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Fenómenos de inestabilidad natural en
macizos rocosos graníticos: laderas en jabre,
campos de bolos y bolos irregulares de
granito
Leandro R. Alejano(1), Ignacio Pérez-Rey(1,2), Xián Estévez-Ventosa(1), Mauro Muñiz-Menéndez(2) y
Javier Arzúa(3)
(1) Departamento de Ingeniería de los Recursos Naturales y Medio Ambiente, Universidad de Vigo, España
(2) Laboratorio de Geotecnia, CEDEX, Madrid, España
(3) Departamento de Ingeniería Metalúrgica y Minas, Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile
RESUMEN
En este artículo se presenta una revisión de los fenómenos de inestabilidad que se producen típicamente en
laderas naturales en terrenos graníticos a partir de la experiencia acumulada por los autores, principalmente
en el noroeste de la Península Ibérica, que se caracteriza además por un clima oceánico muy húmedo con
precipitaciones elevadas. Para ello, se presenta en primer lugar un breve repaso introductorio de aspec-
tos geomorfológicos de los terrenos graníticos en el que se denen diferentes morfologías de laderas que
pueden dar lugar a fenómenos de inestabilidad y que incluyen grandes bolos graníticos individuales y con
formas típicamente elipsoidales, campos de bolos graníticos en zonas de escarpe y laderas de pendiente alta
o media y, nalmente, laderas suaves de materiales graníticos descompuestos, denominados localmente
jabres. En todos estos casos, la meteorización de los materiales graníticos juega un papel relevante, por lo
que se explica brevemente como se van meteorizando y erosionando los macizos rocosos graníticos. Pos-
teriormente y para cada una de estas tres casuísticas, se presenta un descripción típica de los fenómenos a
estudiar y mecanismos de inestabilidad característicos a los que dan lugar y que habrá que analizar, se intro-
ducen las técnicas de caracterización adecuadas y se dene el tipo de análisis de estabilidad más apropiado
para los mismos. Finalmente, se presenta de forma breve un caso de estudio para cada fenomenología de
inestabilidad.
Palabras clave: Deslizamiento, Desprendimiento, Estabilidad Taludes, Granito, Mecánica de Rocas.
Natural instability phenomena in granitic rock masses: slopes in decomposed
granite, boulder elds and irregular large granitic boulders
ABSTRACT
Based on the experience gathered by the authors, this article presents a review of the instability phenomena
typically associated to natural slopes in granite terrains, focusing on conditions encountered in the northwest
of the Iberian Peninsula, particularly in the region of Galicia, characterized by a very humid oceanic climate
with high rainfall. Accordingly, a brief introductory review of geomorphological aspects of granitic terrains
is presented, in which different slope morphologies are dened that can give rise to varied instability phe-
nomena. Three types of potentially unstable slope environments are dened, namely high areas with large
ellipsoidal shaped individual granite boulders, mid-slope regions formed by groups of average size granitic
boulders and mild slopes formed by highly or completely decomposed granite, locally known as ‘jabre’. In all
these cases, the weathering of granite materials plays an important role, so we briey explain how the granite
rock masses are weathered and eventually eroded. Subsequently, and for each of these three cases, the au-
thors present a typical description of the phenomena to be studied, the characteristic instability mechanisms
observed and that need to be analyzed and the most appropriate characterization techniques to be applied. A
case study concerning the stability analysis of a particular scenario of every type of instability phenomenon
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Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
ISSN: 0366-0176
DOI: 10.21701/bolgeomin.132.4.002
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Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
Introduction
This article presents a review of instability phenome-
na typically associated to natural slopes in granite
terrains, focusing on conditions encountered in the
northwest of the Iberian Peninsula. Three types of
potentially unstable slope environments are dened,
namely, high areas with large ellipsoidal shaped indi-
vidual granite boulders, mid-slope regions formed by
groups of medium-size granite boulders and, nally,
mild slopes formed by highly or completely decom-
posed granite (Fig. 1). In all these cases, the weathe-
ring of the granite materials plays an important role.
Boulders are one of the most common and charac-
teristic landforms of granite terrains and their origin
can be encountered within the weathering sequence
as described by Durgin (1977). These structures are
formed through the mechanism of spheroidal wea-
thering (Fig. 2), a chemical process that mainly affects
uniform rocks masses with regular joint patterns, so-
mething typically occurring in granite rock masses,
but also in other lithologies. Granite boulders are dis-
played with different shapes and sizes, from almost
perfect spheres to ellipsoidal bodies, but also slender
or irregular slabs (Fig. 3).
Probably, the best-known model on the origin and
development of these formations is that proposed
by Linton (1955), considering two stages in which
sub-surface weathering acts rst, giving way to a com-
pletely erosive process that removes saprolite whilst
the boulders remain piled up in-situ (Figs. 4 and 5).
When the erosive processes continue until they reach
the entire granite rock mass, a phenomenon typical of
granite plains, the granite becomes completely decom-
posed, behaving like a soil-type material, which is re-
ferred to in the NW of the Iberian Peninsula as jabre
(CDG: completely decomposed granite). One aspect
that particularly denes the treatment of CDGs in geo-
technical engineering is their typically heterogeneous
spatial distribution and natural variability, a fact that
may lead to completely different results obtained from
boreholes carried out in a relatively small area (Fig. 6).
Stability of slopes in decomposed granites
Instabilities encountered in soils and poor-quality rock
masses, such as completely decomposed granites,
are typically associated to a kind of failure that occurs
through the material, without following discontinui-
ties but a line of minimum strength. It can be demons-
trated that this line is a logarithmic spiral that can be
tted to a circle. The main theories are based on the
fact that failure follows a circular surface, illustrated
by a typical diagram as presented in Figure 7. These
types of failure are usually triggered by strong preci-
pitation —the reason why many of them may occur in
rainy seasons (Fig. 8), but they can also be inuenced
by seismic movement or blasting.
One of the main aspects to correctly characterize de-
composed granites is a good geotechnical characteri-
zation. Alejano & Carranza-Torres (2011) proposed an
empirically based approach that allows the estimation
of the shear strength of this type of material in terms
of Mohr–Coulomb cohesion and internal friction an-
gle values (Fig. 9).
To illustrate this section, an analysis of an unstable
natural slope in a granite valley is carried out. Some
features of this case study can be found in Figures 10
and 11 and results from a numerical analysis for diffe-
rent scenarios are presented in Figure 12. The corres-
ponding factors of safety are presented inTable 1.
Stability and rockfall hazard in areas with active wea-
thering processes
As previously indicated, the presence of granite slo-
pes with medium-size boulders spread on large areas
is quite common. These boulders are usually displa-
yed on ne-grain materials and even decomposed
granite, a fact that complicates the stability analyses.
The stability of each boulder against sliding and to-
ppling can be carried out through classical techniques
(Hoek and Bray 1974) adapted to the particular condi-
tions encountered. Rock-fall paths for these blocks can
be computed by means of particle models implemen-
ted in different software (Rocscience 2017). Due to the
difculties presented by these methods, the previous
approaches can be complemented by the application
of empirical methodologies (Pierson et al 1990, Aleja-
no et al. 2008, Mölk et al 2008).
This section is illustrated by a case study where a
multi-approach assessment of rockfall hazard is ca-
rried out for a weathered granite rock slope affected
by a forest re in the NW of Spain (Perez-Rey et al.
2019). The area and block distribution are illustra-
ted by Figures 13 and 14. The eld work involved an
in-situ characterization of those blocks and groups of
blocks identied as potentially unstable (Fig. 15), as-
signing an annual probability value of destabilization
for different hazard levels (Table 2). From a 3D point
cloud obtained from the combination of LiDAR and
aerial imagery from UAV, some lines of maximum
slope were proposed (Fig. 16) to carry out different
simulations with RocFall (Rocscience 2017) in order
is then presented.
Keywords: granite; landslides; rock-fall; rock mechanics; slope stability.
ABRIDGED ENGLISH VERSION
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to quantify fall-paths and maximum kinetic energy
of the rock-fall events (Fig. 17) allowing the analysis
of potential impacts on buildings located below the
slope (Table 3). It was recommended that to install a
3-m high dynamic barrier to protect these buildings
by that would retain falling blocks according to the
fall-path simulations and capable of assuming a 500
kJ maximum kinetic energy.
For guidance purposes, two empirical methodolo-
gies have also been applied to the present case study.
Figure 18 shows the application of the RHRS method
and Figure 19 represents some of the parameters for
the R3S2 model (Mölk et al. 2008).
Stability of isolated boulders
Granite boulders are widespread geomorphological
elements, particularly found in humid granite areas.
Although they seldom represent a hazard for people
or infrastructures, sometimes their location in steep
or natural slopes, close to limit-equilibrium state, may
jeopardize their stability and potentially affect people
or infrastructures.
The stability analysis of a granitic boulder will requi-
re, on the one hand, a careful geometric characteri-
zation (dip angle and direction) and a geomechanical
characterization of the discontinuity where the boul-
der rests. In addition, it is necessary to have a very
accurate description of the geometry of boulder itself
(center of gravity, volume…), something that only now
can be achieved by means of recently developed me-
thods for processing 3D point clouds obtained from
the combination of advanced surveying techniques
such as TLS and UAV aerial photogrammetry (Fig. 20).
Results from the previous processes will be neces-
sary for the assessment of the limit-equilibrium analy-
sis through the factor of safety, both against sliding
and toppling mechanisms. The effect of rounding due
to weathering processes on the stability of boulders
is also a relevant factor inuencing the stability, which
can be assessed by updated formulations that can be
illustrated with the help of abacuses such as that pre-
sented in Figure 21.
As an atypical example of the stability issues under
scrutiny, the stability of a large granite boulder loca-
ted on a 27°-dip slope in the SW of Galicia (NW Spain)
(Fig. 22) has been researched. First, a geomechanical
characterization of the discontinuity where the boul-
der rests were carried out and the main results are
presented in Table 4. The geometry of the boulder and
contact area were computed from a 3D point cloud
obtained by combining a TLS and aerial imagery from
an UAV, a process that is illustrated by Figure 23. The
stability of the boulder was assessed both for static
and worst seismic conditions, as considered by the
Spanish seismic act (MFOM 2002). Factors of safety
were in the range of 1.1 to 1.3 were derived, indica-
ting that the stability of the boulder can be assured. In
the event of an extraordinary earthquake of a similar
magnitude to the so-called ‘Lisbon Earthquake’ its sta-
bility might be compromised.
Conclusions
This article presents a review of the instability pheno-
mena prone to occur on natural granite slopes. One of
the most relevant phenomenon that ultimately affects
the stability of this type of rock masses is weathering,
a mechanism from which the three main types of sce-
narios considered in this study originate: decompo-
sed granite slopes, boulder elds and isolated irregu-
lar-shaped boulders.
For the rst scenario, it is recommendable to resort
to simple and economic characterization methods,
as this type of material is highly variable both in its
spatial distribution and behaviour. For the second, a
combination of advanced topography techniques with
semi-automated geostructural analysis on 3D point
clouds allows us not only to obtain a realistic average
block size for inputting into computational models but
also to cover a large area of analysis in a relatively
short time. To evaluate the stability of large irregular
boulders, apart from classical geomechanical charac-
terization techniques, it is critical to accurately deter-
mine the volume of the boulder, the contact area and
the position of its centre of gravity, something that
can be successfully achieved with the application of
advanced topographic techniques.
