Estudio de la erodabilidad superficial de un suelo residual antes y despues de una quema controlada a través del ensayo de Inderbitzen

Abstract

La presente investigación evalúa los efectos de una quema controlada de baja severidad sobre las propiedades de un suelo residual y su influencia en la erodabilidad hídrica superficial. El estudio se desarrolló en el centro-occidente de la ciudad de Medellín (Colombia), sobre la formación geológica denominada “Neis Micáceo de la Iguana”. Se recolecto una muestra alterada a una profundidad de cuatro metros en un perfil de suelo expuesto y se reconstituyó en el laboratorio bajo condiciones controladas de un contenido de agua del 12 % y un índice de vacío de 0,75. Este grupo de muestras se utilizó como condición sin quemar. El segundo grupo de muestras fue sometido a una quema controlada en laboratorio mediante calentamiento en horno, con un valor máximo de temperatura al interior del suelo de 100 ºC. Sobre ambos grupos se efectuó una serie de ensayos físicos, químicos, mineralógicos e hidromecánicos antes y después de la quema. Por otro lado, se evaluó la erodabilidad mediante el ensayo Inderbitzen, simulando escorrentía a través de una rampa hidráulica con variaciones de caudal (30, 35 y 40 cm3/s) y pendiente (15º, 30º y 40º). Los resultados revelan que la quema no solo incrementa la erosión, sino que también favorece la agregación de partículas y la aparición de microfisuras, cambios microestructurales, variaciones en la succión y disminución de la resistencia al corte, aumentando la susceptibilidad a la disgregación y pérdida suelo por efecto hídrico. El coeficiente de erodabilidad K aumentó tras la quema en ambas simulaciones, demostrando que incluso incendios controlados y de baja severidad alteran las propiedades geotécnicas del suelo, y en consecuencia su respuesta a la erosión hídrica, resaltando la importancia de una caracterización integral para comprender el comportamiento erosivo desde una perspectiva geotécnica, siendo el primer estudio en aplicar el ensayo Inderbitzen a suelos residuales colombianos sometidos a quema. (Texto tomado de la fuente)

This research evaluates the effects of low severity controlled burning on the properties of tropical residual soil and its influence on surface water erosion. The study was developed in the central-western area of Medellín (Colombia), on the geological formation known as “Neis Micáceo de la Iguana”. An altered sample was collected at a depth of four meters in an exposed soil profile and reconstituted in the laboratory under controlled conditions of 12% water content and void ratio of 0,75. This group of samples as the reference (unburned) condition. The second group of samples was subjected to controlled burning in the laboratory through oven heating, reaching a maximum internal soil temperature of 100°C. A series of physical, chemical, mineralogical, and hydromechanical tests was performed on both groups before and after burning. On the other hand, erodibility was evaluated using the Inderbitzen test, simulating runoff through on a hydraulic ramp with variations in flow (30, 35, and 40 cm³/s) and slope (15°, 30°, and 40°). The results revealed that burning not only increased erosion but also promoted particle aggregation and the development of microfissures, microstructural changes, variations in suction, and decreased shear strength, increasing susceptibility to disintegration and soil loss due to water effects. The erodibility coefficient K increased after burning in both simulations, demonstrating that even controlled, low severity fires alter the geotechnical properties of the soil, and consequently its response to surface water erosion, highlighting the importance of comprehensive characterization to understand erosive behavior from a geotechnical perspective. It is the first study to apply the Inderbitzen test to Colombian residual soils subjected to a burning.