¿Qué se entiende por la licuefacción de un terreno?
Algunos suelos, cuando sufren un movimiento sísmico, un deslizamiento de tierra o incluso algunas actividades humanas, pueden alcanzar una condición de fluidez, como una masa en un estado viscoso.
En la práctica, pierden drásticamente la rigidez y resistencia que tenían antes de ser sometidas a dichos esfuerzos, y tanto sobre el medio ambiente como sobre las estructuras, los efectos pueden ser numerosos y muy variados: desde avalanchas repentinas de lodo (en el caso de que el fenómeno afecta a una ladera), al derrumbe de edificaciones que pueden hundirse varios centímetros en el suelo o incluso derrumbarse.
Este fenómeno se denomina licuefacción de suelos.
Para entender el fenómeno conviene explicar que un terreno saturado está formado por un conjunto de partículas que transmiten fuerzas de contacto, cuyos valores inciden en la resistencia de las mismas.
En condiciones de equilibrio entre suelo y agua (fase 1 en la figura), estos valores también pueden estabilizar el propio terreno (en este caso las resistencias al corte son mayores que las tangenciales).
Pero cuando este es tensionado por fuerzas externas (por ejemplo durante un terremoto), el sistema sufre deformaciones y los esfuerzos tangenciales, que aseguran las condiciones de equilibrio estático, son mayores que la resistencia a cortante del terreno (fase 2 en la figura).
Durante los rápidos esfuerzos a los que se somete un terreno cuando ocurre un terremoto, sucede que se impide el drenaje.
En esta situación, si las arenas tienden a moverse hacia una configuración de equilibrio más densa, se produce un aumento de la presión neutra que reduce las fuerzas de contacto entre los granos y, por tanto, la rigidez y resistencia del terreno.
En casos extremos, cuando la porosidad es muy alta y los eventos sísmicos son particularmente intensos y prolongados, la sobrepresión neutra puede alcanzar valores tan altos que los granos sólidos pierden el contacto mutuo.
En este caso límite, el estado tensional eficaz se anula y el terreno se comporta como un fluido pesado. A nivel del suelo, la manifestación de un proceso de licuefacción está dado por la formación de volcanes de arena de donde sale el agua proveniente de la arena saturada.
Estos no son dañinos, pero son indicativos de la existencia de altas presiones neutras en el subsuelo.
El fenómeno en resumen:
- 1. ANTES DEL TERREMOTO: Balance de arena y agua (situación estable).
- 2. DURANTE EL TERREMOTO: el sismo provoca una reducción de la resistencia al corte debido al rápido aumento de las presiones intersticiales (movimiento de edificios).
- 3. DESPUÉS DEL TERREMOTO: el terreno se comporta como un fluido viscoso y los efectos sobre el medio ambiente y sobre las estructuras pueden ser numerosos y muy variados (hundimiento, desplazamiento, lesión y hundimiento).
Vulcanelli tras la licuefacción del suelo durante el terremoto de 2012 en Emilia
Las estructuras más vulnerables al fenómeno de la licuefacción son sin duda las de los puertos, pero también los pilares de los puentes que cruzan ríos u otras cuencas hidrográficas pueden sufrir daños importantes con consecuencias muy nefastas.
La licuefacción puede inducir deformaciones tan altas en el subsuelo que los elementos conectados a él pierden su funcionalidad.
Los edificios, aunque mantienen una aparente integridad estructural, pueden acabar peligrosamente inclinados o incluso completamente derrumbados obre el nivel del suelo.
5 de febrero de 2018, terremoto M6.4 en Taiwán.