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  • 8/10/2019 ESTUDIO DE LOS DESLIZAMIENTOS EN MASA PERTENECIENTE A LA FORMACIN COLN EN EL SECTOR VALLADO-UR

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    Geomorfologa

    ESTUDIO DE LOS DESLIZAMIENTOS EN MASA PERTENECIENTE A LAFORMACIN COLN EN EL SECTOR VALLADO-UREA, MUNICIPIO LOBATERA,

    ESTADO TCHIRA, VENEZUELA

    STUDY OF MASS LANDSLIDES BELONGING TO COLON FORMATION IN VALLADO-UREA SECTOR, LOBATERA MUNICIPALITY, TACHIRA STATE, VENEZUELA

    1 2 3 4 5Norly Belandria Francisco Bongiorno Iris De Barcia Jess Torres Antonio DascoRecibido: 18-10-12; Aprobado: 16-11-12.

    RESUMENCon el propsito de buscar las posibles causas del deslizamiento en masa, que afecta constantemente lava de El Vallado-Urea, en primer lugar se llev a cabo un anlisis fotogeolgico para determinar distintascaractersticas geolgicas, estructurarles y la delimitacin del deslizamiento; posteriormente se realiz latoma de muestras a travs de calicatas y datos preexistentes de perforaciones y otras investigaciones,determinando valores estadsticos de las diferentes propiedades, caractersticas del material estudiado yel clculo del factor de seguridad. En el anlisis de las fotografas areas se observ la alineacin de

    lagunas que posiblemente se debe a una falla geolgica, esto conlleva a que la zona de deslizamientoest siempre presente el agua como factor desencadenante del deslizamiento. El tipo de material queconforma la Formacin Coln en su mayora corresponde a partculas finas con un valor medio de 59,9%,correspondiendo en mayor proporcin a material arcilloso, de consistencia blanda y segn su contenidode humedad natural el material se encuentra en estado plstico. En el anlisis qumico de la arcillarealizado mediante la difraccin de rayos X, se determin que es de tipo Caolinita y el ensayoexpansividad arroj como resultado un hinchamiento menor al 3% confirmando la poca expansibilidad dela arcilla en estudio. Finalmente utilizando el criterio de rotura de Mohr-Coulumb, se determin el factor deseguridad (FS) por el mtodo de Bishop simplificado, el cual es de 0,50; indicando inestabilidad en la zona.Palabras clave:Arcilla, deslizamientos, expansividad, factor de seguridad, propiedades geomecnicas.

    ABSTRACTIn order to find the possible causes of the massive landslide, which constantly affect the Vallado-Urearoad. First, a photogeological analysis was carried out to determine the different geological features,structural and delimitation of the landslide. Then, the sampling was performed using trial pits, the existing

    data of perforations and others researches, in order to determine the statistical values of differentproperties, the properties of the material studied and the safety factor. The aerial photographs showed analignment of the lagoons, this is likely due to a geological fault, and therefore in the sliding area water isalways present as a trigger factor of the landslide. The type of material forming the Colon Formation ismainly made of fine particles with an average value of 59.9 %, which corresponds mostly to clay material ofsoft consistency and according to their natural humidity content of the material, it is in plastic state. Thechemical analysis of the clay performed by X-ray diffraction determined that it is a kaolinite-type and theexpansivity assay revealed a swelling less than 3 % confirming the low expansibility of the clay understudy. Finally using the Mohr-Coulomb failure criterion the safety factor (SF) was determined by the Bishopsimplified method which is 0.50, indicating the instability of the area.Keywords:Clay, expansiveness, geomechanical properties, landslides, safety factor.

