la influencia de los precursores y los sucesos iniciales en la progresión hasta la ocurrencia de la catástrofe. Por lo tanto, es necesario que los expertos se encarguen de las actividades de supervisión para que la gestión del mantenimiento sea segura y eficaz.

La supervisión puede clasificarse en dos categorías: La "inspección gráfica" (inspección de libro mayor), en la que los inspectores expertos recogen datos periódicamente mediante inspección visual y mediciones y los ingenieros expertos los evalúan, y la "supervisión" en sentido estricto, en la que los datos se recogen continuamente utilizando instrumentos para obtener datos más detallados y los ingenieros expertos los evalúan. En Japón, sobre todo en respuesta a desastres en taludes, la "inspección gráfica" suele realizarse en la fase precursora y, si es necesario, se refuerza la "supervisión" en sentido estricto y se aplican "medidas de estabilidad de taludes". Así pues, es esencial utilizar una supervisión con diferentes características para garantizar la seguridad de los usuarios de las carreteras y llevar a cabo una gestión eficaz de las catástrofes.

2. Control de carreteras

En las contramedidas contra los peligros de ladera, es importante predecir cuándo, dónde y a qué escala se producirá un desastre de ladera. La tabla 3.3.2.1 4 muestra una lista de técnicas para predecir cuándo, dónde y a qué escala se producirá un desastre en una ladera.

Para predecir "dónde" y "a qué escala" se producirán los taludes de las carreteras, se han utilizado imágenes por satélite, topografía aérea y observación sísmica para identificar a gran escala las posibles zonas de peligro. Sin embargo, debido a la existencia de un gran número de taludes de carretera en una amplia zona, la situación actual depende de la detección de "anomalías" por parte de los patrulleros de carreteras y los inspectores habituales. Es imposible predecir "cuándo" ocurrirá un desastre en un talud de carretera con la tecnología actual. Por lo tanto, se están tomando medidas estructurales (refuerzo, reparación, etc.) para evitar que se produzcan catástrofes, y también se están supervisando las medidas no estructurales (cierre de carreteras, etc.) para determinar la necesidad de tales medidas. Para las medidas no estructurales (cierre de carreteras), se emite una "Información de Alerta Temprana" basada en la información de seguimiento de las precipitaciones. Esto se tratará en la sección "Información de Alerta Temprana". Como se muestra en la Tabla 3.3.2.2, este capítulo describe el "seguimiento" que se lleva a cabo para obtener material de decisión para las medidas estructurales.

Con el fin de evaluar la estabilidad del talud y determinar el momento oportuno para aplicar medidas de mejora de la estabilidad, la supervisión se divide en dos tipos: la supervisión de mediciones continuas mediante equipos y la inspección gráfica realizada por ingenieros mediante inspecciones visuales periódicas y mediciones sencillas.

En el control continuo, la tasa de desplazamiento (diferencia de desplazamiento en horas o días) se calcula a partir de la cantidad de desplazamiento y deformación obtenida de extensómetros, GPS e inclinómetros en el interior del pozo, y cuando la tasa de desplazamiento supera el valor umbral, se llevan a cabo medidas de mejora de la estabilidad o se cierra la carretera. Dado que la tasa de desplazamiento que provoca el fallo de un talud varía en función del tamaño, la pendiente y las propiedades del material del talud, el umbral de control se establece en función de las características de cada talud basándose en pruebas de laboratorio y análisis numéricos. Sin embargo, debido a la dificultad técnica de predecir el fallo de un talud, los valores del umbral suelen fijarse basándose en los valores propuestos por los investigadores. Por ejemplo, en el caso del valor umbral del extensómetro, cuando la tasa de desplazamiento alcanza de 2 mm a 4 mm/hora o más, se considera que el talud está próximo al colapso, y a menudo se procede a la evacuación o al cierre de la carretera. 5

En el caso del GPS, cuando se requiere una gran precisión de medición para la interpretación ingenieril, como la rotura de taludes y el deslizamiento de tierras, se puede emitir un juicio objetivo procesando estadísticamente los datos de las series temporales mediante el método estático. Aunque depende del entorno de cálculo y del método de instalación, es posible detectar pequeños desplazamientos repentinos de unos 2 a 3 mm mediante el análisis estadístico de series temporales.