Introducción, contextualización y fenómenos de ines-
tabilidad a estudiar
En terrenos graníticos el paisaje es modelado por el
efecto de la erosión sobre granitos u otras rocas plu-
tónicas. Estos relieves y los elementos geomorfológi-
cos asociados son producto de la meteorización, que
deteriora y altera la roca física y químicamente, y de
la erosión que elimina la parte alterada de la misma.
Esta meteorización va asociada a tres factores que in-
cluyen la composición mineralógica (las micas se oxi-
dan con cierta facilidad, los feldespatos se caolinizan
por hidrólisis más lentamente y el cuarzo resiste en
forma de arenas); la textura, que tiene en cuenta el
tamaño y forma de los minerales, su disposición y
características y la fracturación que proporcionan vías
preferenciales de meteorización.
La meteorización y erosión de sustratos graníticos da
lugar a elementos característicos de los paisajes graní-
ticos que se presentan en forma de elementos geomor-
fológicos mayores o megaformas que incluyen domos,
crestones, lanchares, berrocales, pedrizas y arenizacio-
nes. El domo es una masa de roca que presenta un
aspecto redondeado formado por la meteorización a
favor de diaclasas curvas, mientras que el crestón se
forma a favor de un diaclasado vertical. Según aumen-
ta la alteración de estos relieves, empiezan a formarse
formas convexas tipo inselberg, denominadas en fun-
ción de su aspecto en castellano berrocales, pedrizas,
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lanchares o bolos y, nalmente, la descomposición de
los granitos dando lugar a los materiales denominados
jabres o granitos descompuestos mediante procesos
de arenización de la roca. Existen adicionalmente me-
gaformas cóncavas y varias formas geomorfológicas
menores, de pequeñas dimensiones como pilas, tafo-
nis, etc… que quedan fueran del ámbito de estudio.
El NW de la Península Ibérica, incluyendo las regio-
nes de Galicia en España y Minho en Portugal, constitu-
ye una genuina representación de la geología granítica
del Hercínico Europeo, con fenómenos de meteoriza-
ción y erosión muy marcados durante el Mesozoico y
fenómenos de reajuste de bloques de edad Cenozoica
(que dieron lugar a la formación de las rías y los relie-
ves montañosos suaves gallegos), lo que ha originado
una variada representación de geoformas graníticas en
las laderas de esta región. Esta variedad se asocia a la
presencia de distintas rocas graníticas (granitos, gra-
nodioritas, sienitas…), variedad del medio geomórco
(marino, continental, uvial…) y cierta variedad climá-
tica (de puramente oceánica a moderadamente conti-
nental) (Vidal-Romaní, 1989).
En este contexto y a partir de la experiencia de
los autores en el ámbito de las laderas naturales en
sustrato granítico se han identicado tres tipos car-
acterísticos de fenómenos de inestabilidad (Figu-
ra 1). En primer lugar, se producen fenómenos de
inestabilidad en taludes con pendientes suaves en
materiales graníticos descompuestos o jabres que
suelen presentar mecanismos de rotura típicos de
suelos como la rotura circular. En segundo término,
en laderas graníticas en macizos fracturados apare-
cen conjuntos de bloques de roca más o menos in-
mersos en una matriz de jabre, en los que se pueden
producir desprendimientos, asociados a varios tipos
potenciales de mecanismos de inestabilidad. Final-
mente, aparecen en determinadas laderas graníticas
bloques de granito individuales más o menos redon-
deados que pueden sufrir procesos de inestabilidad
por vuelco o deslizamiento típicamente asociados a
periodos de lluvias o a la ocurrencia de pequeños sis-
mos. Las particularidades de cada uno de estos po-
tenciales fenómenos de inestabilidad, hacen necesar-
ias técnicas apropiadas derivadas de las disciplinas
de la mecánica de suelos y rocas a su estudio, que, a
su vez, presentan especicidades propias de la natu-
raleza de los materiales que forman las laderas.
En este artículo y tras esta introducción, se repasan
los fenómenos de meteorización y erosión que dan lu-
gar a cada uno de los contextos generadores de ines-
tabilidad potencial. Después, se presentan para cada
caso la descripción típica de los fenómenos de ines-
tabilidad observados, las técnicas de caracterización
adaptadas a los mismos, las metodologías de análi-
sis apropiadas y un ejemplo de aplicación, de manera
que el lector pueda familiarizarse con la fenomenolo-
gía y método de análisis de estabilidad en cada uno
de estos casos de problemas de estabilidad de talu-
des comunes en el ámbito de la geología granítica.
En lo que respecta a los jabres, se presenta un en-
foque empírico que permite estimar la resistencia al
corte de este tipo de materiales en términos de Mo-
hr-Coulomb basada en ensayos semi-empíricos senci-
llos y análisis retrospectivos de taludes inestables en
granitos descompuestos, que se puede implementar
posteriormente en técnicas clásicas de análisis de ro-
tura rotacional o circular.
Para el caso de grupos de bloques sueltos en ma-
triz tipo jabre, el planteamiento se basa en técnicas
recientemente desarrolladas de análisis de desprendi-
mientos, técnicas que han sido recientemente adapta-
das para ser aplicadas en laderas graníticas formadas
por bloques.
En cuanto a la estabilidad de grandes bolos sueltos
con forma típicamente elipsoidal, los estudios tradi-
cionales de taludes en roca (Hoek and Bray, 1974; Wy-
llie and Mah, 2004) desarrollaron metodologías para
analizar la estabilidad de bloques con formas geomé-
tricas delimitadas por juntas planas preexistentes,
como losas de roca, prismas, cuñas o columnas, blo-
ques que tienden a formarse cuando se excavan talu-
des articiales. La estabilidad frente al deslizamiento
o vuelco de bloques individuales o conjuntos de blo-
ques se puede cuanticar de acuerdo con estos enfo-
ques tradicionales. Sin embargo, hasta ahora apenas
se han desarrollado metodologías para estimar la es-
tabilidad de bolos granito con formas irregulares de
origen natural. Se introducen en este artículo algunas
metodologías aplicables al estudio de la estabilidad
de estos bolos, basadas en la caracterización geomé-
trica avanzada.
En conclusión, se presenta una revisión de técnicas
aplicables a la cuanticación de la estabilidad de lade-
ras graníticas naturales basándose en la experiencia
Figura 1. Esquema representativo de una típica ladera granítica e
identicación de los fenómenos de inestabilidad que se podrían
producir en cada una de las zonas.
Figure 1. Representative sketch of a typical granite slope and
identication of the instability phenomena potentially occurring in
each of the levels.
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de múltiples casos en Galicia, aunque estas geomor-
fologías graníticas son comunes a amplias zonas de
la tierra por lo que se citaran ejemplos similares en
múltiples países típicamente en zonas de graníticas
de áreas templadas del planeta (Portugal, Italia, Las
islas británicas, Japón, EEUU en el hemisferio norte y
Australia, Brasil, Zimbabue en el sur).
Meteorización de macizos rocosos graníticos: forma-
ción de bolos, campos de bolos y de jabres
La meteorización es el proceso natural de fragmen-
tación y descomposición in situ de las rocas en la su-
percie de la Tierra, que se atribuye a la precipitación,
la temperatura y la actividad biológica (Ollier, 1975).
Desde un punto de vista geomorfológico, los efectos
resultantes de los fenómenos meteorológicos adquie-
ren una inuencia particular en la génesis de paisajes
rocosos asociados a distintos tipos de rocas y condi-
ciones climáticas (Twidale y Vidal-Romaní, 2005). Los
bolos graníticos son una de las formas de relieve más
comunes y características de los terrenos graníticos.
Su origen se puede encontrar dentro de la secuencia
de meteorización típica de los macizos rocosos graní-
ticos, tal y como lo describió Durgin (1977), en el que
se pueden reconocer cuatro etapas típicas: roca sana,
formación de bolos, granito descompuesto y sapro-
lito. El desarrollo de estas estructuras está domina-
do por el mecanismo de la meteorización esferoidal,
un proceso químico que afecta principalmente a ro-
cas uniformes y con patrones de suración regulares
como el granito y otras rocas ígneas granulares o el
basalto (Fig. 2).
Hencher (2012), destaca la ocurrencia habitual de
conjuntos de juntas ortogonales en rocas como el
granito, que presentan dos familias de discontinui-
dades más o menos normales entre sí y a un plano
de debilidad típico del granito denominado andar (Ta-
boada et al., 2005). Estos conjuntos de juntas facilitan
el ujo de agua a través del macizo rocoso, aceleran-
do un proceso de intemperización diferencial.
El proceso de formación de bolos se desarrolla en
dos fases: primero, la erosión supercial diferencial
actúa sobre la masa de roca granítica, complemen-
tándose luego con eventos erosivos (viento, lluvia),
que desarrollan la exhumación de elemento rocoso
Figura 2. Esquema que muestra el proceso de formación de bolos graníticos (a) Bosquejo que muestra el desarrollo de cantos rodados
como consecuencia del proceso de dos etapas por el mecanismo de meteorización esferoidal; (b) Meteorización esferoidal incipiente
observada en un aoramiento granítico (Sanxenxo, Pontevedra, Galicia); (c) Bolo granítico sano en una matriz de granito meteorizado
(Sanxenxo, Pontevedra, Galicia) y (d) Bolo granítico de unos 2 metros de diámetro recién salido de una matriz de jabre en el paraje de
Corno do Bico (Paredes de Coura, Minho, Portugal).
Figure 2. Diagram illustrating the granite boulder formation process (a) Sketch showing the development of boulders as a consequence of
the two-stage process of the spheroidal weathering (b) Incipient spheroidal weathering observed in a granite outcrop (Sanxenxo, Pontevedra,
Galicia); (c) Sound granite boulder indented in a weathered granite matrix (Sanxenxo, Pontevedra, Galicia) and (d) Roughly 2 m diametre boulder
recently released from a completely decomposed granite (CDG) matrix in the area of Corno do Bico (Paredes de Coura, Minho, Portugal).
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para formar un bolo (Fig. 2). La meteorización en el
subsuelo altera principalmente las micas y los feldes-
patos para producir caolines, con la intervención de
diferentes procesos químicos como la disolución, oxi-
dación e hidrólisis (Linton, 1975; Ollier, 1971).
En términos generales, los bolos graníticos apare-
cen con diferentes formas geométricas, desde esferas
casi perfectas hasta cuerpos elipsoidales y losas es-
beltas, dependiendo del grado de intemperización al
que fueron sometidos y a la variabilidad geométrica
de las familias de juntas en los macizos rocosos de
origen. Migón (2005) ha relacionado la presencia de
grandes rocas aisladas o agrupadas con granitos de
grano grueso, ricos en potasio y granitos post-Hercí-
nicos, mientras que los campos de bolos, con tama-
ños menores de 2 m de longitud, se han asociado a
áreas con granitos de grano no mucho más antiguas.
Ejemplos que muestran la diversidad geométrica y de
tamaño de estos bolos principalmente del noroeste
peninsular se ilustran en la Fig. 3. La geometría varía
de casi esferas a elipsoides o paralelepípedos con es-
quinas redondeadas. Los pesos varían desde valores
mínimos hasta 20,000 toneladas.
