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No confundir con hundimiento atmosférico .
Casa hundida, llamada The Crooked House , resultado del hundimiento minero del siglo XIX en Staffordshire, Inglaterra
Mam Tor road destruida por hundimiento y cizallamiento , cerca de Castleton , Derbyshire

El hundimiento es el hundimiento repentino o el asentamiento descendente gradual de la superficie del suelo con poco o ningún movimiento horizontal. La definición de hundimiento no está restringida por la tasa, la magnitud o el área involucrada en el movimiento descendente. Puede ser causado por procesos naturales o por actividades humanas. Los primeros incluyen varios fenómenos kársticos , deshielo del permafrost , consolidación , oxidación de suelos orgánicos, deformación cortical lenta ( ajuste isostático ), fallas normales , hundimiento de la caldera o extracción de lava fluida debajo de una corteza sólida. Las actividades humanas incluyen la minería subterránea o la extracción de fluidos subterráneos, p. Ej.petróleo , gas natural o aguas subterráneas . [1] [2] El hundimiento del suelo es una preocupación global para geólogos , ingenieros geotécnicos , topógrafos , ingenieros , planificadores urbanos , terratenientes y el público en general. [3]

Causas [ editar ]

Disolución de piedra caliza [ editar ]

El hundimiento causa con frecuencia problemas importantes en los terrenos kársticos , donde la disolución de la piedra caliza por el flujo de fluidos en el subsuelo crea vacíos (es decir, cuevas ). Si el techo de un vacío se debilita demasiado, puede colapsar y la roca y la tierra que lo recubren caerán en el espacio, provocando un hundimiento en la superficie. Este tipo de hundimiento puede causar sumideros que pueden tener varios cientos de metros de profundidad.

Minería [ editar ]

Varios tipos de minería subterránea , y específicamente métodos que intencionalmente provocan el colapso del vacío extraído (como la extracción de pilares, la minería de tajo largo y cualquier método de minería metalífero que utilice "hundimiento" como " hundimiento de bloques" o " hundimiento de subniveles" ) dará como resultado el hundimiento de la superficie. El hundimiento inducido por la minería es relativamente predecible en su magnitud, manifestación y extensión, excepto cuando ocurre un colapso repentino de un pilar o un túnel cerca de la superficie (generalmente, trabajos muy antiguos [4] ). El hundimiento inducido por la minería casi siempre está muy localizado en la superficie sobre el área minada, más un margen alrededor del exterior. [5]La magnitud vertical del hundimiento en sí no suele causar problemas, excepto en el caso del drenaje (incluido el drenaje natural); más bien, son las deformaciones por compresión y tracción de la superficie asociadas, la curvatura, las inclinaciones y el desplazamiento horizontal las que causan lo peor. daños al medio ambiente natural, los edificios y la infraestructura. [6]

Cuando se planifica la actividad minera, el hundimiento inducido por la minería se puede gestionar con éxito si existe la cooperación de todos los interesados. Esto se logra mediante una combinación de una cuidadosa planificación de la mina, la adopción de medidas preventivas y la realización de reparaciones posteriores a la extracción.

Estabilización de viviendas dañadas por encima de la mina subterránea en Bradenville PA EE. UU.
Tipos de hundimiento del suelo

Extracción de gas natural [ editar ]

Si el gas natural se extrae de un yacimiento de gas natural la presión inicial (hasta 60 MPa (600 bar )) en el campo caerá a través de los años. La presión ayuda a sostener las capas de suelo por encima del campo. Si se extrae el gas, el sedimento a presión de sobrecarga se compacta y puede provocar terremotos y hundimientos a nivel del suelo.

Desde que comenzó la explotación del campo de gas de Slochteren ( Países Bajos ) a fines de la década de 1960, el nivel del suelo en un área de 250 km² ha disminuido en un máximo actual de 30 cm. [7]

Terremoto [ editar ]

El hundimiento de la tierra puede ocurrir de varias formas durante un terremoto. Grandes áreas de tierra pueden hundirse drásticamente durante un terremoto debido al desplazamiento a lo largo de las líneas de falla. El hundimiento de la tierra también puede ocurrir como resultado del asentamiento y la compactación de sedimentos no consolidados por el temblor de un terremoto. [8]

La Autoridad de Información Geoespacial de Japón informó un hundimiento inmediato causado por el terremoto de Tōhoku de 2011 . [9] En el norte de Japón, se observó un hundimiento de 0,50 m (1,64 pies) en la costa del Océano Pacífico en Miyako , Tōhoku , mientras que Rikuzentakata, Iwate midió 0,84 m (2,75 pies). En el sur de Sōma, Fukushima , se observaron 0,29 m (0,95 pies). La cantidad máxima de hundimiento fue de 1,2 m (3,93 pies), junto con un diastrofismo horizontal de hasta 5,3 m (17,3 pies) en la península de Oshika en la prefectura de Miyagi . [10]

Subsidencia relacionada con el agua subterránea [ editar ]

San Joaquin Valley subsidencia
Artículo principal: Subsidencia relacionada con las aguas subterráneas

El hundimiento relacionado con el agua subterránea es el hundimiento (o hundimiento) de la tierra resultante de la extracción de agua subterránea. Es un problema creciente en el mundo en desarrollo a medida que las ciudades aumentan en población y uso de agua, sin una regulación y aplicación adecuadas de bombeo. Una estimación tiene el 80% de los problemas graves de hundimiento de la tierra asociados con la extracción excesiva de agua subterránea [11], lo que la convierte en un problema creciente en todo el mundo.

