Licuefacción del suelo: las arenas movedizas de la simulación

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Fuera de la ingeniería geotécnica, las arenas movedizas suelen evocar leyendas terroríficas en las que alguien caminaba tranquilamente sobre lo que creía arena firme, pero que de pronto empezó a fluir y acabó por tragárselo entero.

Hay diversos modos en que las arenas pueden licuarse pero, tranquilízate, no te tragarán, al menos mientras tu densidad siga siendo inferior a la de una suspensión de arena en agua; vamos, que no te tragarán a menos que portes un robusto cinturón de plomo.

Si en una arena saturada el gradiente de presiones en el agua es suficientemente grande para compensar la gravedad, el empuje compensará al peso y las tensiones efectivas entre los granos se anularán. Como la resistencia de la arena procede de esas presiones efectivas, también desaparecerá: la arena ya no se comportará como un sólido, ni soportará tu peso ni mantendrá un talud; y las estructuras enterradas con densidad media inferior a la de la arena (alcantarillas, gasoductos, refugios militares, etc.) flotarán hacia la superficie.

Los gradientes que dan lugar a la licuefacción pueden mantenerse en condiciones artesianas, pero también pueden generarse en un terremoto si las arenas son flojas y el terremoto es suficientemente potente como para provocar su densificación. La humanidad es especialmente consciente del problema desde 1964, año en que ocurrieron dos fuertes terremotos en Niigata (Japón) y Alaska que causaron licuefacciones generalizadas.

Principia ha tratado con problemas de licuefacción desde sus comienzos hace 40 años. Hemos analizado instalaciones como las dársenas de submarinos de Devonport en Inglaterra, el enlace Oresund entre Dinamarca y Suecia, tanques de gas natural licuado en diversas ubicaciones, balsas de estériles en España y Perú, refugios subterráneos, parques eólicos, refinerías, etc.

Principia investigó las causas del fallo de la balsa de estériles de la mina de AznalcóllarEn estos estudios hay que determinar la resistencia del terreno local a la licuefacción y la capacidad del entorno para producir terremotos que puedan desencadenarla. Y también hay otra serie de eventos dinámicos capaces de producirla, tales como una explosión o un fallo repentino. Por ejemplo, el desastre de Aznalcóllar, que nosotros analizamos para el propietario, apenas hubiera sido perceptible si los estériles almacenados no se hubieran licuado con el fallo inicial: eso hizo posible que siguieran a la presa en su desplazamiento, manteniendo el empuje sobre la misma, además de permitirles fluir fuera de la balsa.

La licuefacción conlleva varios efectos perjudiciales. Por un lado, ya se ha comentado que el terreno sufre una pérdida transitoria de resistencia, lo que puede originar a muchos tipos de fallos. Por otro, la densificación de la arena dará lugar a asientos permanentes, que en general no serán uniformes y causarán los efectos consiguientes en las estructuras que sobrevivan.

Si un emplazamiento es susceptible a sufrir licuefacción, se pueden hacer varias cosas, además de hablar con un experto. Una primera consiste en densificar la arena antes de que venga el terremoto a hacerlo. Una segunda es suministrar caminos de drenaje para el agua, de forma que las sobrepresiones intersticiales no puedan acumularse. Finalmente, siempre queda la posibilidad de cambiar de emplazamiento…


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