En lo que respecta a estructuras convexas formadas
por bolos (tors) o colinas con laderas formadas por
bolos de granito (inselbergs), el origen y desarrollo de
estas formaciones ha sido analizado por varias teorías
(Linton, 1955; Palmer y Neilson, 1962). Linton (1955)
teorizó el modelo de dos fases según el cual el am-
biente sub-supercial actúa primero, evolucionando a
un proceso predominantemente erosivo mediante el
cual se elimina el jabre mientras que las rocas perma-
necen in situ apiladas (Fig. 4 y 5).
Figura 3. Diferentes ejemplos de rocas graníticas en el noroeste de
la Península Ibérica: (a) Bolo granítico casi esférico en la entrada de
un castro; (b) Bolo con forma de riñón que según la tradición podía
balancearse, algo atribuido a una base cóncava; (c) Grandes bolos
de granito en una ladera; (d) Varios bolos de grandes dimensiones
en el sur de África, (e) Bolo de granito de grandes dimensiones;
(f) Penedo grande, bolo de la menos 20.000 tn de peso en la cima
de un monte; (g) Bloques redondeados con forma de losa y (h)
Roca muy grande (10.000 toneladas) en un pico de montaña semi-
descalzada. Ubicación de cada roca escrita debajo de cada imagen
y escala aproximada reejada. Todas las imágenes de los autores.
Figure 3. Different examples of granite rocks in the northwest of the
Iberian Peninsula: (a) almost spherical granite boulder at the entrance
of an Iron Age hill fort; (b) a kidney-shaped rock that, according to
tradition, could swing (rocking stone), something attributed to a
concave base; (c) large granite boulders on a mountain slope; (d)
several large well-known granite boulders in Zimbabwe, (e) very
large granite boulder; (f) ‘Penedo Grande’ a large boulder of at least
20,000 tons on the top of a hill; (g) rounded corner slab-shaped
blocks and (h) very large rock (10,000 tons) partially undercut on a
mountain peak. Location of each rock written below each image and
approximate scale reected. All the images by the authors.
Figura 4. Boceto idealizado que representa la teoría en dos fases de
la formación de tors o geoformas convexas formadas por múltiples
bloques (Linton, 1955). (a). Masa de roca granítica original, que
muestra la ortogonalidad de conjuntos de juntas; (b) Profunda
penetración de la intemperie en la masa rocosa; (c). Etapa nal
con eliminación del saprolito, que muestra el llamado efecto de
meteorización, compárese con las fotografías de las Figuras 1, 2,
3 y 5.
Figure 4. Idealized sketch representing the two-stage theory of
convex tor or multi-block geoform formation according to Linton
(1955). (a). Original granite rock mass, showing the orthogonality
of joint assemblies; (b) Weathering penetration through joints into
the rock mass; (c). Final stage with the removal of the weathered
and decomposed material. Compare to the photographs in Figures
1, 2, 3 and 5.
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Cuando la erosión continúa hasta alcanzar toda la
masa granítica, fenómeno típico de llanuras graníticas,
el granito se descompone completamente, comportán-
dose como un suelo, llamado jabre en la zona. El jabre
es por tanto un suelo o roquisuelo eluvial de granito,
esto es, un material residual arcillo-limoso con arena de
cuarzo, consistente en granito con todo su feldespato, e
incluso parte de la mica, descompuestos. A veces con-
serva la estructura e incluso la apariencia del granito, y
sólo excavándolo se aprecia su blandura (Jiménez-Salas
et al., 1975). Debido al signicativo porcentaje de granos
de cuarzo, estos materiales suelen quedar clasicados
como arenas (S) según la clasicación de Casagrande.
Desde el punto de vista de la meteorización y siguien-
do la escala de Moye (1955) los jabres se encuadran
en la gama de los granitos altamente descompuestos
(grado de meteorización IV, cuando se pueden romper
con la mano haciendo un ruido seco al golpear con el
martillo), pasando por granitos completamente des-
compuestos (grado de meteorización V, cuando aun a
pesar de mantener la textura se desmigan fácilmente
con la mano y penetra fácilmente la punta del martillo)
hasta suelos residuales de granito (VI, cuando ya han
perdido la textura). Esta clasicación es comúnmente
utilizada en el ámbito de la literatura anglosajona don-
de los jabres son comúnmente denominados HDG (hi-
ghly decomposed granite) o CDG (completely decom-
posed granite). (Sugawara et al., 2003).
Un aspecto que dene el tratamiento de los jabres en
geotecnia es su típicamente heterogénea distribución es-
pacial y variabilidad natural, que hacen que los resulta-
dos de un sondeo realizado en un punto, puedan diferir
sustancialmente de los realizados en el entorno del mis-
mo (GEO, 1988). Para ilustrar este aspecto se presenta en
la Figura 6.a una imagen de un corte en una zona típica
de jabre, marcándose sobre la misma el contacto entre el
granito más sano y el jabre y representándose en la zona
inferior el esquema geológico de la misma. Como mues-
tra esta imagen el contacto entre jabre y granito suele
ser muy irregular, siendo común la aparición de bolos de
granito completamente inmersos en el jabre y viceversa.
Esta realidad se ilustra en la Figura 6.b donde aparece
un talud de carretera excavado en terreno tipo jabre, en
la que se muestra cómo a la izquierda de la foto el ma-
terial tiene una consistencia rocosa mientras que a la
derecha el material es más débil, observándose además
variabilidades locales, puestas de maniesto por la pre-
sencia de bolos de granito (material más resistente) y
de fenómenos de inestabilidad local (pequeñas caídas).
Figura 5. Diferentes formaciones graníticas con laderas formadas
por bloques o campos de bolos en el noroeste de la Península
Ibérica: (a). Monte Pindo (A Coruña, España); (b) Parque Nacional
Peneda-Gerês (Região Norte, Portugal); (c) Área de estudio Monte
do Castro (Pontevedra, España) y (d) ladera en la Serra de Arga
junto a Viana do Castelo (Portugal).
Figure 5. Different granite formations with slopes formed by
blocks or boulder elds in the northwest of the Iberian Peninsula:
(a). Monte Pindo (A Coruña, Spain); (b) Peneda-Gerês National
Park (Região Norte, Portugal); (c) Monte do Castro study area
(Pontevedra, Spain) and (d) hillside in the Serra de Arga, nearby
Viana do Castelo (Portugal).
Figura 6. Ejemplos de la heterogénea distribución de la meteorización
en los granitos a) Fotografía y croquis geológico de un pequeño
talud formado por granito y jabre. b) Fotografía de un talud de unos
20 metros de altura en un macizo granítico con diferentes niveles de
meteorización según Moye (1957) marcados sobre el mismo.
Figure 6: Examples of the heterogeneous distribution of weathering
in granite a) photograph and geological sketch of a small slope
formed by granite and completely decomposed granite (CDG) b)
photograph of a slope about 20 metres high in a granite rock mass
showing different levels of weathering according to Moye (1957).
382
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
Es por ello que, dada la complejidad de los depósitos,
parece recomendable la utilización de métodos de ca-
racterización sencillos y baratos en este tipo de materia-
les altamente variables tanto en su distribución espacial
como en su comportamiento, ya que la realización de
ensayos cuidadosos y caros, puede sin embargo no ser
representativa de la unidad litológica en su conjunto.
Estabilidad de laderas en jabre (granito descompuesto)
Se presenta en esta sección el estudio de estabilidad en
laderas formadas por granito descompuesto o jabre, que
como se ha comentado se comporta como un suelo.
Descripción típica de los fenómenos a estudiar y me-
canismos de inestabilidad
En suelos y macizos rocosos de baja calidad, y en
este caso, en laderas formadas por jabre, se observa
que los problemas de estabilidad van asociados a una
rotura que se produce a través de la masa o el ma-
cizo (sin seguir discontinuidades) siguiendo la línea
de menor resistencia (Hoek and Bray, 1974). Se puede
demostrar que esta línea de menor resistencia en ma-
teriales cohesivos-friccionales es una espiral logarít-
mica y que por tanto se aproxima mucho a un círculo.
La mayoría de las teorías de análisis se basan en
que la rotura sigue una supercie de deslizamiento
circular. Los círculos de rotura suelen pasar por el pie
del talud. En la supercie del terreno aparecen grietas
concéntricas y cóncavas hacia la dirección del movi-
miento, con un escarpe en su parte alta, más acusado
cuanto mayor desplazamiento sufra la masa deslizada
(Varnes, 1978). En la Figura 7 se muestra un diagrama
típico del mecanismo de rotura circular junto con una
rotura de este tipo en un talud en jabre recientemente
excavado en las obras de una carretera.
Muy comúnmente este tipo de roturas suelen ir cata-
lizadas por la subida de los niveles de agua asociados
a periodos de fuerte precipitación, aunque pueden
existir otros fenómenos iniciadores de la inestabilidad
como los fenómenos de vibración por sismos y vola-
duras, sobre-excavaciones en la base, etc.
Este tipo de roturas circulares en materiales tipo jabre
es relativamente común en laderas naturales de zonas
graníticas húmedas como Galicia, siendo si cabe más
común en taludes en obras creadas por el hombre, típi-
camente en carreteras, lo que se debe a que el proceso
Figura 7. a) Diagrama típico de rotura circular en un talud y b)
ejemplo de rotura circular en un talud en jabre en la construcción
del segundo cinturón de la ciudad de Vigo.
Figure 7: a) Diagram of a typical rotational failure and b) example
of circular failure in a completely decomposed granite (CDG) in the
construction of the second ring road around the city of Vigo.
Figura 8. Fotografías de recortes de prensa que reejan fenómenos
de roturas circulares en taludes en jabre, típicamente denominados
corrimientos de tierras, en carreteras del entorno de la ciudad de
Vigo en Galicia.
Figure 8. Photographs of press clippings that reect rotational
failure events in completely decomposed granite rock cuts on roads
around the city of Vigo in Galicia.
383
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
de excavación de dichos taludes suele contribuir a fa-
cilitar la meteorización y erosión de dichos jabres.
A manera de ejemplo se presentan en la Figura 8, al-
gunos ejemplos de recortes de prensa de fenómenos
de rotura circular o deslizamiento en jabres recogidos
a partir de la prensa local en carreteras del entorno de
la ciudad de Vigo en Galicia en los últimos años. Estas
roturas se suelen producir tras varios días de fuerte pre-
cipitación y, como se deduce de la Figura 8, típicamente
en primavera, época del año hidrológico en la que sole-
mos encontrarnos una mayor saturación de los taludes.
Una técnica empírica de caracterización de jabres
in-situ
Para el análisis de estabilidad de estas laderas, el as-
pecto más importante es una buena caracterización
geotécnica del material denominado jabre, además
de tener un buen conocimiento de la geometría del
talud y la presencia de agua.
Como se ha indicado, los jabres, son suelos o rocas
blandas derivadas de la meteorización in situ de grani-
to. Desde el punto de vista de la ingeniería geológica,
tienen la consistencia de suelos residuales limosos y
arenosos de cuarzo y arena. Se trata pues de granitos
en los que todo el feldespato se ha caolinizado y la
mica se ha descompuesto. Debido al alto porcentaje
de granos de cuarzo, este material se ha clasicado a
menudo como arena (S). Por ello los jabres tienen una
componente de fricción asociada a la presencia de
granos de cuarzo, así como una componente cohesi-
va asociada a la textura de la roca original y la presen-
cia de material arcilloso, resultante de la alteración.