En teledetección, se ha propuesto un método para clasificar y procesar datos de satélite, crear mapas temáticos del terreno y crear imágenes de predicción de peligros mediante análisis cuantitativos basados en estos datos.

3. Técnicas de control

Investigación de la deformación de la superficie 6

La investigación de la deformación superficial se lleva a cabo para definir los límites del deslizamiento, el tamaño, el nivel de actividad y las direcciones del movimiento, y para determinar los bloques móviles individuales del deslizamiento principal. La presencia de escarpas y grietas transversales es útil para determinar si existe la posibilidad de actividad futura.

Algunos ejemplos de equipos utilizados para la investigación de la deformación superficial son los extensómetros, los inclinómetros de suelo, la determinación del movimiento mediante métodos de prospección que incluyen la prospección transversal, la prospección en cuadrícula, la prospección láser desde la orilla opuesta, la determinación del movimiento mediante fotografías aéreas y el G.P.S. (Figura 3.3.2.3).

(A) Método sencillo para medir los movimientos

Uno de los métodos más sencillos para determinar el movimiento del deslizamiento consiste en clavar estacas a través de una grieta de tensión a lo largo de la dirección del movimiento del deslizamiento (figura 3.3.2.4). A continuación, se sujeta una tabla horizontal a las estacas y se sierra a través de la tabla. Cualquier movimiento a través de la grieta de tensión puede determinarse midiendo el desplazamiento del espacio creado al cortar la tabla.

(B) Extensómetro

El extensómetro se utiliza para medir la cantidad de desplazamiento relativo entre dos puntos situados sobre un terreno en movimiento y otro inmóvil. Los extensómetros se instalan generalmente a lo largo de la escarpa principal, en grietas y crestas transversales cerca de la punta o parte delantera del deslizamiento y paralelos a la dirección del deslizamiento sospechado (figura 3.3.2.5). Las mediciones deben tener una precisión de 0,2 mm, y deben registrarse la magnitud del movimiento y los datos de precipitación diaria para establecer la relación entre el movimiento medible y el índice de precipitación (figura 3.3.2.6).

(C) Inspección láser

Se establece un punto de control frente a una zona sospechosa de deslizamiento en terreno estable y se colocan estacas de medición dentro del deslizamiento. La prospección láser es más eficaz cuando los deslizamientos son muy activos y el movimiento es grande. Recientemente se ha desarrollado un distanciómetro óptico sin prisma que no requiere un objetivo específico y se utiliza para el control en pendientes muy pronunciadas.

(D) Sistemas de Posicionamiento Global (GPS)

En los últimos años, el GPS se ha aplicado en la medición de corrimientos de tierras para obtener posiciones tridimensionales de un corrimiento (figura 3.3.2.7). También es eficaz para identificar la dirección de desplazamiento y las distancias de un corrimiento de tierras.

(E) Otros métodos

El inclinómetro de suelo es útil para determinar la deformación en la cabeza y la punta y, a veces, a lo largo de los flancos del corrimiento, o para evaluar la posibilidad de una deformación futura. Un inclinómetro "tipo nivel" es el más convencional.

Recientemente se han probado sistemas de detección de deformaciones de taludes mediante fibra óptica. Este sistema adopta la propiedad de reducción del medio óptico dentro de la fibra óptica a medida que se dobla. Es posible registrar la cantidad de deformación, así como la localización de la misma.

Evaluación de la superficie de deslizamiento 7

Para identificar la profundidad de la superficie de deslizamiento de los deslizamientos en movimiento activo, se determinan las diferencias de velocidad y los patrones de desplazamiento utilizados a lo largo de la superficie de deslizamiento. En función de los requisitos de precisión del estudio y de la magnitud del desplazamiento, se seleccionará la instrumentación adecuada entre los siguientes instrumentos representativos: 1. 1. Medidor de deformación de tuberías; y 2. Inclinómetro. 2. Inclinómetro.

