Los taludes en España en los últimos 50 años

Resumen

La presente ponencia trata sobre la evolución histórica en España en los últimos 50 años de los taludes en roca con fines de infraestructuras de transporte. Siendo los taludes una de las obras más frecuentes en carreteras y ferrocarriles, su número ha sido extraordinario, sobre todo en los últimos 30 años, en los que España se ha puesto a la cabeza mundial en ferrocarriles de alta velocidad -segundo lugar-, y en general en la red de comunicaciones. La accidentada orografía y las variadas condiciones geológicas del territorio han supuesto realizar grandes excavaciones en condiciones complejas, lo que ha permitido obtener una gran experiencia en este tipo de proyectos y obras. Esta ponencia pretende proporcionar una visión amplia sobre la evolución histórica en España, reflejada en los principales acontecimientos ocurridos en el periodo analizado, considerando los avances más sobresalientes y los hitos que han sido referencias de importancia, además de las reuniones científicas celebradas sobre el tema; se han seleccionado las aportaciones más destacadas por su vigencia a lo largo del tiempo, o por haber sido pioneras en su campo. Aunque el análisis realizado se refiere España, se han incluido algunas referencias de ámbito internacional, por constituir los avances realizados fuera de España puntos de referencia obligatorios. También se han considerado los aspectos de la mecánica de rocas más relacionados con la ingeniería de taludes, y se han incorporado las laderas inestables en macizos rocosos. La ponencia se ha dividido en dos partes. La primera se refiere a la evolución histórica en el periodo considerado, y la segunda al análisis del estado del conocimiento sobre la ingeniería de taludes. Para la segunda parte, se ha realizado una revisión bibliográfica amplia y una encuesta a expertos sobre sus experiencias en la temática analizada. En base a los datos obtenidos se ha realizado un análisis de la casuística, que ha permitido obtener una visión general sobre la práctica en el diseño de taludes, los métodos de estabilización utilizados, los problemas de estabilidad y sus soluciones; se presentan también varios casos singulares de taludes y laderas inestables de carreteras y ferrocarriles. Palabras clave: estabilidad de taludes, mecánica de rocas, desprendimientos, SEMR.

1. INTRODUCCIÓN

Los taludes son, por excelencia, la obra “universal”, ne-cesarios para la construcción de cualquier obra o infraes-tructura. Tanto si se trata de excavar el terreno rebajando su cota para una cimentación o explotación de recursos como de conseguir una superficie llana para edificar o construir obras lineales, la excavación de taludes es la actividad más frecuente en ingeniería civil.

Otra de las características de los taludes es que, al igual que los túneles, el propio terreno constituye la obra de inge-niería, a diferencia de los casos en que el terreno constituye el soporte de las obras o el material con el que éstas se cons-truyen (e. g. cimentaciones y pedraplenes, respectivamente).

Este carácter universal y extendido de la excavación de taludes tiene unas implicaciones contrapuestas que constituyen la esencia de esta actividad, y han marcado su desarrollo y estado actual. Por un lado, la frecuencia y cantidad de estas obras ha permitido avanzar en su dise-ño, métodos de excavación y estabilización, métodos de estudio del terreno, etc.; por otro lado, al tratarse de un medio natural como los macizos rocosos, con caracte-rísticas, propiedades y comportamiento eminentemente complejo y cambiante, heterogéneo, y controlado por nu-merosos factores y condiciones que interactúan, es decir, con “vida propia”, podría decirse que cada caso es distin-to, y de aquí la dificultad y diferente grado de éxito en la aplicación de procedimientos, métodos y criterios más o menos estándar. Este desfase solo puede abordarse con un mayor conocimiento del medio rocoso, mejor compren-sión de las leyes que gobiernan su comportamiento y ma-yor experiencia práctica, tal y como ya indicaba Jaeger en la primera edición de su libro Rock Mechanics and Engi-neering en 1972: “el problema de superar el vacío entre la investigación científica en mecánica de rocas y la ingeniería práctica se ha agudizado, ... y es vital la aplicación práctica de la mecánica de rocas”. La validez actual de esta senten-cia, más de 40 años después, refleja el problema principal del diseño de taludes en roca pero, sobre todo, la comple-jidad de los materiales rocosos frente a las obras de inge-niería, aspecto que, definitivamente, empuja al desarrollo de las investigaciones de campo y a una caracterización más exhaustiva de los materiales.

La presente ponencia trata sobre la evolución histórica en España en los últimos 50 años, 1967-2017, de los taludes excavados en rocas con fines de infraestructuras de trans-porte. Estando los taludes siempre presentes en las carrete-ras y ferrocarriles, su número ha sido extraordinario, sobre todo en los últimos 30 años en los que España se ha puesto a la cabeza mundial en ferrocarriles de alta velocidad (segun-do lugar), y en general en la red de comunicaciones. La acci-dentada orografía y las variadas condiciones geológicas del territorio han supuesto realizar grandes excavaciones a cielo abierto en condiciones complejas, lo que ha permitido obte-ner una gran experiencia en este tipo de proyectos y obras.

Esta ponencia pretende proporcionar una visión am-plia sobre la evolución histórica en España, reflejada en los principales acontecimientos producidos en el periodo ana-lizado, considerando los avances más sobresalientes en el conocimiento, los hitos que han representado una referen-cia de importancia, las reuniones científicas celebradas, etc. Se ha seguido un orden cronológico y se han elegido las aportaciones más destacadas, bien por la permanencia o vigencia de las mismas, o por su carácter pionero.