Así pues, se puede considerar a los jabres materiales
tipo Mohr-Coulomb (cohesivos-friccionales) (Alejano
y Carranza-Torres, 2011).
El criterio de rotura de Mohr-Coulomb caracteriza
la resistencia al corte del terreno en términos de un
valor de cohesión, c, y un valor de ángulo de fricción,
φ. El enfoque propuesto para estimar los parámetros
c y φ de los jabres se basa principalmente en la apli-
cación de ensayos in situ utilizando un penetrómetro
de bolsillo y un molinete o vane-test, como los que se
muestra en la Figura 9.a. El penetrómetro de bolsillo
se desarrolló originalmente para caracterizar suelos
nos y mide resistencias de penetración de hasta 1
MPa (CONTROLS, 2009). Puesto que los resultados
obtenidos mediante este ensayo se pueden corre-
lacionar con resultados de penetración estándar (o
SPT), es posible obtener una estimación del ángulo
de fricción del suelo basado en el parámetro N de la
prueba SPT (Hunt, 1984). La veleta está diseñada para
determinar la resistencia al corte de los suelos cohe-
sivos y puede medir valores de cohesión de hasta 240
kPa. Estos dispositivos de ensayos son asequibles y
los ensayos in-situ planteados han demostrado ser
fáciles de realizar en jabres asociados a granitos des-
compuestos en Galicia.
Al analizarla granulometría y plasticidad de los
jabres estudiados por los autores se ha observado que
siempre se han podido clasicar como arenas, bien
gradadas (SW) o mal gradadas (SP) con pocos nos,
o bien con nos limosos poco plásticos (SW-SM) o
como arenas limosas (SM). No se descartan clasi-
caciones tipo SC. De acuerdo con la clasicación del
NAVFAC (1971) a este tipo de materiales correspon-
den cohesiones entre 20 (materiales sueltos) y 50 kPa
(compactados) y fricciones entre 34 y 38º. Además,
realizando ensayos tipo Hamrol (1961) sobre estos
materiales, se obtienen valores del índice de Hamrol
entre 15 y 30 % y realizando la aproximación de Rocha
(Jiménez-Salas et al., 1981), esto responde a valores
de cohesión entre 0 y 100 kPa y fricciones entre 35 y
43º.
Para los jabres estudiados por los autores en varios
taludes, los valores de resistencia a la penetración qc
obtenidos con el penetrómetro de bolsillo estuvieron
en el rango de 0.1 a más de 1 MPa. Por lo tanto, asu-
miendo una relación lineal (lo más simple posible) en-
tre qc y tan φ, considerando los rangos de los ángulos
de fricción para las diferentes arenas como sugiere
Hunt (1984), y basándose en análisis posteriores y en-
sayos de laboratorio de corte directo junto con medi-
ciones del ángulo de reposo de las pendientes natura-
les, se propone la relación empírica 1 que se muestra
en la Figura 9.b. En dicha ecuación qc es la medida del
penetrómetro en MPa.
La naturaleza cohesiva de los jabres va asociada a la
presencia de minerales arcillosos (caolinita y halloysi-
ta). Para suelos con un componente de resistencia
cohesiva signicativa (y una fricción reducida), la co-
hesión se puede estimar utilizando el molinete o vane
test (Fig. 9.a). Según la normativa el valor de la re-
sistencia a la compresión para el material, σv
c (donde
‘v’ signica ‘vane-test’), se puede calcular mediante
la relación 2 de la Figura 9.b, donde Su es la medida
del vane-test. Para materiales cohesivos-friccionales
como los jabres, el penetrómetro utilizado para carac-
terizar el componente de fricción, también se puede
usar para inferir valores de cohesión o, alternativa-
mente, el valor de σc. La relación entre σp
c (donde “p”
signica “penetrómetro”) y la fuerza de penetración
qc propuesta por Jiménez-Salas et al. (1981) es la que
se utilizará para este enfoque según se muestra como
relación 3 en la Figura 9.b.
Puesto que las expresiones 2 y 3 de la Fig. 9.b. se uti-
lizan para calcular valores de σc para jabres en condi-
ciones cohesivas y cohesivo-friccionales, se recomien-
da calcular un promedio ponderado de los dos valores
utilizando la relación 4 de la Fig. 9.b, donde Wv y Wp
son factores de ponderación obtenidos de la Tabla de
la Figura 9.c según la clasicación del material. Con el
valor de φ dado por la ecuación 1 de la Figura 9.b. y el
valor de σc de la relación 4 de la misma, se obtendrá
la cohesión promedio del jabre (ecuación 5 de la Fig.
9.c). Algunas consideraciones más detalladas sobre la
aplicación de esta metodología se pueden consultar en
Alejano y Carranza-Torres (2011).
384
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
Técnicas de Análisis
Para analizar la estabilidad frente a roturas circulares
hay varios métodos, que comienzan históricamente
con el planteamiento del análisis por equilibrio límite
del sólido libre que desliza. Con este enfoque, se ob-
tienen más incógnitas que ecuaciones, por lo que hay
que acudir a hipótesis adicionales. Hoek y Bray (1974),
demostraron que el factor de seguridad (F.S.) real de
una rotura circular está más próximo al límite inferior
que al superior. Estos autores realizaron los cálculos
con dicha hipótesis, obteniendo ábacos (para cinco
niveles freáticos: de seco a saturado) que permiten
calcular el F.S. del talud.
También basados en técnicas de equilibrio límite
se propusieron métodos que dividían a la masa de-
slizante en fajas, analizándose la estabilidad de cada
una de ellas y del conjunto frente al giro en relación al
centro del círculo de rotura. También aquí se obtienen
sistemas indeterminados por lo que hay que acudir a
ciertas hipótesis para resolverlos. Para cada hipótesis
surge un método de fajas, entre los que los más cono-
cidos por su exactitud son los de Janbu (1954) y Bish-
op (1955), aunque existen versiones actualizadas algo
más exactas (GLE). La resolución de estas ecuaciones
exige múltiples cálculos y además hay que realizar el
cálculo para múltiples posibles círculos de rotura, por
lo que se han venido implementando en programas
de cálculo que permiten incluir además la presencia
de varios materiales, agua y elementos de refuerzo
como anclajes, como por ejemplo Slide (Rocscience,
2015). Finalmente, también se puede utilizar méto-
dos numéricos continuos basados en los métodos de
diferencias nitas (p.ej. FLAC de la compañía Itasca,
2008) o de los elementos nitos (p.ej. RS2 de la com-
pañía Rocscience, 2017) junto con la técnica de la re-
ducción de la resistencia al corte (Dawson et al., 1999),
que permite calcular el F.S. frente a la rotura circular.
Actualmente y fuera de las fases de anteproyecto,
los cálculos se suelen realizar utilizando los métodos
de fajas, ya que son la opción más eciente y fácil
de usar en problemas sencillos, dan valores equipa-
rables a los de los métodos numéricos y a los resul-
tados que se observan en la práctica; y simplican la
gestión de datos y la realización de análisis de sensi-
bilidad, estadísticos y retrospectivos.
Ejemplo
Como ejemplo de inestabilidad de una ladera natural en
un jabre y para destacar algunas características de este
tipo de fenómenos se presenta un caso de una ladera
de un valle granítico. La detección del movimiento se
produjo a nales de enero de un año muy lluvioso. Se
observó la aparición de un escarpe en su parte supe-
rior (Fig. 10.c), grietas de compresión a mitad de ladera
(Fig.10.b) y fenómenos de abombamiento del terreno
en su parte inferior que inclinaron un poste de piedra
en la entrada de una nca (Fig.10.d). El arenamiento del
granito para dar jabre (Fig. 10.a) junto con las observa-
ciones realizadas indicaban que se trataba de una rotura
circular rotacional clásica (Fig. 10.e) en jabre.
Para estudiar esta rotura se realizó primero una to-
pografía de detalle, se visitó la zona inventariando los
puntos de agua, se tomaron muestras de jabre para
clasicar como suelos, se hicieron ensayos de densi-
dad-in-situ y se realizaron ensayos de penetrómetro y
vane-test en unos 25 puntos del talud, tal y como se
reeja en la Figura 11. En base a la clasicación como
suelo y a ensayos in-situ se caracterizó el terreno des-
de el punto de vista geomecánico e hidrogeológico.
Se estimó de esta manera, una densidad media sin-si-
tu del jabre de 1620 kg/m3, mientras que la saturada
sería 1810 kg/m3 y se estimó además un coeciente
de permeabilidad aproximado de k =1,75e-4 m/s. Los
Figura 9. (a) Fotografías de penetrómetro de bolsillo (izquierda)
y molinete o vane-test (derecha), (b) Expresiones para la
caracterización de la cohesión y fricción de los jabres, y (c) Tabla de
pesos para la caracterización según la clasicación del suelo.
Figure 9. (a) Photographs of pocket penetrometer (left) and vane
test (right), (b) Expressions for the characterization of the cohesion
and friction of the completely or highly decomposed granites (CDG
or HDG), and (c) table of weights for the characterization according
to soil classication.
385
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
valores de cohesión y fricción media estimados se-
gún la metodología descrita en la sección anterior se-
rían 28.5 kPa y 33.5º, respectivamente. A partir de la
geometría se obtuvo el perl del terreno. También se
recopilaron los datos de precipitación de la estación
meteorológica más próxima a la zona, y basados en
ellos se pudo comprobar la inuencia del agua en la
respuesta del terreno atendiendo al nivel de precipita-
ción recibido por la zona.
Los dos aspectos claves en el análisis de estabili-
dad realizado con métodos de fajas (Bishop y Janbu)
y numérico (MDF con el código FLAC), eran identicar
la posición del contacto entre el jabre tal y como se
encontraba en supercie y un material menos meteo-
rizado (granito sano) así como la posición del nivel
freático. Para estudiar lo primero, se probaron varias
posiciones tentativas, partiendo una razonable que se
reeja en el perl de la Figura 12. Se constató que,
aunque se sitúe el contacto más debajo de esta, el F.S.
apenas varía, por lo que esto sirvió para demostrar
como el uso de técnicas de análisis contribuye a la ca-
racterización de los terrenos. Adicionalmente y como
se muestra la Figura 6 en muchas ocasiones estos
contactos son bastante irregulares por lo que incluso
una malla de sondeos muy cerrada no permite cono-
cer en detalle la supercie de contacto y los enfoques
como el propuesto son más prácticos.
En cuanto a la posición del nivel freático, teniendo
en cuenta el nivel de precipitación, la posición del ni-
vel freático en la zona alta del talud (donde aora la
roca) y la permeabilidad estimada a partir de las cla-
sicaciones de suelos se estimaron las posiciones del
nivel freático para la situación en la que se produjo
el deslizamiento, para una situación típica de un in-
vierno normal (no muy lluvioso) y para una situación
Figura 10. Esquema de una típica rotura circular según ITGE (1987)
y elementos identicadores de una rotura rotacional en una ladera
en jabre, explicados en el texto.
Figure 10. Sketch of a typical circular failure according to ITGE (1987)
and elements identifying a rotational failure in a natural slope in
completely decomposed granite, as referred to in the main text.