    1IngGeo, MSc, Grupo de Investigacin en Geologa Aplicada(GIGA), Profesora Universidad de Los Andes (ULA), e-mail:[email protected] IngGeo, MSc, GIGA, Profesor ULA, e-mail: [email protected] IngCiv, MSc, Profesora ULA, e-mail: [email protected], GIGA, Profesor ULA, e-mail: [email protected], Libre ejercicio, e-mail: [email protected]

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    INTRODUCCINLa realizacin de investigaciones que permitan lacorreccin de problemas a nivel geotcnico y de

    mecnica de suelos hace necesario en primerainstancia un buen anlisis de las posibles causas queafectan la zona de estudio, en muchas ocasiones sesuelen tomar medidas que no son las ms idneaspara la correccin del mismo dejando a un ladodistintas variables que causan el problema. El anlisisfotogeolgico y la etapa de campo son primordialespor dar una visin general de la zona a estudiar, dandouna primera aproximacin a las causas del desliza-miento. La ejecucin de ensayos en el laboratorio esimportante para llevar una evaluacin certera de laproblemtica, ya que proporciona datos de propieda-

    des y caractersticas del material, las mismasdeben ser analizadas para as ser utilizadas almomento de recomendar alguna solucin. Tambin

    se realizan ensayos ms especializados como elanlisis qumico del material a travs de la difrac-cin de rayos X que permite la identificacin deminerales especficos para muestras de tamaofino. La problemtica de deslizamientos en masa en

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    la zona es grave, afectandoprimordialmente a la vialidad lacua l permanentemente esbloqueada debido a la accin delos mismos, el desplazamiento dematerial en la zona es recurrente,adems de la gran cantidad deagua presente en el material del

    deslizamiento que histricamentebloquea la arteria vial entre laspoblaciones de Urea y San Pedrodel Ro, del estado Tchira.

    UBICACIN DEL REA DEESTUDIOEl rea de estudio de encuentraubicada en el estado Tchira,municipio Lobatera, especfica-mente en la zona conocida como elVallado, sector La Pared entrelas poblaciones de Urea y SanPedro del Ro (ver figura 1).

    METODOLOGASe realiza una recopilacin de lainformacin relacionada directa-mente con la presente investiga-cin, estableciendo as losantecedentes y recoleccin dedatos de otros trabajos comoGutirrez y Graterol (2010),Quintana y Snchez (2010) yGutirrez y Ardila (2011). Estarevisin es de vital importancia yaque dar la base y los conocimien-tos preliminares para el desarrollo

    exitoso de la investigacin.La bsqueda de los mapasgeolgicos y topogrficos y

    realizaron tres calicatas ubicadas slidos, lmites de consistencia, elfotografas areas permitirnde manera distribuida en el anlisis granulomtrico, corte

    delimitar el rea de inters,deslizamiento (figuras 2). directo, en donde es posibleadems de conocer la geologa yPara el anlisis de las muestras se ca lcular los parmetros detopografa de la zona. Dentro derealiza una identificacin visual en resistencia, cohesin y ngulo de

    los mapas se pueden destacar:campo, presentndose material de friccin interna del material. Otromapa geolgico de San Cristbal,granulometra fina (arcillas), con anlisis de gran importancia enescala; 1:100.000, pertenecientecomportamiento plstico y gran esta fase es el anlisis qumico

    al Ministerio de Energa y Minas,cantidad de agua, de coloraciones que complementara los ensayosEditado por Useche, et al., enque van de marrones claros a anteriormente descritos para(1986). El mapa topogrfico deoscuros (figura 3). identificar con exactitud el tipo de

    San Cristbal (Hoja 5739), escala: Para el anlisis e interpretacin de arcilla presente en la zona de1:100.000, perteneciente aldatos se realizan los respectivos estudio y el ensayo de expansivi-Ministerio del Ambiente, editadoensayos de laboratorio apoyndo- dad para determinar porcentaje de