Aunque se analiza la evolución en España, se hacen re-ferencias al ámbito internacional, sobre todo en los pri-meros años, por constituir los avances realizados fuera de España puntos de referencia obligatorios. Para el desarrollo de la temática de los taludes, ha sido necesario incluir no solo las cuestiones propias de la materia, sino también los aspectos de la mecánica de rocas más relacionados, de apli-cación necesaria a la ingeniería de taludes. Además, en el análisis realizado se han incluido las laderas inestables en macizos rocosos

La ponencia se ha dividido en dos partes. La primera se refiere a la evolución histórica en el periodo considerado, y la segunda al análisis del estado del conocimiento sobre la ingeniería de taludes en España. Para la segunda parte, se ha procedido a efectuar una revisión bibliográfica amplia y a formular una consulta/encuesta a expertos sobre sus experiencias en la temática analizada. En base a los datos obtenidos se ha realizado un análisis de conjunto de la ca-suística, que ha permitido obtener una visión general sobre la práctica en el diseño de taludes, los métodos de estabili-zación utilizados y sobre los problemas de estabilidad y sus soluciones; se presentan también varios casos singulares de taludes de carreteras y ferrocarriles seleccionados a partir de la información recibida de los expertos consultados. Así mismo, se ha realizado una revisión bibliográfica comple-mentaria de los datos de las encuestas

2. EVOLUCIÓN HISTÓRICA

2.1. Introducción

Los métodos para el diseño y construcción de taludes en roca han experimentado un considerable avance en las últimas décadas. Tanto el diseño como los análisis de esta-bilidad en taludes y laderas se han servido de metodologías y herramientas acordes con el estado de conocimiento y desarrollo tecnológico de la época. Sin embargo, el objetivo ha sido siempre el mismo: excavar taludes estables y ade-cuados a su fin con el menor volumen de excavación, es de-cir, con el menor coste posible. Tras 50 años de experiencia, puede decirse que aún no se ha alcanzado totalmente este objetivo. Las siguientes reflexiones de dos de los nombres más representativos en ingeniería de taludes son altamente ilustrativas, y sirven como preámbulo para adentrarse en la historia de los taludes:

“Durante siglos la construcción sobre roca ha sido sinó-nimo de construcción segura. A lo largo de las últimas déca-das esta situación ha cambiado, y el aumento del tamaño de estructuras como las presas y las minas a cielo abierto en-frentado a los ingenieros a un conjunto totalmente nuevo de problemas. La gravedad de estos problemas y lo inadecua-do de los métodos de diseño existentes han sido enfatiza-dos por varias roturas catastróficas ocurridas en los últimos años. La solución a estos problemas no es sencilla. Los mé-todos de diseño ingenieril en rocas evolucionan lentamente, en gran parte por el método prueba/error ya que las leyes fí-sicas y mecánicas que rigen el comportamiento de los maci-zos rocosos son poco conocidas... Conforme evolucionan los métodos de diseño, surgen nuevos problemas que no habían sido previstos, reconociéndose nuevos mecanismos de rotura o combinaciones inusuales de fuerzas... La roca es un mate-rial ingenieril extremadamente complejo, y el diseño en roca requiere la aplicación de la ciencia que sea relevante, la ex-periencia que esté disponible y todo el sentido común que sea posible. Sobre todo, un diseño debe ser equilibrado en cada uno de estos factores, incluso aquellos que no se pueden cuantificar deben ser considerado antes de llegar a la deci-sión final.” (Hoek y Londe, 1974)

El desarrollo de la ingeniería de taludes en el período comprendido entre 1967 y 2017 ha sido extraordinario. En la primera década de dicho período se excavaban los talu-des a partir de reglas empíricas, y pocos años más tarde ya se diseñaban taludes en roca de centenares de metros de al-tura con criterios analíticos y en condiciones seguras

En España la actividad en la ingeniería de taludes en to-das sus vertientes, investigación, proyecto y construcción, ha sido igualmente extraordinaria. En los últimos 50 años se han celebrado 11 simposios sobre taludes y materias re-lacionadas, y más de una docena de congresos o simposios que han incluido sesiones sobre taludes (congresos de geo-tecnia, carreteras, ferrocarriles, minería, presas, etc.).

El período analizado se ha dividido en cuatro etapas caracterizadas por determinados hitos, avances de im-portancia y eventos. Dichas etapas han sido las siguientes: 1960-1975, 1975-1990, 1990-2005 y 2005-2017.

En el análisis de la evolución histórica de los taludes en roca, también se han incluido los aspectos de la mecánica de rocas de mayor transcendencia en la estabilidad de ta-ludes. Los criterios seguidos para seleccionar los hitos más relevantes de cada etapa han incluido no solo los avances más destacados o de especial relevancia, sino también las publicaciones que en su momento fueron pioneras. Se ha seguido un orden cronológico, y aunque se ha centrado so-bre España, también se ha extendido al ámbito internacio-nal, sobre todo en la primera etapa.

2.2. Primera etapa: 1960-1975. De las reglas empíricas al equilibrio límite

Después de la II Guerra Mundial se inicia una fase de crecimiento económico mundial con gran demanda de re-cursos naturales, dando lugar a un importante auge de la minería, proyectándose cortas muy profundas. Junto con la minería, la ingeniería de presas y las carreteras, impulsaron el estudio de los taludes. Por otro lado, el conocimiento so-bre la estabilidad de los taludes en roca en los 60 era insu-ficiente y con cierta frecuencia se producían roturas. Estas circunstancias propiciaron el denominado Rock Mechanics Project realizado en el Imperial College (1968-1972), cuyos objetivos fueron establecer los máximos ángulos de taludes en condiciones de estabilidad y de rentabilidad económica, además de proporcionar criterios prácticos para el diseño. En el proyecto, dirigido por E. Hoek, participaron J. Franklin y los estudiantes de postgrado N. Barton, P. Cundall, D. Ross-Brown, Y. Maini y J. Sharp. La empresa Río Tinto Española jugó un papel importante en este proyecto. Los resultados del mismo dieron lugar a una serie de publicaciones que han supuesto uno de los mayores avances en la estabilidad de los taludes en roca. Como consecuencia del proyecto se publicó el libro Rock Slope Engineering (Hoek and Bray, 1974), que marcó un hito en la ingeniería de taludes