Figura 11. Plano esquemático de la ladera estudiada. Las
ubicaciones de los puntos de muestreo y ensayo in-situ (incluyendo
penetrómetro y vane test) se indican como puntos “M” y “P”.
Figure 11. Schematic plan view map of the hillside studied.
The locations of the sampling and in-situ test points (including
penetrometer and vane test) are indicated as “M” and “P” points.
Figura 12. Representación esquemática del perl interpretado
según FLAC, Y F.S. de obtenidos. Se incluyen los tres niveles de
nivel freático analizados y el contacto del granito sano y el jabre
a lo largo de la dirección del perl central indicado en la Figura 11.
Figure 12. Cross-cut section of the studied prole interpreted
according to FLAC, and obtained FoS (factor of safety). It includes
the three water table levels analyzed and the estimated contact of
the sound granite and the CDG in the direction of the central prole
marked on the map in Figure 11.
386
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
típica de verano (Figura 12). Finalmente, utilizando los
métodos fajas y numérico se constató que para la si-
tuación en la que se produjo el movimiento de tierras
el F.S. sería 1.05 como media de los métodos de fajas
y 1.03 según el método numérico. Adicionalmente se
presentan en la Tabla 1 los F.S. obtenidos para otras
situaciones explicadas anteriormente, que justican
los resultados obtenidos.
Puesto que el deslizamiento fue claramente asocia-
do a la cantidad de agua acumulada en el talud, se
recomendaron medidas preliminares para evacuar
dicha agua mediante drenes californianos y zanjas de
salida del agua, procediéndose a una remodelación
del talud un año después en paralelo con obras de
mejora de la carretera que lo atravesaba.
Estabilidad y riesgo por desprendimientos en zonas
con procesos de meteorización activos
Se presentan en este apartado consideraciones relati-
vas a la gestión de la estabilidad y, principalmente los
desprendimientos en laderas graníticas formadas por
bolos de tamaño mediano.
Descripción típica de los fenómenos a estudiar y me-
canismos de inestabilidad y desprendimiento
Como se ha indicado e ilustrado por medio de las
Figuras 4 y 5, es relativamente común encontrar la-
deras en terreno graníticos formadas por bolos de
tamaño mediano, esto es entre 1 dm3 y un m3 que
ocupan grandes áreas de las laderas, acompañadas
localmente por materiales más nos e incluso zonas
con granito descompuesto o jabre. En estas condicio-
nes la predicción de la inestabilidad es compleja. En
general las técnicas viables más razonables para su
estudio pasan por estimación de la estabilidad de los
bloques aparentemente más proclives a moverse y
a continuación estudiar su posible trayectoria ladera
abajo para cuanticar la probabilidad de que impac-
ten zonas habitadas o infraestructuras.
En lo que respecta a la estabilidad de cada bloque,
se puede analizar su estabilidad frente a deslizamien-
to y vuelco, siguiendo técnicas clásicas (Hoek and
Bray, 1974), que es necesario adaptar a las condicio-
nes encontradas, como se verá en el apartado 5. En
cuanto al estudio de la trayectoria de los bloques la-
dera abajo se han desarrollado en los últimos años
estudios de analizan en detalle los tipos de movimien-
to y parámetros asociados, así como programas que
los implementan (por ejemplo, RocFall de Rocscience,
2017; o Agliardi and Crosta, 2003). Los modelos más
usados son los de partícula por su facilidad de uso,
pero necesitan de un adecuado ajuste de los paráme-
tros (Giani et al., 2004; Alejano et al., 2007).
Como, a veces, es difícil aplicar estas técnicas, otro
posible enfoque que se puede además considerar
complementario al anterior, es la aplicación de méto-
dos empíricos que permiten una estimación o cuanti-
cación del riesgo por desprendimientos. Estos mé-
todos comenzaron a desarrollarse en los 90 y suelen
ser de aplicación especíca, por ejemplo, a carreteras
(RHRS de Pierson et al., 1990), canteras (Alejano et al.,
2008) o zonas habitadas (Mölk et al., 2008). Precisan
de datos variados y pueden servir de ayuda para to-
mar decisiones. Nos remitimos a la bibliografía seña-
lada para consultar su aplicación.
Técnicas de caracterización
La caracterización de estas laderas formadas por
bloques requiere analizar un buen número de datos.
En primer lugar, hay que realizar una caracterización
geotécnica de las discontinuidades en roca in-situ,
cuanticando además de su orientación los paráme-
tros geotécnicos más relevantes que incluyen espa-
ciado, continuidad, rugosidad, resistencia, apertura,
relleno y presencia de agua. Esta caracterización per-
mitirá identicar fenómenos de inestabilidad y esti-
mar tamaños de bloque. Conviene identicar sobre el
terreno o con ayuda de fotografía las distintas zonas
del talud en lo que respecta a la respuesta ante un
bloque que cae, que se cuanticará en términos de
coecientes de restitución. Es también necesario co-
nocer datos climáticos, sobre todo la precipitación,
así como el nivel sísmico, por ejemplo, en términos
de aceleración horizontal máxima esperable, ya que a
veces los sismos provocan la inestabilidad.
La geometría de los taludes y de los bloques es im-
portante. Aunque en el pasado se partía de topogra-
fías groseras, típicamente a escalas 1:10.000; hoy en
día conviene tener un conocimiento de la geometría
muy detallado, que se puede obtener por técnicas de
escaneado laser y/o fotogrametría desde dron. Basán-
dose en estas técnicas se obtienen nubes de puntos
que representan elmente la geometría de las lade-
ras, y de las que se puede sacar incluso información
de la forma y tamaño de los bloques de roca suel-
tos. Esta topografía debe recoger las zonas de posi-
ble afectación, como carreteras y sus características,
edicaciones y otras infraestructuras, zonas de paso
o zonas habitadas.
Finalmente conviene realizar vistas a la zona para
identicar los bloques potencialmente inestables y
cuanticar en la medida de lo posible in-situ su nivel
de estabilidad. Si se identican bloques que han sufri-
do procesos de desprendimiento conviene realizar un
Tabla 1. Resultados del F.S. para varias situaciones de la ladera bajo
estudio.
Table 1: F.S. results for several situations of the slope under study.
387
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
pequeño censo identicando su posición y caracterís-
ticas ya que pueden contribuir a aquilatar los modelos
de trayectorias de bloques. A su vez la caracterización
se debe basar parcialmente en las técnicas que pro-
porcionen datos que se prevean que van a ser utiliza-
das, y que pueden variar en función de las circunstan-
cias. En este sentido, acudir a los métodos empíricos
en las fases iniciales de los estudios puede contribuir
a mejorar la caracterización.
Técnicas de análisis
Como técnicas de análisis que se ilustraran mediante
el ejemplo del siguiente sub-apartado indicamos dos
enfoques que se pueden utilizar por separado, aun-
que dada la naturaleza compleja de los fenómenos a
estudiar conviene aplicarlos en paralelo.
El primero, de base más teórica, llevaría consigo en
primer lugar la identicación de los bloques o zonas
del talud que pudieran sufrir procesos de inestabili-
dad. Para cada uno de los bloques o zonas habría que
estudiar o cuanticar su nivel de estabilidad obtenién-
dose idealmente una probabilidad de que la inestabi-
lidad se produzca. Se pueden utilizar para ello, técni-
cas de análisis de estabilidad clásicas frente a rotura
plana, en cuña, vuelco, etcétera, junto con un método
estadístico como el de Montecarlo. Así se obtendría
la probabilidad de inestabilidad. Si nos es posible la
cuanticación exacta, se puede acudir a técnicas esti-
mativas para estimar la probabilidad de inestabilidad,
como se verá en el ejemplo.
Una vez conocidas e identicadas las zonas fuente
se analizarían las trayectorias de las rocas inestables
a lo largo de la ladera. Para ello se usan programas
de partícula en dos o tres dimensiones. Una adecua-
da cuanticación estadística de los coecientes de
restitución que marcan la respuesta de un bloque al
rebotar con el terreno es absolutamente prioritaria
para obtener respuestas realistas. Estos parámetros
se pueden aquilatar si se dispone de un buen censo
de bloques desprendidos en el pasado. También es
muy relevante disponer de una geometría del terreno
lo más exacta posible, idealmente basada en nube de
puntos obtenidas con Laser escáner y/o fotogrametría
de dron. A partir de las trayectorias calculadas con es-
tos programas se puede cuanticar la probabilidad de
que un bloque impacte en un edicio o una carretera,
y en función de la misma, tomar las medidas correcto-
ras que se consideren apropiadas y que pueden inclu-
ir mallas para reforzar el terreno, cunetas o bermas,
pantallas estáticas o dinámicas (cuando la energía
con que descienden los bloques sea muy elevada) o
falsos túneles.
El segundo enfoque, de base empírica, pasa por la
aplicación de métodos de cuanticación de riesgo.
Para el caso de carreteras, el método más usado es el
denominado Rockfall Hazard Rating System o RHRS.
Para zonas de alta montaña se puede aplicar la met-
odología denominada R3S2, especialmente diseñada
para valles alpinos. En todo caso la aplicación de es-
tas metodologías debe adaptarse a las particulari-
dades del caso bajo escrutinio.
El RHRS (Pierson et al., 1990) fue desarrollado para
evaluar el riesgo por desprendimientos en carreteras
americanas. Nació como respuesta a la necesidad de
establecer métodos de evaluación de riesgos por de-
sprendimientos en carreteras, hasta entonces basado
en apreciaciones subjetivas y control de costes. El
método no indica explícitamente si el nivel de riesgo
es aceptable o no, simplemente sirve para priorizar
los problemas a resolver a partir de una ordenación
de taludes según su RHRS y las disponibilidades
económicas. Por ejemplo, para taludes en carreteras
norteamericanas, se denieron como taludes que re-
quieren acción inmediata los que dan valores de más
de 500, mientras que son de baja prioridad aquellos
con valores inferiores a 300.
Dado que el riesgo por desprendimientos afecta
más a la población civil en áreas pobladas que en car-
reteras o minas Mölk et al. (2008) propusieron un mét-
odo empírico diferente, R3S2, basado en los parámet-
ros RHRS, pero adaptado a las condiciones de áreas
pobladas en los Alpes austríacos y enfocándose en
estimar de manera cuantitativa indirecta la probabi-
lidad de accidentes en áreas habitadas permanente-
mente. Se propuso que el enfoque fuera de ayuda en
la gestión del riesgo, la priorización de áreas a pro-
teger y para la ejecución de medidas de control para
mitigar el riesgo.
Ejemplo
Tras un incendio forestal, se observó que un otero de
roca granítica erosionada habitado en su base podía
ser susceptible a fenómenos de desprendimientos.
Se resume brevemente en lo que sigue un estudio de
enfoque múltiple del riesgo de caída de rocas en la
zona en cuestión, localizada en el Concello de Nigrán
(Pontevedra). La Figura 13 muestra la vista aérea de
la zona antes el incendio y tres vistas del monte tras
el incendio. Se observa como la ladera es un ejemplo
típico de ladera granítica (tipo inselberg) formada por
múltiples bloques de roca de tamaño medio, muchos
de los cales han sufrido desplazamientos, tal y como
se describió en la primera parte del artículo.