    (1977).se en los libros de Casteletti hinchamiento.La etapa de campo se lleva a cabo(1997), Ban, Bevi, 2000, Ugas Posteriormente se realizan lascon la recoleccin de muestras(1985); las muestras de suelos se comparaciones y anlisis de los

    donde se hace necesario ubicarsometen a distintos ensayos de resultados obtenidos en ellas calicatas, la profundidad varalaboratorio para as identificar laboratorio de las muestras de lasde 3 m a 4 m por las exigencias dedistintas propiedades del material, calicatas con perforaciones y otras

    la investigacin pero generalmen-entre las cuales se puede resaltar investigaciones. Esto permitete se define por el nivel fretico decontenido de humedad natural, definir las propiedades geomec-la zona. Para esta investigacin sepeso especfico relativo de los nicas del material utilizando datos

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    Figura 1. Ubicacin del rea de estudio.

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    Este, pero no se logra observar lacontinuacin de la misma. En lazona media se distingue un rasgomuy importante: una sucesin delagunas que atraviesa en sentidoO-E toda la fotografa, estealineamiento de lagunas es unademostracin clara de la existen-cia de la falla y es paralela justa-

    mente a estas lagunas. Adems deesto, dicha falla es marcada comosegura por presentar dos eviden-cias: un alineamiento claro en esadireccin y la presencia deensilladuras de falla que permitendistinguir un bloque levantado yotro deprimido, sin embargo no sepuede decir con exactitud el tipo defalla. De la zona Sur a la Norte seve claramente otra falla queatraviesa en dicho sentido y secorta al final con la primera falladescrita, sta fue marcada debidoa que en la fotografa claramentede manera estadstica y su posterior estudio del

    se observa un alineamiento de vegetacin y ensilla-Factor de Seguridad (FS), recomendando las

    duras que permite predecir la presencia de la misma.posibles soluciones para mejorar la vialidad que se

    Las imgenes satelitales pertenecientes al progra-encuentra afectada constantemente por el desliza-

    ma Google Earth puede aportar y confirmar informa-miento.

    cin importante para la investigacin ya observadaFinalmente, se plasma la informacin en un mapa

    en las fotografas areas. La imagen satelital (vergeolgico estructural que permita tener una idea de

    figura 5), muestra que la zona se encuentra bastantelas caractersticas geolgicas de la zona de estudio;

    saturada por la accin de las aguas, que en muchosel tipo, composicin y estructura de los distintos

    casos se almacenan en lagunas; es importantemateriales geolgicos presentes (Campos y Boesi,

    destacar que en el sector La Pared, justo donde se1993). Esto permitir que sobre la base de dicho

    encuentra el talud en estudio hay una serie demapa puedan hacerse estudios diversos, como la

    drenajes de aguas y la presencia de una quebradaplanificacin de obras pblicas, prevencin de

    que bordea todo el talud en cuestin.riesgos y de problemas relacionados con el impactode la actividad humana en dicho sector.

    Resultados de los ensayos de laboratorioLas muestras tomadas en las calicatas fueronANLISIS DE LOS RESULTADOSsometidas a una serie de ensayos de laboratorio conla finalidad de obtener sus propiedades fsicas y

    Interpretacin fotogeolgicageomecnicas. Cabe resaltar que existan algunos

    En la fotografa area (ver figura 4) se observanresultados de la zona de estudio de ensayos realiza-

    distintos rasgos geomorfolgicos y estructurales quedos a muestras tomadas en cuatro perforaciones

    son de vital importancia para el estudio de la zona.ejecutadas por el Instituto Autnomo de Vialidad del

    En la parte ms superior de la fotografa se distingueestado Tchira y analizadas por la empresa

    una falla la cual no es trazada de forma segura yaINGEOCIV, C. A, en el proyecto de Gutirrez y

    que se evidenci un alineamiento claro hacia la zonaGraterol, 2010, (trabajo 1) y otros que pertenecen a

    Figura 3. (a) Calicata 1, (b) Calicata 2 y (c) Calicata 3.

    Figura 2. Definicin de siete unidades genticas presentes en lasarenas de Jobo Inferior y Morichal Superior.