Previamente se habían publicado los primeros libros de mecánica de rocas que establecieron los principios de esta disciplina y que dedicaron algún capítulo a los taludes. Entre ellos: Talobre (1957), Coates (1966), Obert and Duvall (1967), Jaeger and Cook (1968), Stagg and Zienkiewicz (1968) y Ro-cha (1971). Además de estos libros se publican numerosos artículos sobre temas fundamentales en estabilidad de los ta-ludes, como la resistencia de los macizos rocosos y las discon-tinuidades, los mecanismos de rotura, los métodos numéricos aplicados a taludes, los modelos físicos y los ensayos in situ y de laboratorio. Sus autores abrieron el camino a futuras inves-tigaciones y muchos de estos trabajos pioneros aún siguen vi-gentes. Entre ellos, destacan los siguientes:

• Sobre la resistencia de las rocas y las discontinuida-des: Patton (1966), Bray (1967), Hoek (1968), Franklin (1968), Jaeger (1969), Barton (1971, 1972 y 1973).
• Sobre el análisis de estabilidad, mecanismos de ro-tura, caída de rocas y diseño de taludes: Philbrick (1963), Ritchie (1963), Long et al., (1966), Londe et al. (1969), Deere et al. (1966), Goodman and Taylor (1967), Bray (1967), Jennings and Steffen (1967), Hoek and Pentz (1968), Hoek (1970), John (1968, 1970), Patton and Deere (1970), Barton (1971), Pi-teau (1971), y Hoek and Bray (1974).
• Sobre los métodos numéricos: elementos finitos: Zien-kiewicz and Cheung (1966); elementos discretos: Cun-dall (1971), Distinct Element Method (DEM), que posteriormente dio lugar a los códigos FLAC y UDEC.
• Sobre programas informáticos para taludes: Hub-bard (1964), Whitman and Bailey (1967) y Cunda-ll (1971).
• Sobre ensayos: célula triaxial para rocas de Hoek; ensayo de carga puntual (Broch and Franklin, 1972); ensayo de corte directo (Ross-Brown and Walton, 1975); ensayo de durabilidad (Franklin y Chan-dra, 1972); modelos físicos de estabilidad de taludes (Barton, 1974).

También en esta época tuvo lugar la fundación de la Sociedad Internacional de Mecánica de Rocas en 1962, y su primer congreso se celebró en Lisboa en 1968. Sin em-bargo, ya se habían celebrado varios congresos que trata-ron temas de mecánica de rocas y taludes. Probablemente el primero de ellos fue en 1924 en Londres, 1st Empire Mi-ning Conference, y en 1933 se celebró en Estocolmo el 1erCongreso Mundial de Grandes Presas. En 1951, se celebró en Salzburgo el primer coloquio sobre mecánica de rocas, que se ha seguido celebrando cada año. El primer simposio en Estados Unidos sobre mecánica de rocas se celebró en 1956 en Golden. En 1959 se constituyó en Leipzig el Inter-national Bureau of Rock Mechanics que siguió activo hasta 1965. En los años anteriores al primer congreso de la ISRM, ya se habían celebrado al menos 97 congresos o simposios relacionados con mecánica de rocas.

A partir de 1965 aproximadamente, surge el interés en España por la mecánica de rocas, y se empiezan a celebrar coloquios, el primero en 1967 en el CEH en Madrid, con seis ponencias, entre ellas las presentadas por A. del Campo sobre el comportamiento mecánico de los macizos rocosos, P. Ramírez Oyanguren sobre células de presión en mecá-nica de rocas y por S. Uriel sobre rotura progresiva en ro-cas. También en 1968 se celebró en Madrid el International Symposium of Rock Mechanics. En esta primera etapa des-tacan varios autores españoles por su carácter pionero en mecánica de rocas y taludes, entre ellos: J.A. Jiménez Salas y S. Uriel (1964) sobre la resistencia de las rocas y ensayos mecánicos; S. Uriel y B. Bravo (1970) sobre la rotura frágil y plástica de las rocas; S. Uriel y R. Molina (1974), aspectos cinemáticos del deslizamiento de Vajont; E. Castillo y A.A. Serrano (1973) sobre análisis probabilista de rotura de ta-ludes; A.A. Serrano y E. Castillo (1974) sobre estabilidad de macizos rocosos; P. Ramírez Oyanguren y J.L. Rodrí-guez Avial (1973) sobre estabilización de taludes en roca; y F. Muzás sobre deformaciones viscoelásticas en las rocas (1964) y sobre ensayos de deformabilidad en rocas (1966).

La investigación en mecánica de rocas en las universi-dades españolas posiblemente empezó a mediados de los 60, y las primeras tesis doctorales en esta disciplina fueron las de P. Ramírez Oyanguren, en la ETSI de Minas de Ma-drid, y la de J.M. Sanz Saracho, en la ETSI de Caminos de Madrid, ambas leídas en 1969.

Las primeras tesis doctorales sobre taludes en rocas, con anterioridad al año 2000, fueron las siguientes por or-den cronológico:

• En la E.T.S.I. de Minas de Madrid, en 1973: “Inves-tigación sobre estabilidad de taludes” de E. Chacón Oreja.
• En la E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Cantabria, en 1976, “Cálculo de va-riaciones aplicadas a la estabilidad de taludes” de J. Revilla Cortezón
• En la Facultad de Ciencias Geológicas de la UCM en 1990, “Análisis del proceso de deformación y del me-canismo de rotura de rocas blandas en taludes mine-ros”, de M. Ferrer Gijón
• En la E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos de la UPC en 1993, “Estudio de la estabilidad de taludes en ma-cizos rocosos fracturados. Influencia de los paráme-tros relativos a juntas”, de I. Sulueña.

Los centros de investigación en mecánica de rocas, ade-más de las universidades antes citadas, eran los siguientes: el Laboratorio del Transporte y Mecánica del Suelo “José Luis Escario” del Ministerio de Obras Públicas, el Institu-to Geológico y Minero de España, el Servicio Geológico de Obras Públicas y la Empresa Nacional Adaro de Investiga-ciones Mineras del INI.

Las técnicas que se utilizan en la actualidad para la es-tabilización y consolidación de taludes ya existían en esta etapa. Los bulones se empezaron a instalar en la década de los años 50 con fines mineros. Los anclajes en roca ya se ci-tan en los años 60 para construcción de presas. La aplica-ción del hormigón proyectado se inicia a mediados de los años 60, y la gunita se introduce en España a partir de 1970.