(A) Galga extensométrica de tubería

Se introducen tubos de C.T.P. con galgas extensométricas en las perforaciones, y el movimiento se detecta por el cambio en la deformación a medida que el tubo de C.T.P. se dobla (figuras 3.3.2.8 y 3.3.2.9). La precisión de la detección aumenta a medida que se estrechan los intervalos de la galga. Algunos medidores de deformación más bajos deben anclarse en el lecho rocoso por debajo de la superficie de deslizamiento para poder obtener datos del interior de la formación intacta.

(B) Inclinómetro

En la perforación se inserta una tubería de revestimiento ranurada que se extiende hasta la formación de roca madre, y debe colocarse en la perforación una lechada de calidad adecuada para garantizar un contacto íntimo con la perforación. Bajando una sonda equipada con un sensor de inclinación, se puede detectar la de- formación en la tubería de revestimiento y determinar el movimiento de un deslizamiento (figura 3.3.2.10). Una medición precisa es posible cuando la deformación de un corrimiento de tierras es relativamente pequeña. A medida que aumenta el movimiento del deslizamiento, la perforación y el revestimiento se curvan, lo que dificulta la inserción de la sonda o el revestimiento supera el límite de detección de inclinación del instrumento.

Sistema de control automatizado

En el pasado, las mediciones de la deformación de los taludes se realizaban manualmente. Más recientemente, se están utilizando sistemas automáticos de control mediante registradores de datos y ordenadores. La configuración de los instrumentos sobre el terreno se ha diseñado para facilitar su instalación y es resistente a la intemperie, duradera, de fácil mantenimiento y económica.

Estas son las tres principales ventajas de utilizar el sistema automatizado de encuestas:

1. Vigilancia de las condiciones de deslizamiento: Emisión y cancelación de avisos y alertas de deslizamiento en función de la velocidad del movimiento, las presiones piezométricas y las variaciones en las cantidades de lluvia. Predicción y previsión del fallo del deslizamiento.
2. Comprensión de las condiciones de la deformación del deslizamiento: Mediciones cronológicas de la velocidad de movimiento. Determinación de la profundidad de la superficie de deslizamiento. Determinación de la relación entre la deformación del talud y los factores de ocurrencia (presión del agua de poros en la superficie de deslizamiento, presión crítica del agua de poros relacionada con el momento del deslizamiento, precipitaciones y deshielo).
3. Eficacia para determinar las medidas de atenuación de los corrimientos de tierras: Medición de la cantidad de movimiento de tierras y de la presión del agua de poros. Medición de la presión de la tierra afectada por pilotes y pozos de drenaje. Determinación de la eficacia de la construcción.

(A) Sistema de vigilancia semiautomático

Los sistemas semiautomáticos recogen manualmente los datos del registrador de datos y el sensor instalado en el lugar de forma periódica. Los datos pueden recuperarse directamente del disco duro del ordenador o a través de una memoria flash.

(B) Sistema de control totalmente automático

Los sistemas de vigilancia totalmente automáticos permiten el control remoto en tiempo real y el rápido procesamiento y visualización gráfica de los datos. Es posible almacenar datos a largo plazo con precisión y eficacia, y proporcionarían señales de alerta temprana de la actividad de los deslizamientos, reduciendo así los riesgos de deslizamiento (Figura 3.3.2.11).

Además, los recientes avances en los sistemas de construcción inteligente en las obras facilitan el control de la seguridad en tiempo real durante la construcción. En los últimos años, se han desarrollado sistemas de vigilancia de desprendimientos de tierras que utilizan tecnologías de la información junto con el sistema de vigilancia totalmente automático existente y el SIG (figuras 3.3.2.12 y 3.3.2.13).