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    Figura 4. Fotografa Area 102, Escala 1:50.000, Misin0102138. Fuente: Corpoandes Tchira.

    Figura 5. Imagen Satelital. Fuente: Google Earth dedata 21 de marzo de 2010.

    ensayos aplicados en suelos de la Formacin Coln enun estudio correspondiente al proyecto de investigacinde Gutirrez y Ardila, 2011, (trabajo 2). Esto servir decomplemento para analizar y comparar a travs de laestadstica un compendio de datos que le proporcionarana dicha investigacin resultados de mayor certeza.

    A continuacin en las tablas I y II se muestran los resulta-dos del contenido de humedad y de la granulometra portamizado obtenidos en el laboratorio, los cuales aportan

    ideas acerca de la cantidad de agua presente en la zona yla proporcin de los tamaos de partcula.Segn los resultados plasmados en las tablas I y II decontenido de humedad y la distribucin granulomtrica,se puede decir, que en mayor proporcin se tienen losfinos que incluyen los limos y las arcillas con un altocontenido de humedad.

    A continuacin en la tabla III se muestra los resultados de porcentaje de ndice de plasticidad (%IP), lmitelquido (%LL), lmite plstico (%LP) y porcentaje de arcillas (%arcillas=%finos) de las calicatas, trabajo 1 ytrabajo 2. Segn Skempton (1953) considerando la relacin entre los parmetros: ndice de plasticidad(%IP) y porcentaje de arcillas a travs de, A=IP / % arcillas, permite determinar la actividad de las arcilla (A)que a su vez est relacionada directamente con el tipo de arcilla (ver grfico 1).

    Tabla I. Resultados estadsticos delcontenido de humedad.

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    Tabla II. Resultados Estadsticos de la granulometrapor tamizado.

    Grfico 1. Actividad de la Arcilla. Fuente: Skempton(1953).

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    Tabla III. Estadstica de los Lmites de Consistencia.

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    Tabla IV. Resultados estadsticos del ngulo defriccin y cohesin del suelo.

    Tabla V. Ensayo de expansividad en las muestras decalicatas.

    Grfico 2. Curvas de las calicatas 1,2 y 3. Difraccinde Rayos X. Fuente: Laboratorio de Cristalografa ULA

    Al ubicar el ndice de plasticidad y el porcentaje dearcillas en el grfico 1, da como resultado de activi-dad de la arcilla alrededor de 0,25 que correspondecon una actividad baja, caracterstica de la arcillaCaolinita (

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    Figura 6. Simulacin geomecnica del talud para la obtencin del factor de seguridad por el mtodo deBishop simplificado.

    Figura 7. Mapa Geologico-Estructural.

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    En la tabla IV, se muestran los resultados obtenidos a Estructural (ver figura 7). En el mismo se observantravs del ensayo de corte directo, los cuales marcan las tres fallas vistas en la fotogeologa, de las tresuna tendencia muy clara a presentar alta cohesin y slo la falla ms hacia el Sur, paralela a las lagunaspoca friccin, lo que claramente define este suelo fue claramente identificada en campo, sin embargocomo un material arcilloso de consistencia media. su movimiento no pudo ser definido ya que no se

    encontraron evidencias como estras o uas de falla.Difraccin de Rayos X Las otras dos fallas no fueron observadas en campo,Con la ayuda del equipo difractmetro, se busca sin embargo stas s fueron identificadas en laidentificar con exactitud el tipo de arcilla presente en fotogeologa y se encontraban en el mapa base.