2.3. Segunda etapa: 1975-1990. Del equilibrio límite a los métodos numéricos

En esta etapa se produce un desarrollo sin preceden-tes tanto en la mecánica de rocas como en la ingeniería de taludes a escala mundial, y muy especialmente en España, motivado por la construcción de nuevas redes de infraes-tructuras viarias para el ferrocarril de alta velocidad, auto-pistas, etc. Fruto de la experiencia adquirida en multitud de excavaciones de taludes y de la investigación en mecá-nica de rocas, geotecnia e ingeniería geológica, se publican un gran número de trabajos en revistas y congresos y tesis doctorales y de máster, que podrían superar el millar en los últimos 25 años.

Desde un punto de vista general, podría considerarse que esta etapa se ha caracterizado por la utilización generalizada de los métodos de análisis desarrollados en la etapa anterior, sobre todo los análisis de estabilidad basados en el equilibrio límite, y la incorporación progresiva de los métodos numéri-cos, especialmente los elementos finitos. A partir de los años 80 se inicia el uso de programas informáticos y a finales de dicha década se introducen los primeros programas de simu-lación de caída de rocas, siendo uno de los primeros el desa-rrollado por J. Gili en 1982. Sin embargo, la aplicación de los métodos probabilísticos a la estabilidad de taludes, todavía no se ha extendido y queda limitada a trabajos académicos.

Resulta ilustrativo señalar algunas de las previsiones he-chas en los 80 sobre las futuras líneas de investigación en ta-ludes en roca: “El uso de los elementos finitos aún no está extendido en estabilidad de taludes, a pesar de sus indudables ventajas. Se propone para el futuro los análisis tenso-deforma-cionales en condiciones elastoplásticas y la modelización por métodos numéricos” (Ferrer, 1984). En la ponencia sobre avan-ces recientes en estabilidad de taludes presentada por Lloret y otros en 1984 en las Jornadas sobre Inestabilidad de Laderas en el Pirineo, se decía: “Es previsible que se desarrollen méto-dos de cálculo numérico que sirvan para refinar las técnicas de cálculo en el sentido de la búsqueda de la superficie de desliza-miento pésima... En ocasiones los métodos de equilibrio límite no son capaces de explicar los comportamientos observados en la realidad. Una perfección de los métodos de elementos discre-tos de Cundall podría proporcionar una potente herramienta de diseño del sostenimiento de taludes rocosos” Estas previsiones se hicieron realidad en muy pocos años.

En esta etapa y, sobre todo, a partir de los 90 se produ-ce gran aumento del número de publicaciones en congresos y revistas sobre la temática analizada, generándose un volumen de información que excede las limitaciones de esta ponencia.. Por ello se ha optado por destacar sólo los libros sobre taludes y a los der mecánica de rocas que incluyan capítulos sobre ta-ludes. Por orden cronológico serían los siguientes:

• Mecánica de Rocas aplicada a la minería subterránea (1984), de P. Ramírez Oyanguren. Fue el primer libro de mecánica de rocas publicado en España.
• Manual de taludes (1987), coordinado por F. Ayala y J. Andreu, cuyos autores fueron M. Fé, M. Ferrer, A. Simón, I. Fernández, C. Olalla y colaboradores. Fue el primer libro dedicado a la ingeniería de taludes en España.
• Estabilidad de taludes y laderas naturales, de J. Co-rominas y otros autores (1989), monografía sobre el estado del conocimiento a finales de los 80, y que ha tenido una amplia difusión

En esta etapa destacan los siguientes simposios:

• Simposios Nacionales de Taludes y Laderas Ines-tables, celebrados desde 1984 hasta la actualidad. Constituyen un hito muy destacado en la ingenie-ría de taludes y laderas. Hasta 2017 se han cele-brado 8 simposios. Sus promotores han sido Jordi Corominas y Eduardo Alonso, ambos de la UPC, que han realizado una labor extraordinaria a lo lar-go de los últimos 30 años. Estos simposios cons-tituyen el principal foro pluridisciplinar celebrado en España sobre taludes y laderas inestables donde se han presentado los avances, experiencias e inves-tigaciones.
• La SEMR organizó en esta etapa varios simposios y jornadas sobre taludes en roca, o sobre aspectos directamente relacionados con los taludes. En par-ticular los simposios sobre Rocas Blandas, en 1976, Obras de Superficie en Mecánica de Rocas, en 1982, y Reconocimientos en Mecánica de Rocas, en 1984.
• La Sociedad Española de Mecánica del Suelo e In-geniería de Cimentaciones ha organizado 10 simpo-sios nacionales, entre 1974 y 2017, en los que se han incluido temas sobre taludes en roca y particular-mente las medidas de estabilización.

2.4. Tercera etapa: 1991-2005. De los métodos numéricos a la modelización

En esta etapa continúa la actividad constructora en Es-paña, especialmente en infraestructuras y, posiblemente, constituye una de las épocas de mayor auge en las obras públicas. Esta actividad constructora ha proporcionado multitud de experiencias sobre taludes en las más variadas condiciones mostrándose algunos ejemplos en la segunda parte de ésta ponencia, en el Apartado 3

Se extiende el uso de los métodos numéricos para el análisis de estabilidad de taludes, con programas como el FLAC, PLAXIS y Z-Soil, entre otros. En estos programas se implementan los modelos y leyes de comportamiento no lineal, y los criterios de rotura elasto-plásticos. También se inician los modelos discontinuos, más adecuados para los macizos rocosos anisótropos, aunque más complejos, como el UDEC. A finales de esta etapa se empiezan a desa-rrollar modelos tridimensionales.