Las fluctuaciones de las aguas subterráneas también pueden afectar indirectamente la descomposición de la materia orgánica. La habitación de las tierras bajas , como las llanuras costeras o del delta , requiere drenaje . La aireación resultante del suelo conduce a la oxidación de sus componentes orgánicos, como la turba , y este proceso de descomposición puede causar un hundimiento significativo del suelo. Esto se aplica especialmente cuando los niveles de las aguas subterráneas se adaptan periódicamente al hundimiento, con el fin de mantener las profundidades deseadas de la zona insaturada , exponiendo cada vez más turba al oxígeno. Además de esto, los suelos drenados se consolidan como resultado de un mayor estrés efectivo .[12] [13] De esta manera, el hundimiento de la tierra tiene el potencial de volverse autoperpetuante, con tasas de hasta 5 cm / año. La gestión del agua solía estar sintonizada principalmente con factores como la optimización de cultivos , pero, en diferentes grados, también se ha tenido en cuenta la posibilidad de evitar el hundimiento.

Fallo inducido [ editar ]

Cuando existen tensiones diferenciales en la Tierra, estas pueden ser acomodadas por fallas geológicas en la corteza quebradiza o por flujo dúctil en el manto más caliente y fluido . Donde ocurren fallas, puede ocurrir un hundimiento absoluto en la pared colgante de fallas normales. En fallas inversas o de empuje, el hundimiento relativo puede medirse en la pared del pie. [14]

Subsidencia isostática [ editar ]

La corteza flota a flote en la astenosfera , con una proporción de masa debajo de la "superficie" en proporción a su propia densidad y la densidad de la astenosfera. Si se agrega masa a un área local de la corteza (p. Ej., Por deposición ), la corteza cede para compensar y mantener el equilibrio isostático .

Lo opuesto al hundimiento isostático se conoce como rebote isostático: la acción de la corteza que regresa (a veces durante períodos de miles de años) a un estado de isostacia, como después del derretimiento de grandes capas de hielo o el secado de grandes lagos después de la última edad de hielo. El lago Bonneville es un ejemplo famoso de rebote isostático. Debido al peso del agua que alguna vez estuvo en el lago, la corteza terrestre se hundió casi 200 pies (61 m) para mantener el equilibrio. Cuando el lago se secó, la corteza rebotó. Hoy en el lago Bonneville , el centro del antiguo lago está a unos 200 pies (61 m) más alto que los bordes del antiguo lago.

Efectos estacionales [ editar ]

Ver también: arcilla expansiva

Muchos suelos contienen proporciones significativas de arcilla. Debido al tamaño de partícula muy pequeño, se ven afectados por cambios en el contenido de humedad del suelo. El secado estacional del suelo da como resultado una disminución tanto del volumen como de la superficie del suelo. Si los cimientos del edificio están por encima del nivel alcanzado por el secado estacional, se mueven, lo que posiblemente provoque daños en el edificio en forma de grietas cónicas.

Los árboles y otra vegetación pueden tener un efecto local significativo sobre el secado estacional de los suelos. Durante varios años, se produce un secado acumulativo a medida que el árbol crece. Eso puede conducir a lo opuesto al hundimiento, conocido como levantamiento o hinchazón del suelo, cuando el árbol declina o es talado. A medida que se invierte el déficit de humedad acumulada, que puede durar hasta 25 años, el nivel de la superficie alrededor del árbol se elevará y se expandirá lateralmente. Eso a menudo daña los edificios a menos que los cimientos se hayan reforzado o diseñado para hacer frente al efecto.

Impactos [ editar ]

Ciudades que se hunden [ editar ]

Esta sección es un extracto de Ciudades que se hunden [ editar ]
Impulsores, procesos e impactos de las ciudades que se hunden [15]
Las ciudades que se hunden son entornos urbanos que están en peligro de desaparecer debido a sus paisajes que cambian rápidamente . Los factores que más contribuyen a que estas ciudades se vuelvan inhabitable son los efectos combinados del cambio climático (que se manifiesta a través del aumento del nivel del mar , la intensificación de las tormentas y la marejada ciclónica), el hundimiento de la tierra y la urbanización acelerada . [16] Muchas de las ciudades más grandes y de más rápido crecimiento del mundo están ubicadas a lo largo de ríos y costas, lo que las expone a desastres naturales. A medida que los países continúan invirtiendo personas, activos e infraestructura en estas ciudades, el potencial de pérdidas en estas áreas también aumenta. [17] Las ciudades que se hunden deben superar barreras sustanciales para prepararse adecuadamente para el clima ambiental dinámico actual.