Primero se tomaron todos los datos necesarios para
conocer la ladera incluyendo los aspectos indicados
en el apartado 4.2. Esto incluyó un estudio geotécnico
clásico, datos meteorológicos y sísmicos y se obtuvo
una nube de puntos muy detallada de toda la zona
mediante la combinación de diferentes técnicas de
detección remota (fotogrametría de dron y LiDAR).
Además, a partir de la nube de puntos se realizó un
análisis geoestructural semiautomático (Riquelme et
al., 2014) que permitió obtener el tamaño de bloque
medio de granito en la ladera, de en torno a 0.9 m3
(Pérez-Rey et al., 2019a). Una vez que se disponía de
dicha información, se realizó un reconocimiento de
388
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
campo detallado donde se identicaron todos los blo-
ques, conjuntos de bloques y zonas potencialmente
inestables, así como la presencia de bloques caídos
en el pasado. Cada una de estas zonas marcadas en
foto aérea en la Figura 14 fue geo-referenciada y se
realizó una estimación de los posibles mecanismos
de inestabilidad y la probabilidad de inestabilidad de
cada zona en términos de niveles de riesgo. De forma
ilustrativa se presentan algunos bloques analizados
en la Figura 15.
Figura 13. Imágenes de la ladera a) antes del incendio tomada de Google Earth ‘2017 Google’ y fotografías del otero después del incendio
desde las zonas b) sur, donde se sitúan las viviendas, c) oeste y d) este.
Figure 13. Images of the slope a) before the re, taken from Google Earth ‘2017 Google’ and photographs of the hill after the re from b)
south, where the houses are located, c) west and d) east.
Figura 14. Foto aérea donde se indican todas las zonas de inestabilidad posibles observadas. Con código numérico, los cuadrados se
reeren a zonas de macizo rocoso in-situ y los círculos se reeren a bloques que no están en su posición original. Con letra, en los círculos
azules se marcan los bloques caídos en el pasado y en morado se marcan la posición de los edicios que se pretende proteger del impacto
de rocas.
Figure 14. Aerial photo where all possible instability zones observed are indicated. With a numeric code, the squares refer to areas of in-
situ rock mass and the circles refer to blocks that are not in their original position, they are already detached. With a letter code, in the blue
circles are marked the blocks fallen in the past. In purple, the position of the buildings that should be protected from the impact of rocks,
are highlighted.
389
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
En la Tabla 2, a cada uno de estos bloques o con-
juntos de bloques se le ha asignado la probabilidad
anual de desestabilización asociada a los niveles de
riesgo estimados: esto es valores de 1/100, 1/250,
1/500, 1/1000 y 0 para niveles de riesgo ALTO, MEDIO,
BAJO, MUY BAJO y nulo, respectivamente. La proba-
bilidad antedicha iría asignado bloque por bloque, por
lo que en cada caso se podría calcular la probabilidad
de no ocurrencia de la desestabilización (reejada en
la última columna de la Tabla 2, como 1 (probabilidad
absoluta) menos la probabilidad de ocurrencia del fe-
nómeno. La probabilidad de no ocurrencia de la des-
estabilización de todos los casos conjuntamente se
calcularía como el producto de las probabilidades in-
dividuales de cada evento (estabilidad) que aparecen
en la última columna de la tabla anterior, para la que
se obtendría un valor de 0.8814. Consecuentemente,
la probabilidad anual de ocurrencia de un fenómeno
de desestabilización sería 1 menos la probabilidad de
no ocurrencia y por tanto 0.1186. Esto es sería de en-
torno al 12 por ciento, lo que se traduce en que cabría
esperar que se inicie un proceso de desestabilización
de bloques cada 8 o 9 años. Dado el carácter estima-
tivo de estos cálculos y errático de estos fenómenos
podría considerarse razonable entre cada 5 y 10 años.
Dado que la respuesta de la roca que desciende por
la ladera depende de la geometría de los taludes en
gran medida, para el análisis de trayectoria se partió
de la nube de puntos y partiendo de las zonas fuentes
se tomaron como perles las trayectorias de las líneas
de máxima pendiente sobre el terreno tal y como se
muestran en la Figura 16. Para realizar las simulacio-
nes se utilizó el código de partícula bidimensional
RocFall 4.0. (Rocscience, 2012) y se realizó una cuan-
ticación detallada de los parámetros de restitución a
partir de la experiencia de los autores. Para cada uno
de los perles representados en la Fig. 16 se simuló
la liberación de 1000 bloques desde las zonas fuente
Figura 15. Algunos ejemplos de zonas identicadas como potencialmente inestables observadas en campo, con indicación del nivel de
riesgo, potenciales efectos desestabilizadores y volumen estimativo.
Figure 15. Some examples of areas identied as potentially unstable observed in the eld, indicating the level of risk, potential destabilizing
effects and estimated volume.
Tabla 2. Estimación grosera de la probabilidad de potencial
inestabilidad.
Table 2. Rough estimate of the probability of potential instability.
390
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
de los taludes. El peso asignado a los bloques fue de
2600 kg (equivalente a algo menos de 1 m3) con una
desviación estándar de 1000 kg, valor necesario para
conocer la energía asociada a los bloques al caer.
Los resultados de estas simulaciones permiten ob-
servar las trayectorias de los bloques deprendidos,
las posiciones nales de los bloques, las envolventes
máximas de alturas de tránsito de los bloques y de la
energía cinética de los bloques, entre otros paráme-
tros. Como ejemplo se muestran en la Figura 17 los
resultados de la simulación correspondiente a la línea
de caída nº 12. Los resultados de alcance de los blo-
ques de todas las simulaciones se muestran en la Ta-
bla 3, donde se han incluido los alcances para varios
porcentajes, y en su caso, el porcentaje de bloques
que impacta con alguna edicación.
En esta tabla observa que en las líneas de caída la-
terales (1, 2, 16, 17 y 18) de perl más tendido los blo-
ques no alcanzan zonas habitadas, como ocurre para
algunas otras líneas de caída (4, 6 y 8) en zonas más
llanas. En el resto de trayectorias los bloques impac-
tarían sobre edicaciones, en particular para la mayo-
ría de trayectorias centrales (5, 7, 9, 12 y 13), asociadas
a perles más escarpados, el porcentaje de bloques
golpearían las casas pasaría a valores por encima del
1.5 % alcanzando más del 5 % en el caso de la línea de
caída 12, esto es, más de 1 bloque de cada 20 podría
alcanzar la casa denominada Casa S.
Figura 16. Cálculo de las líneas de caída por máxima pendiente, basadas en la nube de puntos, partiendo de zonas fuente sobre la foto
aérea de detalle, junto con la nomenclatura de las edicaciones.
Figure 16. Calculation of the rock-fall paths following the maximum slope trajectories, based on the point cloud, starting from source areas
on the detailed aerial photo, together with the names given to buildings.
Tabla 3. Alcances (en metros desde el punto inicial) de los bloques
por porcentajes para cada línea de caída y porcentaje de bloques
que impactan sobre las edicaciones para cada línea de caída.
Table 3. Distances (in metres from the initial point) of the blocks by
percentage for each fall line and percentage of blocks impacting the
buildings for each fall line.
391
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
Así pues, el riesgo por desprendimientos de la zona
central de la ladera, esto es, el riesgo combinado de
existencia de fenómenos de inestabilidad en zonas
fuente y trayectorias tales que den lugar impactos po-
dría cuanticarse en el entorno de 1/200 (entre 1/150 y
1/250). Este valor permite entender la inexistencia de
problemas en los últimos 50 años.
Para el ámbito de las infraestructuras de ingeniería
civil, se puede considerar un valor de 1/1000 como el
riesgo aceptable de perdida de una vida. Este valor
está basado en que el índice de fatalidades asociado a
obras humanas no debería superar el riesgo de muer-
te natural de la franja de población más sana (niños
de 10 a 14) que es de 1/1000. Además, este suele ser
un nivel de consenso para limitar zonas de acceso vo-
luntario (restricción de acceso de personal a la zona)
y zonas uso público. Por todo ello, se considera que
algunas casas bajo la ladera presentan un riesgo por
desprendimientos por encima del aceptable para zo-
nas de uso público. Por tanto, se recomendó proteger
dichas edicaciones mediante la instalación de una
barrera dinámica de 3 m de altura que retendría todos
los bloques según los modelos de caída de bloques y
capaz de asumir una energía de 500 kJ. Dicha barrera
fue nalmente instalada en la zona.
La Figura 18 muestra la aplicación de la Tabla del
RHRS al caso en cuestión. Obviamente esto no se
puede aplicar directamente para el caso de afectación
a viviendas, pero se presenta aquí a modo orienta-
tivo, considerando las viviendas equivalentes a la
constante presencia de coches bajo el talud. Como se
observa se obtiene un valor del RHRS en torno a 400,
considerando las edicaciones como coches que se
encuentran siempre ocupando la carretera. Este valor
estaría entre un talud de baja prioridad (300) y un ta-
lud que requiere acción inmediata (500).
De acuerdo con el enfoque propuesto por Mölk et
al. (2008), las áreas de caída de rocas identicadas
se clasican puntuando parámetros análogos a los
propuestos para el RHRS. No se presentan aquí por
brevedad. De dichos parámetros se deriva el diagrama
de la Figura 19. Como se puede ver, el caso estudiado
presentaría antes y después del incendio y un nivel
de riesgo inaceptable. Sin embargo, en el primer caso
este nivel estaría más cerca de situaciones aceptables.
En consecuencia, y luego de la aplicación de R3S2, se
necesitarían medidas de mitigación en línea con otros
enfoques presentados en este estudio.
Como se observa, estos métodos empíricos pueden
resultar de gran ayuda en las primeras fases del aná-
lisis y sirven de comparación para los métodos más
teóricos, típicamente más exactos, pero que depen-
den de muchos parámetros a veces difíciles de cuan-
ticar de manera rigurosa.
Figura 17. Resultados del programa RocFal para las trayectorias de caída y alcances de los 1000 bloques lanzados para el caso de la línea
de caída 12. Se incluyen grácas de trayectoria, alcance, envolventes de altura máxima de vuelo de bloques y la energía cinética máxima
conjunta.
Figure 17. RocFal program results for the fall paths or trajectories and runouts of the 1,000 blocks launched for the case of fall-path 12.
Graphs of fall path, runout distances, envelopes of maximum block bounce height and kinetic energy are included.
392
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
Estabilidad de bolos sueltos
Como ya se adelantaba en la sección 2, los bolos gra-
níticos representan una de las formas de relieve po-
sitivo más características en terrenos de dicha litolo-
gía que pueden dar lugar a problemas de estabilidad.
Aunque muchos de estos bolos graníticos reposan
en lugares donde difícilmente pueden representar un
peligro para personas o bienes, algunos de ellos se
localizan en laderas sobre las cuales podrían despren-
derse fruto de un descalce progresivo de la base o
debido a la ocurrencia de un sismo. Los mecanismos
clásicos de inestabilidad en taludes, principalmente el
deslizamiento y el vuelco de bloques o conjuntos de
bloques, serán también los que afecten a la estabili-
dad de los bolos graníticos. Sin embargo, se ha de
hacer hincapié en algunas particularidades asociadas
a su geometría irregular, tanto en la caracterización
como el cálculo de estabilidad de bolos frente a estos
mecanismos.