Se desarrollan nuevos métodos de investigación geofí-sica aplicados a los problemas geotécnicos, como la tomo-grafía eléctrica y sísmica, la sísmica de refracción ReMi y el geo-radar, entre otros. Se mejoran las técnicas de instru-mentación geotécnica para la monitorización de taludes y se desarrollan nuevos sistemas para la estabilización de los taludes a partir de las tecnologías ya existentes

En el ámbito académico destaca la labor de investiga-ción realizada en las universidades españolas en mecánica de rocas en general y sobre taludes en particular. No se dis-pone de datos sobre el número de tesis leídas en las univer-sidades en esta materia, pero sólo en la UCM, y a modo de ejemplo, en el intervalo entre 1990 y 2010 se leyeron vein-tiséis tesis de máster o de doctorado sobre taludes y laderas inestables. En cuanto a las aportaciones españolas a la te-mática analizada, se destacan las siguientes por su carácter pionero o por la importancia del trabajo:

• 1991: Se instalan las primeras barreras dinámicas como nuevo sistema para la contención de caída de rocas. La primera, en el País Vasco, para 500 KJ, y en 1992 en Monserrat (Barcelona) y en Formentor (Ma-llorca). Esta nueva tecnología llegó a España tan solo un año después de salir el primer programa infor-mático sobre caída de rocas, el CRSP, desarrollado en Colorado (Pfeiffer and Bowen, 1989). La primera te-sis doctoral leída en España sobre esta temática fue en 1995, por R. Luis Fonseca, en la E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Cantabria.
• 1993: Clasificación Geomecánica para Taludes SMR (Slope Mass Rating) de M. Romana, con precedentes desde 1985. Además de ser la primera clasificación aplicada a taludes, su utilización se ha extendido en todo el mundo, constituyendo un hito en las clasifi-caciones geomecánicas.

Se publican los siguientes libros, por orden cronológico:

• 1997: Mecánica de Rocas, de A. A. Serrano, en dos tomos, el segundo en 1999.
• 1999: Manual de estabilización y revegetación de Ta-ludes, coordinado por C. López Jimeno y escrito por varios autores.
• 1999: Manual de campo para la descripción y carac-terización de macizos rocosos en afloramientos, de M. Ferrer y L. González de Vallejo.
• 2002: Ingeniería geológica, de L. González de Vallejo, M. Ferrer, L. Ortuño y C. Oteo. Incluye tres capítu-los dedicados a la mecánica de rocas y a taludes en roca; actualizado en 2011 por L. González de Valle-jo y M. Ferrer.
• 2004: Mecánica de rocas: Fundamentos de Ingeniería de Taludes, de P. Ramírez Oyanguren y L. Alejano Monge.

Entre 1991 y 2005 se celebraron cuatro simposios sobre Taludes y Laderas Inestables y en 2003 la SEMR organizó una Jornada Técnica sobre Taludes en Roca.

2.5. Cuarta etapa: 2005-2017. De la modelización al análisis del comportamiento de medios discontinuos y anisótropos

Entre los aspectos más importantes a destacar en esta etapa en relación al estado del conocimiento, están los avances en el análisis del comportamiento de los macizos rocosos en base a modelos numéricos y a la aplicación de criterios de rotura más representativos y adecuados al me-dio rocoso. Sigue utilizándose el criterio de Mohr-Cou-lomb, a pesar de sus limitaciones para macizos fracturados, y se ha extendido el de Hoek y Brown (1980 y actualizacio-nes posteriores de Hoek y Brown, 1988 y Hoek et al., 2002), cuyo uso se ha generalizado. Otro avance a destacar es el procedimiento propuesto por Barton (2002) y posterior-mente por Barton y Pandey (2011), para la obtención de los parámetros de resistencia de los macizos rocosos fractura-dos a partir del procedimiento de reducción de c y ajuste de f. Pero, posiblemente, el hito que más ha caracterizado a esta etapa ha sido el uso generalizado de programas in-formáticos que han facilitado las posibilidades de modeli-zación, análisis y diseño de taludes en condiciones cada vez más representativas y cercanas a las reales.

Por otro lado, en los últimos años se están desarrollan-do nuevas técnicas con sensores remotos para la obtención de datos en la superficie de taludes y laderas para aplica-ciones geotécnicas a la caracterización de macizos rocosos. Sobre esta temática trató la Jornada Técnica de la SEMR de 2016: Últimas técnicas aplicadas a la caracterización geo-mecánica de macizos rocosos. Interferometría de radar, fo-togrametría digital, laser escáner y uso de drones.

En esta etapa se celebraron los siguientes simposios Internacionales en los que se han incluido los taludes en roca: International Workshop on Rock Mechanics in Volca-nic Environments, celebrado en Tenerife y organizado por la SEMR y patrocinado por la ISRM, cuyas comunicacio-nes se publicaron en Volcanic Rock Mechanics (2010,C. Olalla, L.E. Hernández-Gutiérrez, J.A. Rodríguez-Losada, A. Perucho y J. González-Gallego, Eds); European Rock Me-chanics Symposium (EUROCK 2014), celebrado en Vigo y organizado por la SEMR y patrocinado por la ISRM, cu-yas comunicaciones han sido publicadas en Rock Enginee-ring and Rock Mechanics Structures in and on Rock Masses(2014, L. Alejano, A, Perucho, C. Olalla y R. Jiménez, Eds).

También se celebraron tres simposios nacionales de Ta-ludes y Laderas Inestables, el último en 2013, y en 2016 se celebró el X Simposio Nacional de Ingeniería Geotécnica, en el que se presentaron veintiuna comunicaciones sobre mecánica de rocas, varias de ellas sobre taludes

En esta etapa destacan las siguientes publicaciones so-bre caída de rocas, enumeradas en orden cronológico: Roc-kfall Risk Management in High Density Urban Areas, por R. Copons y otros (2004); Aplicación de Membranas Flexibles para la Prevención de Riesgos Naturales, de R. Luis Fonse-ca (2010); y Rockfall Risk Assessment, de J. C orominas y O. Mavrouli (2011).

