Determinación de la humedad del suelo para el inicio de movimientos en masa en la región cafetera colombiana con el uso de modelos físicos experimentales

Abstract

Para los suelos de la región cafetera de Colombia son escasos los estudios sobre los procesos involucrados en los movimientos en masa relacionados con la saturación del suelo. Para contribuir a este conocimiento, se seleccionó un Inceptisol derivado de granito ubicado en el municipio de Ibagué – Colombia, se tomaron muestras de cajón, inalteradas con cilindro de pared delgada y 3 Mg de suelo alterado hasta los l,60 m de profundidad, con éste, se conformaron 7 taludes modelo según la densidad aparente y disposición de los horizontes de campo, las dimensiones de los taludes fueron de 1,0 m de altura, con base de 1,5 m² y pendiente de 32°. En cada modelo, se ubicaron ocho tensiómetros de succión (0 a-85 kPa) y se determinó el grado de saturación mediante las curvas características de humedad del suelo. Se aplicó lluvia simulada así: 680 mm en 34 h, 685 mm en 180 h y 150 mm en 14 h. Se simuló un flujo subsuperficial en la cabeza del talud así: Incremento del nivel de agua de 70 a 74 cm en 8,2 h, de 70 a 75,5 cm en 29,5 h seguido de un incremento de 75,5 a 87,5 cm en 0,16 h y de 70 a 92,5 cm en 1,5 h; y la combinación del flujo subsuperficial en la cabeza del talud y lluvia simulada. Con la lluvia de 680 mm en 34 h, el primer sector del talud en saturarse fue el pie y se causaron desgarres superficiales y erosión laminar severa. La lluvia de 685 mm en 180 h, además de causar la saturación del pie permitió la saturación más rápida del subsuelo. Al inicio de la lluvia, la succión se incrementó, seguido de una caída por debajo del valor inicial al finalizar la misma. Al terminar la lluvia, la succión continuó su disminución en la base y el subsuelo, mientras que ésta se incrementó nuevamente en la sección media y la corona. Al partir de una succión alta (-300 hPa) y con grietas en el suelo producto del secado y humedecimiento, la lluvia favoreció la saturación de la base y del horizonte más superficial. Para la simulación del flujo subsuperficial en la corona del talud, la falla se generó por la pérdida de succión de la base, controlada por la permeabilidad de los horizontes de suelo y por los cambios en el nivel freático./Abstract. For the soils of the Colombian coffee region there are few knowledge about the contributing factors of the mass wasting in relation to the soil water content. In order to contribute to this knowledge, three tons of altered soil derived from granite located in the municipality of Ibagué – Colombia were selected until the 0.16 m of depth. Seven physical slopes model according to field bulk density and soil horizons disposition were building. The dimensions of the slope model were of 1.0 m of height, with base of 1.5 m² and slope of 32°. In each model, eight suction tensimeters (0 to –85 kPa) were located. The saturation level was determined by means of the water retention curves. Rainfall simulated was applied thus: 680 mm during 34 h, 685 mm during 180 h and 150 mm during 14 h. A seepage in the head of the slope was simulated thus: Rising water level from 0.70 to 0.74 m in 8,2 h, from 0.70 to 0.75 m in 29,5 h followed of an rising from 0.75 to 0.87 m in 0,16 h and from 0.70 to 0.92 m in 1,5 h; besides a combination of seepage and simulated rainfall were evaluated. When the rainfall of 680 mm in 34 h was simulated, the slope toe was the first sector to become to saturation and both shallow landslides and severe laminar erosion were caused. The rainfall of 685 mm in 180 h, caused the saturation of the slope toe and the fastest saturation of the subsoil. At the beginning of rainfall, the suction was increased, followed of a fall below the initial value when finalizing the same. When rainfall stopped, the suction continued its diminution in both the toe and the subsoil slope, whereas this one was again increased in the slope head section. When the rainfall started in high soil suction conditions (-300 hPa) and with presence of soil cracks produced by drying and humidification, the rainfall caused both the saturation of the toe and the superficial soil horizon. To the sub-surface flow in the head of the slope simulation, the soil failure was generated by the loss of suction of the slope tie; the failure was controlled by the permeability of the soil horizons and the changes in the soil table water.