Descripción típica de los fenómenos a estudiar y me-
canismos de inestabilidad
En algunas ocasiones, los bolos graníticos se pueden
presentar, ya sea aislados o agrupados, en una po-
sición cercana al equilibrio límite. Este estado límite
puede implicar un peligro, en cierta manera incre-
mentado debido al tamaño alcanzado por alguno de
estos bolos (véase, por ejemplo, el Leviathan Boulder
localizado en Victoria, Australia y descrito en Twidale
and Vidal-Romaní (2005), con una longitud aproxi-
mada de 33 m o los mostrados en la Figura 3), pero
esencialmente fruto de la posición de estas estructu-
ras en laderas que pueden presentar una inclinación
relevante, con el consiguiente riesgo de desprendi-
miento.
Conceptualmente, un bolo localizado en una ladera
se podría entender como un problema de un bloque
en un plano inclinado, cuyos mecanismos de inestabi-
lidad principales serían el deslizamiento a lo largo del
contacto bloque-plano o el vuelco alrededor de una
de sus aristas. Sin embargo, se ha observado que es-
tos mecanismos de inestabilidad podrían verse afec-
tados por algunos factores asociados a la naturaleza
de los bolos. Por un lado, el redondeo de las aristas
debido a la meteorización, afecta a la estabilidad fren-
te al vuelco. Este es un efecto que ya ha sido estudia-
do por algunos de los autores de este artículo para el
caso de bloques esbeltos y conjuntos de bloques en
taludes (Alejano et al. 2015, 2018). Por otro lado, estos
bolos presentan una forma irregular, hecho que afecta
a la distribución de la masa y, por tanto, a la posición
del centro de gravedad. Esto hace que el estudio de
la estabilidad frente al vuelco sea más complejo que
para el caso de bloques regulares que presentan pla-
nos de simetría claros. Además, el tipo de contacto
entre el bolo y el plano sobre el que reposa inuye
de manera relevante en la estabilidad de este tipo de
Figura 18. Tabla de estimación de la clasicación del RHRS (Rockfall
Hazard Rating System), al Monte do Castro, salvando la excepción
de la no presencia de vehículos, para la que no está diseñado el
sistema.
Figure 18. Rockfall Hazard Rating System estimation table adapted
to the occurrence of buildings below the slope.
Figura 19. Diagrama de frecuencia / consecuencia propuesto por
Mölk et al. (2018) para el caso de estudio, considerándolo antes y
después del incendio.
Figure 19. Frequency / consequence diagram proposed by Mölk et
al. (2018) for the case study, considered before and after the re.
393
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
estructuras geomorfológicas. Por tanto, todas estas
particularidades suscitan un estudio más pormenori-
zado, tanto de las técnicas de caracterización geome-
cánica y geométrica como de aquellas empleadas en
el análisis de estabilidad de los bolos, las cuales se
describen a continuación.
Técnicas de caracterización
El estudio de estabilidad de un bolo granítico reque-
rirá, por un lado, de una caracterización geométrica
(ángulo y dirección de buzamiento) y geomecánica de
la discontinuidad sobre la que reposa el bolo. Ade-
más, también será necesario denir geométricamente
la propia estructura para poder realizar un cálculo del
volumen y de la masa y, consecuentemente, de las
tensiones ejercidas por el bolo en el plano de contac-
to, así como el posicionamiento del centro de grave-
dad del mismo. Los resultados de esta caracterización
servirán como parámetros de entrada del criterio de
estabilidad empleado para la estimación analítica de
la resistencia tangencial disponible. Además, se em-
plearán a la hora de calcular la estabilidad frente al
mecanismo de vuelco.
Una caracterización geométrica y geomecánica de la
discontinuidad sobre la que reposa el bolo se puede
llevar a cabo, en su versión más simple, mediante un
equipo básico de geología de campo. Esto implica, de
acuerdo con los criterios de evaluación de la resisten-
cia al corte más comúnmente empleados (véase, por
ejemplo, Barton y Choubey (1977); Barton y Bandis
(1982); Zhao (1997)) la estimación de parámetros como
el ángulo de fricción residual (ϕr), la rugosidad (JRC) o
la resistencia a la compresión de la junta (JCS), además
de la medición del ángulo y dirección de buzamiento
de la propia discontinuidad o el nivel de acoplamiento
o encaje de ambas caras del contacto (JMC).
Se debe destacar que, desde principios del siglo
XXI, ha habido un gran desarrollo de las técnicas de
adquisición remota de datos como son el LiDAR (Li-
ght Detection and Ranging), el DInSAR (Differential
SAR Interferometry) y la fotogrametría desde vehícu-
lo aéreo no tripulado (dron). Estos métodos se han
ido aplicando consecuentemente en la adquisición de
datos para la caracterización de taludes rocosos, pero,
sobre todo, en la extracción semi-automática de pará-
metros 3D del macizo rocoso a partir de las nubes de
puntos obtenidas por medio de estas técnicas (p. ej.
Riquelme et al. 2014, Jaboyedoff et al., 2007). Una de
las características de estos métodos es que permiten
obtener una gran cantidad de información (en forma
de nubes de puntos georreferenciados) de la estructu-
ra del macizo rocoso a estudiar en relativamente poco
tiempo, de manera apenas sesgada y de zonas donde
el acceso puede resultar complicado. Haciendo uso de
estas técnicas es, por tanto, posible obtener, median-
te una adecuada gestión de estas nubes de puntos,
los parámetros geométricos (ángulo y la dirección de
buzamiento) de la discontinuidad sobre la que reposa
el bolo de una manera muy precisa.
Para la caracterización del propio bolo en sí, es ne-
cesaria la estimación de dos parámetros básicos: el
área de contacto entre el bolo y la discontinuidad de
reposo, así como el volumen y forma del mismo.
La medición del área de contacto se puede realizar
in situ mediante el empleo de medios manuales, como
una cinta métrica, para realizar una aproximación poli-
gonal del área de contacto (véase, por ejemplo, Alejano
et al. (2008), donde se estudia la estabilidad del Penedo
da Sobreira («Roca del Alcornoque»)) o un cordel o hilo
inextensible que permita obtener un perímetro a partir
del cual se puede estimar un área (por ejemplo, con-
siderando contacto elíptico o circular). Sin embargo,
hoy en día se puede recurrir a software especíco para
el tratamiento de nubes de puntos, como puede ser el
software de distribución gratuita CloudCompare (Gi-
rardeau-Monteaut, 2018) y a herramientas de diseño
asistido por computador (CAD) para obtener, a partir
de un levantamiento topográco en 3D de la estructura
(por ejemplo, mediante láser escáner terrestre (TLS) y
fotogrametría aérea), una estimación del área de con-
tacto muy precisa (Figura 20 (d)).
La estimación del volumen del bolo se puede lle-
var a cabo, de una manera muy precisa, a partir de
una nube de puntos 3D obtenida mediante topografía
avanzada (Armesto et al. 2009; Pérez-Rey et al. 2019b)
(Figura 20). Es necesario puntualizar que la estructura
debe quedar denida lo más completamente posible
para poder generar la malla a partir de la cual se esti-
mará el volumen, algo que puede requerir el uso com-
binado de fotogrametría aérea y láser escáner terres-
tre (TLS) para recoger información de todas las partes
del bolo, en especial de la zona de contacto y de aque-
llas partes no accesibles (tíicamente la zona superior)
debido al tamaño alcanzado por algunos bolos.
Figura 20. Fotografías del Penedo da Sobreira (a) y de la Pena do
Equilibrio (c) y vistas de las nubes de puntos correspondientes
obtenidas mediante TLS (b) y mediante combinación de TLS y
fotogrametría mediante dron (d).
Figure 20. Photographs of the ‘Penedo da Sobreira’ (a) and the ‘Pena
do Equilibrio’ (c) and views of the point clouds obtained by TLS (b)
and by combination of TLS and photogrammetry by drone (d).
394
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
Para la estimación del volumen del bolo en parti-
cular, habrá que aislar los puntos representativos del
mismo del resto de la nube de puntos 3D, lo cual se
puede llevar a cabo con un software especíco de tra-
tamiento de nubes de puntos en 3D. Una vez selec-
cionado este conjunto de puntos, se deberá generar
una malla representativa de los mismos para poder
estimar el volumen que encierra y que será una apro-
ximación razonablemente exacta del volumen real del
propio bolo.
Hay que tener en cuenta que no se dispondrá de
información de la zona del contacto, la cual habrá que
extrapolar en función de la geometría de la propia es-
tructura. Este trabajo se puede realizar con algún sof-
tware de procesado y edición de mallas triangulares
en 3D (véase, por ejemplo, el software libre MeshLab
(Cignoni et al. 2008)). Este tipo de software permite
también posicionar el centro de gravedad del bolo
objeto de estudio, en un sistema de coordenadas 3D
local (x, y, z).
Técnicas de Análisis
El análisis de estabilidad de bolos graníticos se reali-
zará a través del estudio del equilibrio límite frente a
dos mecanismos básicos de inestabilidad, como son
el deslizamiento y el vuelco. Ambos enfoques se lle-
varán a cabo mediante el uso de un factor o coecien-
te de seguridad (CS), el cual relaciona los esfuerzos
disponibles, frente a los ejercidos por la propia estruc-
tura en el contacto (para el caso del deslizamiento) y
los momentos que tienden a estabilizar el bolo frente
a los que tienden a volcarlo (para el caso del vuelco).
A continuación, se presentan las ecuaciones gene-
rales que permiten obtener el coeciente de seguri-
dad estático frente a deslizamiento (Ecuación 5.1) y
frente a vuelco (Ecuación 5.2). Estas ecuaciones tam-
bién se pueden aplicar, incluyendo convenientemente
un coeciente de aceleración sísmica α, para el caso
de un análisis pseudo-estático.
donde:
ϕb = ángulo de fricción básico de la discontinuidad
(según Alejano et al. 2019)
β = ángulo de buzamiento de la discontinuidad
donde:
Mestabilizadores = momentos creados por aquellas fuer-
zas que tienden a estabilizar el bolo
Mvolcadores = momentos creados por aquellas fuerzas
que tienden a volcar el bolo
Como se ha adelantado anteriormente, se deberá
tener en cuenta el redondeo que ha sufrido el bolo
debido a la meteorización, pues inuirá a la hora de
estimar su estabilidad frente a vuelco.
A manera de ejemplo se pueden utilizar ábacos
como el propuesto en la Figura 21 que dan una idea
de la inuencia conjunta del redondeo y la esbeltez en
la estabilidad de bolos. Como se puede observar, los
bolos con dimensiones sub-verticales mayores (may-
or esbeltez) son más propensos al vuelco que aquel-
los más chatos. Si en la Figura 21 se toma un valor
determinado del factor de redondeo (por ejemplo, ρ =
0.5) se puede observar que para las esbelteces may-
ores (L/H = 0.5) la inestabilidad frente a vuelco apa-
rece en torno a un ángulo de buzamiento menor de
15°, mientras que, para el mismo factor de redondeo y
un bolo menos esbelto, la inestabilidad frente al vuel-
co aparece en torno a un buzamiento de la discon-
tinuidad sobre la que reposa de unos 53°.