En 2014 R. Jiménez Rodriguez publica el libro Ingenie-ría de rocas. Caracterización de macizos rocosos y aplica-ción a la Teoría de Rocas: un enfoque probabilístico

En 2015, J. Arzúa, L. Alejano e I. Pérez-Rey, publican el libro Problemas de Mecánica de Rocas. Fundamentos e Ingeniería de Taludes, complemento del editado con el mismo nombre en 2004. También en 2015, Hernández-Gu-tiérrez y J.C. Santamarta editan el libro Ingeniería Geoló-gica en Terrenos Volcánicos, con casos de taludes en rocas volcánicas. En 2016, L. Jordá, R. Tomás, M. Arlandi y A. Abellán, publican el Manual de Estaciones Geomecánicas. Descripción de Macizos Rocosos en Afloramientos.

Como resumen de las actividades realizadas en los úl-timos doce años, podría decirse que a pesar de las circuns-tancias desfavorables producidas por la crisis económica, se han celebrado dos simposios internacionales, cuatro na-cionales, de los cuales tres han sido sobre taludes, y se han publicado siete libros o monografías sobre mecánica de ro-cas y taludes.

De cara al futuro cabría preguntarse cuáles serán las ten-dencias y hacia dónde se dirigen los avances en los próximos años. Es evidente que se dispondrá de herramientas cada vez más potentes y sofisticadas para caracterizar, modelizar y analizar los macizos rocosos ante condiciones complejas. Necesariamente estos avances, sobre todo tecnológicos, de-berán ir acompañados de un mejor conocimiento de los ma-teriales geológicos, anisótropos, heterogéneos y variables en cada emplazamiento; de lo contrario, los resultados de las modelizaciones, cada vez más sofisticadas, no serán suficien-temente representativos ni fiables. En este sentido, conviene recordar las conclusiones de la 6ª Müller Lecture, presenta-da en 2011: “Aquellos que restringen su experiencia en me-cánica de rocas a los modelos continuos basados en el índice GSI, inevitablemente se pierden muchas ideas interesantes en el gratificante campo de ingeniería de rocas, que se desarrolla principalmente en macizos rocosos fracturados, anisótropos, con agua y variables de un lugar a otro. En medios tan varia-bles, el álgebra compleja y los múltiples decimales resultan irre-levantes”, Barton (2011).

3. ANÁLISIS DE LA CASUÍSTICA

Con la intención de analizar el estado del conocimien-to y la evolución de la ingeniería de taludes en España en los últimos 50 años, se ha realizado una recopilación de casos documentados sobre inestabilidades y roturas significativas en taludes y laderas. Para ello se ha revisado la bibliografía sobre casos españoles recogida en el Aparta-do 6, además de otra documentación no editada o publica-da proveniente de diversas fuentes. Así mismo, se preparó una encuesta sobre los diferentes aspectos involucrados en la rotura y estabilización de taludes, que se envió a expertos en el campo de análisis y diseño de taludes e investigación de deslizamientos.

3.1. Bases de datos

Se prepararon 2 bases de datos recogiendo 138 regis-tros de taludes excavados para carreteras y ferrocarriles y 57 registros sobre laderas en todo el territorio nacional, in-cluyendo los datos:

1. Localización del talud o ladera y tipo de obra (carre-tera, ferrocarril, excavación urbana)
2. Geometría
3. Geología (litologías, estructura, meteorización)
4. Condiciones hidrogeológicas, datos geomecánicos
5. Métodos de excavación, tipo de rotura o inestabili-dad, causas y daños
6. Medidas iniciales de diseño y medidas estabilizado-ras
7. Observaciones

Las figuras 3.1 y 3.2 presentan información sobre la lo-calización de los casos recopilados e incorporados a las ba-ses de datos

Las figuras 3.3 y 3.4 presentan datos del análisis en lo referente a algunos parámetros de los taludes y laderas inestables: altura, ángulo y resistencia de la roca. La altu-ra de los taludes varía entre unos pocos metros y los 175 m del talud de mayor altura, en Trabadelo, en la A-6; hay 4 taludes mayores de 70 m; en las laderas, que llegan a varios cientos de metros de altura, no siempre se dispone de datos de la altura de los deslizamientos o de las zonas afectadas. En cuanto a la resistencia de la roca, se han considerado 5 clases de resistencia a compresión simple para la roca ma-triz que forma la ladera o talud, asignada de forma cualita-tiva en la mayoría de los casos por la falta de datos:

Cuadro 1. Clases de resistencia consideradas para las rocas que forman los talude

De las gráficas de las figuras pueden deducirse los si-guientes aspectos:

1. En general, los taludes y laderas con rocas de menor resistencia se rompen con ángulos más bajos. Mien-tras que las roturas en laderas muestran una clara correlación entre altura y ángulo (a mayor pendien-te, mayor altura de rotura), los taludes rompen para cualquier altura a partir de los 30º de pendiente. Tanto en taludes como en laderas se observa la cla-ra relación entre las alturas y las clases de resistencia: en taludes, para resistencia muy baja las roturas ocu-rren desde unos pocos metros de altura, y para resis-tencias alta y muy alta las roturas se dan en taludes a partir de 25 m; en laderas, las roturas se dan a partir de 30-40 m en rocas blandas (salvo una excepción), y a partir de los 50 en rocas resistentes.
2. En el caso de los taludes, no se han registrado ro-turas por debajo de los 25º en rocas de resistencia baja y media, y de los 30º en rocas de resistencia alta; solo se dan 3 casos de roturas en taludes con menor 30º, todos en rocas de resistencia media a baja; la ma-yor parte de las roturas en rocas resistentes ocurren para ángulos ³45º, indicativo del predominio de ro-turas por caídas de bloques rocosos; a partir de este valor, las roturas afectan a rocas con cualquier valor de resistencia. La acumulación de puntos en los grá-ficos para unos ángulos determinados se correspon-de con las pendientes más habituales en taludes de obras viales (1H:1V; 1H:1,5V; 1H:2V, etc.). No se han registrado roturas en taludes por de-bajo de los 25 m de altura en rocas de resistencia alta; las mayores alturas corresponden a taludes de unos 80 m, en rocas de resistencia alta. En taludes de poca altura, menor a 20 m, se presentan roturas para ángulos > 65º. Las roturas se generalizan a partir de los 20 mde altura y 25º de pendiente, aumentando su núme-ro cuanto mayor es el ángulo. Las roturas son más abundantes en rocas de resistencia muy baja. Los ta-ludes rompen con menos altura y en mayor número para resistencias más bajas. Los casos analizados corresponden a taludes ex-cavados con cualquier altura (menor a 10-175 m para talu-des y (20- >120 m para laderas), cualquier ángulo y en cualquier tipo de rocas, indicando que las roturas se producen para cualquier rango. La figura 3.5 refle-ja algunas de estas correlaciones.
3. En el caso de las laderas, se han registrado 4 casos de roturas por debajo de los 30º en rocas de resistencia baja y media; para resistencia alta las roturas ocu-rren para ángulos ³ 40º. Únicamente se han regis-trado 2 casos por debajo de los 40 m de altura. Las laderas muestran una clara relación entre la altura a la que rompen y la resistencia de las rocas: a menor resistencia rompen con menor altura. No hay rela-ción clara entre el número de roturas y la resistencia de la roca, aunque se dan más casos para valores de resistencia media, y menos para resistencia muy alta. Las roturas son más frecuentes en laderas de gran al-tura y en rocas resistentes, indicando la ocurrencia de desprendimientos de bloques rocosos. Las inesta-bilidades se generalizan a partir de los 40 m de altura y 30º la mayoría. Las mayores alturas sobrepasan los 120 m, en rocas de resistencia media a alta (por mo-tivos de representación gráfica, éstas se han agrupado alrededor de este valor en la figura 3.4).