Ver también [ editar ]

  • Derrumbe
  • Soporte lateral y subyacente , un concepto relacionado en el derecho de propiedad
  • Desperdicio masivo
  • Asentamiento (estructural)
  • Sumidero
  • Licuefacción del suelo
  • Grupo de Trabajo de la UNESCO sobre Subsidencia de Tierras

Referencias [ editar ]

  1. ^ Neuendorf, KKE, JP Mehl, Jr. y JA Jackson, eds. (205) Glosario de geología (5ª ed.) Alexandria, Virginia, American Geological Institute. 779 págs. ISBN  0-922152-76-4
  2. ^ Galloway, DL, Jones, DR e Ingebritsen, SE, 1999. Subsidencia de la tierra en los Estados Unidos. Circular 1182. Departamento del Interior de EE. UU., Servicio Geológico de EE. UU., Reston, Virginia. 177 págs.
  3. ^ Consejo Nacional de Investigación, 1991. Mitigación de pérdidas por hundimiento de tierras en los Estados Unidos. Prensa de Academias Nacionales. 58 p.
  4. ^ Herrera, G .; Tomás, R .; López-Sánchez, JM; Delgado, J .; Mallorquí, J .; Duque, S .; Mulas, J. Análisis avanzado DInSAR en áreas mineras: estudio de caso de La Unión (Murcia, SE España). Geología de ingeniería, 90, 148-159, 2007.
  5. ^ "Pautas graduadas para la construcción residencial (Nueva Gales del Sur) Volumen 1" (PDF) . Consultado el 19 de noviembre de 2012 .
  6. ^ G. Herrera, MI Álvarez Fernández, R. Tomás, C. González-Nicieza, JM Lopez-Sanchez, AE Álvarez Vigil. Análisis forense de edificios afectados por hundimientos mineros basado en interferometría diferencial (Parte III). Análisis de fallas de ingeniería 24, 67-76, 2012.
  7. ^ Conferencia de hundimiento Archivado el 30 de octubre de 2004 en la Wayback Machine.
  8. ^ "Subsidencia de tierra inducida por terremoto" . Consultado el 25 de junio de 2018 .
  9. ^ 平 成 23 年 (2011 年) 東北 地方 太平洋 沖 地震 に 伴 う 地盤 沈下 調査[Subsidencia de la tierra causada por el terremoto y tsunami de Tōhoku en 2011] (en japonés). Autoridad de Información Geoespacial de Japón. 2011-04-14 . Consultado el 17 de abril de 2011 .
  10. ^ Fecha del informe el 19 de marzo de 2011, [1] Diastrofismo en la península de Oshika en el terremoto y tsunami de Tōhoku de 2011 , Diastrofismo en vertical 2011-03-11 M9.0 , Diastrofismo en horizontal 2011-03-11 M9.0 Autoridad de información geoespacial de Japón
  11. ^ Hoja de datos de USGS-165-00 de diciembre de 2000
  12. ^ Tomás, R .; Márquez, Y .; López-Sánchez, JM; Delgado, J .; Blanco, P .; Mallorquí, JJ; Martínez, M .; Herrera, M .; Mulas, J. Cartografía del hundimiento del suelo inducido por sobreexplotación del acuíferomediante interferometría avanzada diferencial SAR: Estudio de caso Vega Media del río Segura (SE España). Percepción remota del medio ambiente, 98, 269-283, 2005
  13. ↑ R. Tomás, G. Herrera, JM Lopez-Sanchez, F. Vicente, A. Cuenca, JJ Mallorquí. Estudio del hundimiento del suelo en la ciudad de Orihuela (SE España) utilizando datos de PSI: distribución, evolución y correlación con condicionantes y factores desencadenantes. Ingeniería en geología, 115, 105-121, 2010.
  14. ^ Lee, EY, Novotny, J., Wagreich, M. (2019) Análisis y visualización de subsidencia: para análisis y modelado de cuencas sedimentarias, Springer. doi : 10.1007 / 978-3-319-76424-5
  15. ^ Erkens, G .; Bucx, T .; Dam, R .; de Lange, G .; Lambert, J. (12 de noviembre de 2015). "Ciudades costeras que se hunden" . Actas de la Asociación Internacional de Ciencias Hidrológicas . Copernicus GmbH. 372 : 189-198. doi : 10.5194 / piahs-372-189-2015 .
  16. ^ Fuchs, Roland (julio de 2010). "Ciudades en riesgo: ciudades costeras de Asia en una era de cambio climático". Problemas de Asia Pacífico . 96 : 1-12.
  17. ^ Sundermann, L., Schelske, O. y Hausmann, P. (2014). Cuidado con el riesgo: una clasificación mundial de ciudades amenazadas por desastres naturales. Swiss Re.