Además, también se ha de tener en cuenta la po-
sición del centro de gravedad del bolo a la hora
de realizar los cálculos de estabilidad. Para el caso
de estructuras regulares y simétricas, es posible
situar fácilmente este punto en su centro y en sus
planos de simetría (como, por ejemplo, para el
caso de un prisma de base rectangular). Sin em-
bargo, para bolos reales con geometría irregular,
la localización del centro de gravedad no es tan
evidente y hay que obtenerla por medio de algún
algoritmo. Es por ello por lo que se propone el uso
de un software tenga implementada esta herra-
mienta, como por ejemplo MeshLab (Cignoni et al.
2008), para el procesado y gestión de una nube de
puntos 3D representativa del bolo y una correcta
estimación de su posición.
Tras realizar algunos experimentos con modelos
físicos en laboratorio, se observaron (Pérez-Rey et
al. 2019b) dos particularidades que se han de tener
en cuenta a la hora de analizar la estabilidad frente a
vuelco de bolos irregulares: la primera es que un po-
sicionamiento del centro de gravedad fuera del plano
estabilizadores
vuelco
volcadores
M
CS
M
=∑
∑
tan
tan
b
deslizamiento
CS
φ
β
=
Figura 21. Ábaco para estimar la estabilidad frente a vuelco (2D)
de bolos con diferentes estados de redondeo y esbeltez, para
diferentes niveles del coeciente de seguridad (CS).
Figure 21. Chart to estimate stability against toppling (2D) of
boulders with different levels of corner roundness and shape
slenderness, for different levels of the safety coefcient (CS).
395
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
vertical que contiene a la línea de máxima pendien-
te reducirá el ángulo crítico de vuelco del bolo y, por
ende, el coeciente de seguridad. La segunda es que
el bolo tenderá a volcar en una dirección marcada por
la posición de ese centro de gravedad, y que diere
de la marcada por la línea de máxima pendiente.
Ejemplo
Como caso de estudio se ha seleccionado un bolo
granítico de grandes dimensiones situado en el entor-
no de Ponteareas y cuya estabilidad ha sido reciente-
mente estudiada. Este bolo es denominado localmen-
te Pena do Equilibrio por su posición en la ladera, que
se muestra en la Figura 22(a). Un estudio sobre la es-
tabilidad de este bolo con mayor información de de-
talle, se puede consultar en la bibliografía (Pérez-Rey
et al. 2019b).
El bolo está formado por una granodiorita biotíti-
co-anbólica de grano no a medio. La estructura
presenta una longitud de unos 9 m y una altura de
unos 3.7 m y reposa sobre otro bolo, embebido par-
cialmente en el macizo rocoso, también de grandes
dimensiones. Otras características de la estructura,
como se puede apreciar en las fotografías de la Figura
22 son su forma sub-elipsoidal, así como su posición
con respecto a la carretera, con un buzamiento del
plano de apoyo, β = 27°. Cabe además destacar la
aparentemente pequeña área de contacto entre am-
bos bloques.
Para el estudio de la estabilidad de este bolo, se
llevó a cabo primeramente una caracterización de la
discontinuidad donde reposa, a partir de un recono-
cimiento en campo de parámetros geomecánicos,
basado en el criterio de resistencia al corte de discon-
tinuidades propuesto por Zhao (1997), basado en las
ecuaciones de Barton y sus colaboradores (Barton y
Choubey, 1977; Barton y Bandis, 1982).
Así, en el entorno del bolo se midieron varios
perles de rugosidad para la obtención del coe-
ciente de rugosidad de la junta (JRC) y se realizaron
medidas del número de rebotes del martillo Schmi-
dt sobre varias zonas de la discontinuidad para la
obtención de la resistencia a la compresión de la
junta o (JCS). Para tener en cuenta el efecto de la
meteorización sobre el contacto y como se ha po-
dido observar in situ, se ha propuesto un valor re-
presentativo del acoplamiento de las caras del con-
tacto (JMC) del orden de 0,3. Esta toma de datos se
completó con ensayos de densidad y de inclinación
(o tilt-tests) para obtener el ángulo de fricción bá-
sico de la discontinuidad en laboratorio (Alejano et
al., 2018b). En la Tabla 4 se resumen los parámetros
geomecánicos más relevantes.
Figura 22. Diferentes vistas de la Pena do Equilibrio tomadas desde
un dron Phantom 3. (a) vista desde el Oeste; (b) vista desde el Este;
(c) vista desde el Norte; (d) vista desde el Sur.
Figure 22. Different views of the Pena do Equilibrio taken from a
Phantom drone 3. (a) Seen from the west; (b) seen from the east;
(c) seen from the north; (d) seen from the south.
Tabla 4. Parámetros geomecánicos básicos de la discontinuidad y
de la roca.
Table 4. Basic geomechanical parameters of the discontinuity and
rock.
Figura 23. Reconstrucción en 3D de la Pena do Equilibrio; (b), (c):
aislamiento del bolo para el cálculo del volumen; (d): extracción del
área de contacto entre el bolo y la discontinuidad de apoyo (estos
procesos fueron realizados con el software CloudCompare).
Figure 23. 3D reconstruction of the Pena do Equilibrio; (b), (c):
isolation of the boulder for volume calculation purposes; (d):
extraction of the contact area between the boulder and the basal
discontinuity (these processes were carried out with the help of
CloudCompare software).
396
Alejano, L.R., et al, 2021. Fenómenros de inestabilidad natural en macizos rocosos graníticos..., 132 (4): 375-398
Asimismo, se realizó una estimación tanto de la geo-
metría del bolo como del área de contacto y del plano
que la contiene. Este proceso se llevó a cabo a partir
de una reconstrucción en 3D de la estructura geológi-
ca, realizado a partir de fotogrametría aérea mediante
dron, complementada con información topográca
proporcionada por distintos estacionamientos con un
equipo de láser escáner terrestre (TLS). Así se obtuvo
una nube de puntos 3D de alta precisión de la cual
se extrajo la información correspondiente al bolo,
para el cálculo del volumen y el posicionamiento del
centro de gravedad, así como de las dimensiones del
área de contacto. Este proceso se ilustra mediante la
Figura 23 aunque se remite al lector a una publicación
al respecto (Pérez-Rey et al. 2019b) para información
más detallada.
De este análisis se estima un volumen, Wb = 142.22
m3, un área de contacto de A = 0.62 m2, así como la lo-
calización exacta del centro de gravedad. Con el valor
de las tensión normal y cortante calculada en el con-
tacto y teniendo en cuenta el ángulo de fricción de pico
obtenido mediante el criterio de resistencia al corte
de Zhao (1997), se pueden estimar, desarrollando las
ecuaciones 5.1 y 5.2, tanto el valor del coeciente de
seguridad frente a deslizamiento como frente a vuelco.
Para el caso de ocurrencia del máximo sismo espera-
do, y haciendo hincapié en la normativa española al
respecto (MFOM, 2002), se tomó un valor de acelera-
ción sísmica α = 0.032. Los coecientes de seguridad
obtenidos, para deslizamiento y vuelco sin sismo fue-
ron CSd = 1.31 y CSv = 1.20, respectivamente. Si se in-
cluye el efecto del sismo, los coecientes de seguridad
quedarían CSd, α = 0.032 = 1.21 y CSv, α = 0.032 = 1.11.
Se consideró también la posibilidad de ocurrencia
de un sismo extraordinario, como el que tuvo epi-
centro en el margen sudoeste de Portugal, conocido
como el terremoto de Lisboa (Baptista and Miranda,
2009). Una cuanticación aproximada de los efectos
de este terremoto en el área de estudio del bolo fue
realizada por Amaré-Tafalla et al. (2005), derivándo-
se de este estudio una aceleración sísmica para esta
situación en la zona del bolo, α = 0.065. Si se repiten
los cálculos del coeciente de seguridad de manera
similar a la presentada anteriormente con este valor
se obtendría, para deslizamiento, un CSd, α = 0.065 = 1.12
y para vuelco, un CSv, α = 0.065 = 1.03.
Del análisis de los coecientes de seguridad, se
puede determinar que la estabilidad del bolo está ase-
gurada en las condiciones actuales, sin embargo, en
caso de la improbable ocurrencia de un evento sísmi-
co que provocase una aceleración sísmica del orden
de la mostrada en el caso más desfavorable, la estabi-
lidad del bolo se vería comprometida.
Conclusiones
Con base en la experiencia acumulada por los auto-
res, en este artículo se presenta una revisión de los
fenómenos de inestabilidad que se producen típica-
mente en laderas naturales en terrenos graníticos.
Uno de los fenómenos más relevantes que afecta a
la estabilidad de este tipo de macizos rocosos es la
meteorización, la cual, en parte, es el mecanismo a
través del cual se originan los tres tipos principales de
escenarios que se consideran en el presente estudio:
laderas en jabre, campos de bolos y bolos aislados
de geometría irregular. Dadas las particularidades in-
herentes a la formación y evolución de este tipo de
estructuras graníticas, el estudio de estabilidad de
cada caso requiere una adaptación de las metodolo-
gías clásicas de análisis en mecánica de rocas, que se
ilustran en el presente artículo.
Así, para el caso de laderas en jabre, conviene acu-
dir a métodos de caracterización sencillos y econó-
micos, ya que este tipo de materiales es altamente
variable tanto en su distribución espacial como en
su comportamiento. Será relevante pues una buena
caracterización geotécnica del propio jabre, además
de tener un buen conocimiento de la geometría de la
ladera y la presencia de agua. Los métodos de fajas
suelen ser los más apropiados para la realización de
cálculos en estos casos.
Para la gestión de la estabilidad y la evaluación del
riesgo por desprendimientos en laderas graníticas
formadas por bolos de tamaño mediano, la combina-
ción de técnicas de topografía avanzadas (fotograme-
tría mediante dron) con el análisis geoestructural se-
mi-automatizado sobre nubes de puntos 3D permite
no sólo obtener un tamaño de bloque medio realista
que sirva como entrada en los modelos computacio-
nales de desprendimientos sino también cubrir un
área de análisis extensa en un tiempo relativamen-
te corto. Además, los autores recomiendan el uso de
técnicas más teóricas con programas de estudio de
trayectorias junto con metodologías empíricas de
estimación de riesgo. En el caso práctico que se pre-
senta, la aplicación de esta metodología ha permitido
el diseño adecuado de un sistema de contención de
potenciales desprendimientos (barrera dinámica) en
el área de estudio.
Por último, para evaluar la estabilidad de grandes
bolos aislados irregulares, además de emplear técni-
cas clásicas de caracterización de las discontinuida-
des sobre las que reposan estas estructuras, es crítico
el conocimiento de un volumen lo más exacto posible
del bolo, así como de la extensión del área del con-
tacto y la posición de su centro de gravedad. También
pues en este caso, las técnicas de topografía avanzada
se erigen como las más adecuadas para la obtención
de una nube de puntos en 3D representativa de la es-
tructura. Este conjunto de datos se puede gestionar
con software especíco, permitiendo obtener una ca-
racterización geométrica de la estructura muy exacta.
Con esta información y la adecuada caracterización
geotécnica, ha sido posible determinar el nivel de es-
tabilidad de un bolo granítico frente al deslizamiento
como al vuelco, tanto en condiciones estáticas como
de ocurrencia de un sismo.
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Recibido: julio 2020
Revisado: diciembre 2020
Aceptado: enero 2021
Publicado: diciembre 2021