Figura 3.1. Localización de los casos analizados de taludes y laderas inestables.

Figura 3.2. Mapa de precipitación media en España y casos analizados.

Figura 3.3. Relaciones entre altura, ángulo y clases de resistencia de la roca para taludes inestables. (Nota: en la gráfica inferior no se han incluido taludes con altura > 70 m).

Figura 3.4. Relaciones entre altura, ángulo y clases de resistencia de la roca para laderas inestables (Nota: en la gráfica inferior se han agrupado todas las laderas con altura > 120 m).

Figura 3.5. Relaciones entre la resistencia de la roca y las alturas y ángulos máximos y mínimos para los que han roto los taludes analizados. (No se han incluido los taludes > 70 m).

Con respecto a las causas de las inestabilidades, en los casos de roturas durante la construcción de los taludes, és-tas podrían atribuirse a la caracterización insuficiente del macizo rocoso, a la sobrevaloración de su resistencia o a la presencia de aspectos no considerados en el diseño, como la influencia de la estructura geológica, y fracturas o fallas, aspecto fundamental en los materiales rocosos. Las roturas ocurridas posteriormente a la excavación pueden relacio-narse, en su mayoría, a la presencia del agua y al compor-tamiento hidrogeológico de los materiales y del entorno de los taludes, lo que se traduce, en definitiva, en un conoci-miento insuficiente de las propiedades y comportamiento hidrogeológico de los macizos rocosos alterados frente al agua, y la falta de medidas necesarias para evitar tanto que el agua llegue a los taludes como que se acumule en su in-terior. En los casos de laderas, la mayoría de las inestabili-dades se deben a los efectos de precipitaciones intensas o continuadas, como en el caso de las laderas con grandes paleodeslizamientos que se reactivan, casi siempre en ro-cas blandas.

En las bases de datos se ha recogido la información dis-ponible sobre medidas estabilizadoras aplicadas en talu-des y laderas con inestabilidades. En el caso de taludes se han incluido tanto las actuaciones y medidas de estabili-zación realizadas durante la construcción, en los casos de excavaciones diseñadas con medidas estabilizadoras, como las ejecutadas después de excavado y roto el talud. Las figu-ras 3.6 a 3.8 recogen los datos y porcentajes sobre las medi-das de estabilización aplicadas a los taludes y laderas, según la resistencia de las rocas. La figura 3.6 muestra el porcen-taje de taludes en los que se ha utilizado algún tipo de me-dida inicial para lograr su estabilidad, a pesar de los cual en todos ellos se produjeron roturas; la figura 3.7 muestra el tipo y porcentaje de medidas aplicadas en el caso anterior; y la figura 3.8 presenta los tipos y porcentajes de medidas estabilizadoras aplicadas en todos los casos de taludes y la-deras analizadas, clasificados por resistencia de la roca. Se han incluido también en las figuras otras actuaciones como medidas de protección pasivas ejecutadas para prevenir los daños en taludes y laderas (mallas, barreras, etc.). A la vista de las mismas se pueden deducir los siguientes resultados:

• Se observa un aumento del porcentaje de taludes que necesitaron medidas iniciales de estabilización según disminuye la resistencia de la roca, pasando del 17% para la clase 5 (más dura) al 45% para la cla-se 1 (más blanda). Entre las medidas iniciales, el dre-naje, construcción de bermas y retaluzado son más características en rocas más blandas. Las medidas de protección pasiva (mallas, cunetones y barreras dinámicas) son más frecuentes en taludes y laderas en rocas duras, frente a los daños por desprendimiento.
• En cuanto a las medidas estabilizadoras para la tota-lidad de taludes y laderas, en las rocas más blandas predominan las medidas de protección superficial, los drenajes y las medidas de contención, mientras que para los taludes en rocas más duras predomi-nan los bulones y anclajes y mallas, y otras medidas asociadas a taludes con desprendimientos de blo-ques rocosos o caída de rocas. El drenaje y los mu-ros son las medidas más uniformemente empleadas para cualquier tipo de roca. Los pilotes solo se apli-can a rocas blandas.

Los porcentajes de taludes y laderas analizados corres-pondientes a cada tipo de roca en función de su resistencia son: 49% en rocas de resistencia baja y muy baja; 21% en rocas de resistencia media; y 30% en rocas de resistencia alta y muy alta.

De la revisión bibliográfica llevada a cabo, se han selec-cionado una serie de casos de taludes y laderas inestables que destacan por algún aspecto como su elevada altura, daños producidos, tipos de roturas, medidas de estabiliza-ción, etc. Estos casos se incluyen en el cuadro 2 y pueden referirse bien a un talud particular o bien a una zona con varios casos de inestabilidad, por ejemplo a lo largo de un tramo de una autovía.

Figura 3.6. Porcentajes de taludes con y sin medidas estabilizadoras en su construcción, agrupados por clases de resistencia de la roca (1 a 5 de izda. a dcha., ver cuadro 1; se indica a su vez el porcentaje del total de casos analizados para cada clase de resistencia).

Figura 3.7. Medidas de estabilización previstas en proyecto y ejecutadas en la excavación de los talu-des que requirieron diferentes tipos de medidas iniciales (ver figura 3.6), agrupadas por clases de roca.

Figura 3.8. Medidas finales de estabilización aplicadas en la totalidad de taludes, tanto los que no re-quirieron medidas de estabilización en su diseño como en los que sí (ver figura 3.6), agrupadas por clases de roca.

3.2. Encuesta

La encuesta se envió a más de 60 expertos, la mayoría socios de la SEMR, recibiéndose 18 respuestas. Aunque este número sea bajo, los resultados reflejan las mismas tenden-cias apreciadas en el análisis bibliográfico. Los casos singu-lares propuestos por los encuestados referentes al empleo de medidas de estabilización son coincidentes con las distribu-ciones obtenidas en la figura 3.8. En el cuadro 3 se resumen las principales características de los casos singulares.

4. CONSIDERACIONES FINALES

Entre las consideraciones finales que podrían hacerse en relación a la ingeniería de taludes en España, destaca la extraordinaria experiencia que se ha adquirido en este campo, que ha sido fruto de una actividad sin precedentes en la construcción de infraestructuras en un país que es el segundo más montañoso de Europa, y donde el criterio se-guido en los proyectos ha priorizado, en general, las exca-vaciones y rellenos frente a los túneles y viaductos.

Como consecuencia de esta experiencia y de la labor investigadora desarrollada en las universidades y centros de investigación, se produce un gran impulso en mecánica de rocas que se manifiesta en el elevado número de publi-caciones sobre taludes y laderas inestables realizadas en los últimos 25 años.

El análisis de la casuística en España sobre taludes exca-vados en roca para infraestructuras viarias, refleja, de forma general, una serie de aspectos que permiten hacer algunas consideraciones de interés. En primer lugar, es evidente que en España se han excavado muchos kilómetros de taludes en las últimas décadas y en las más diversas condiciones, tanto geométricas como geológicas y climáticas, estando re-presentadas todas las tipologías de rocas. Los casos analizados corresponden en su totalidad a taludes que durante o poste-riormente a la ejecución de las obras han presentado inestabi-lidades de consideración. Del total de los 220 casos analizados, el 68% fueron diseñados sin necesidad de medidas de soste-nimiento, mientras que en el 32% restante sí se previeron tales medidas, y aun así, todos ellos sufrieron roturas. Aunque estas cifras solo representan los casos publicados, precisamente por su problemática, podrían servir como punto de reflexión para considerar las causas que motivaron las roturas y el por qué no fueron previstas, además de otros aspectos que podrían estar relacionados, como la adecuación de los presupuestos y la in-cidencia del tipo de contratación.

5. AGRADECIMIENTOS

Los autores agradecen a los expertos consultados su aportación al presente trabajo respondiendo a la encuesta enviada. También agradecen a quienes han contribuido fa-cilitando información sobre datos necesarios para redactar esta ponencia. En particular a Pedro Ramírez Oyanguren, Jordi Corominas, Enrique Castillo, Carlos Oteo, Rober-to Luis Fonseca, Javier González-Gallego, Nick Barton y Eduardo Pradera.Cuadro 2. Algunos casos singulares citados en la bibliografíaLugarHecho destacableReferenciaObservacionesAutovía de Cereixal (Lugo). LU-633Talud de 50 m IV Simp. Nac. Taludes y Laderas InestablesRotura planar general de todo el talud. La rotura supuso un retraso considerable en la obra por el gran volumen de material involucrado.Puerto de La Ragua (Granada). A-92Patologías en dos taludes de 25 y 50 mIV Simp. Nac. Taludes y Laderas InestablesRoturas de dos taludes de 25 m y 50 m que se corrigieron con retaluzado. Las roturas se reactivaron y se aplicaron medidas estabilizadoras.San Antolín (Gijón)Autovía. A-8Talud de 110 m con 3 tipos de roturaV Simp. Nac. Taludes y Laderas InestablesLa inestabilidad ocurrió en 3 diferentes etapas y a 3 alturas distintas, de los tipos: rotura en cuña, deslizamiento planar y vuelco.Trabadelo (León)Autovía A-6Talud de 175 m VIII Simp. Nac. Taludes y Laderas InestablesTalud de gran altura y extraordinarias dimensiones. Se registraron, en tiempos y alturas diferentes, distintas roturas. Se aplicaron medidas de estabilización. Tras la reactivación se construyó un falso túnel.Langreo (Asturias).AS-1Talud de 60 m con 3 tipos de roturaIV Simp. Geotecnia VialLas roturas se presentaron en diferentes etapas. Rotura en cuña, deslizamiento planar y desprendimientos.Autovía Bilbao-Behobia / años 70 Numerosos taludes con problemas de estabilidadIV Simp. Geotecnia VialIII Coloquio SEMRSupusieron un gran avance en el estudio de las técnicas de diseño y estabilización de taludes.Trincheras del tren y carretera a MontserratNumerosos desprendimientos rocososVI Simp. Nac. Taludes y Laderas InestablesActuaciones pioneras en España de instalación de barreras dinámicas.

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Simposios sobre Geotecnia Vial.

Jornadas sobre Obras de Interés Geotécnico.

Jornadas técnicas de Ingeniería Geológica.

Jornadas técnicas sobre Taludes y Laderas Inestables.

Coloquios sobre Ingeniería Geológica.

Curso sobre Geotecnia de Obras Lineales.