    la zona y de esta manera corroborar los resultados Las formaciones presentes en el mapa, son lasobtenidos mediante los ensayos de laboratorio, en el formaciones Capacho, Luna y Coln, siendo lagrfico 2, se muestran las tres curvas arrojadas por el Formacin Coln objeto de estudio debido a que eraestudio de difraccin de rayos x, curva superior donde se ubicaba el deslizamiento. Se actualizaronCalicata 1 (C1), Curva media Calicata 2 (C2) y Curva los nombres de quebradas y lagunas como lainferior Calicata 3 (C3). quebrada la Migueleta pasa a un lado del taludSe pudo identificar con el barrido electrnico dos estudiado, y la laguna la Lajita, la misma indepen-componentes claros de dicho suelo, el primero es la dientemente de la poca de ao siempre est llena.presencia de cuarzo identificado con sus picos altos; Este mapa permitir la planificacin de obrasel segundo mineral identificado es el ms importante pblicas, prevencin de riesgos y de problemasya que representa el tipo de arcilla presente en el relacionados con el impacto de la actividad humanasuelo, en el grfico 2 los picos son de tamao en dicho sector.intermedio correspondiente al aluminosilicatos Al2

    4 Anlisis de posibles solucionesSi O (OH) , del tipo de arcilla caolinita para las2 5Los estudios realizados indican que el talud esmuestras de material estudiado.inestable, siendo probablemente la causa principal elSe realiz posteriormente el ensayo de expansividadcontenido de humedad natural que presenta elde las muestras pertenecientes a las tres calicatas.material, confirindole un estado de consistenciaSegn los resultados obtenidos, las muestrasplstico. Esto se debe a que la parte superior del reaexperimentaron poco hinchamiento: la calicata dosestudiada (figura 4) tiene presencia de agua prove-slo se hinch un 2,6% equivalente a penas a 3 mmniente de quebradas cercanas, as como tambinde hinchamiento con respeto a la altura inicial de 127ciertas lagunas de falla, ocasionando que el materialmm, la tendencia fue la misma para las calicatas unoarcilloso est siempre en ese estado.y tres de 0,4 y 1 mm que representan 0,7% y 1,04%,Se recomienda realizar en la corona de deslizamien-respectivamente.tos drenajes adecuados como las espina de pescadoFinalmente estos datos confirman que la arcillaque por su disposicin geomtrica en campo suelenpresente no es expansiva y la causa de la problem-ser bastante efectivos, el sistema utiliza una serie detica es el estado de consistencia debido al contenido

    canales que desvan el agua hacia los laterales delde humedad natural. deslizamiento, conduciendo el agua sin permitir quela misma se ponga en contacto con la zona crtica deSimulacin geomecnicadeslizamiento y entregndola generalmente aUna vez realizados los ensayos de laboratorio, setorrenteras laterales. Para el pie del talud se reco-inicia la simulacin geomecnica del talud, con lamienda zanjas y subdrenajes horizontales con la cualfinalidad de obtener el factor de seguridad mediantese busca abatir el nivel fretico hasta donde sela aplicacin de las ecuaciones de equilibrio lmiteincremente la estabilidad del talud al valor deseado.(Ucar, 2004) en la zona de estudio. Para evaluar el

    talud, se utiliz el mtodo de Bishop simplificadoCONCLUSIONES(mtodo que considera la masa deslizante divididaLas fotografas areas e imgenes satelitalesen dovelas o rebanadas) mediante la aplicacin delpermitieron obtener datos geolgicos-estructuralescriterio de rotura Mohr-Coulomb con los parmetrosimportantes para la realizacin del mapa, se determi-de media de los valores obtenidos en el ensayo denaron los contactos formacionales a su vez secorte directo, (ver tabla 4). En el caso del peso

    identificaron las distintas fallas geolgicas, as comounitario se us el obtenido en el trabajo 1, el cual es3 tambin una serie de lagunas y quebradas queun dato de campo igual 20kN/m . Al observar el factorafectan directamente las condiciones del talud porde seguridad arrojado por el software (ver figura 6),encontrarse en la parte superior o lateral del mismo.es claro que la condicin del talud es crtica con un

    A travs de la difraccin de rayos X, se determin quefactor de seguridad de 0,5 siendo inestable tal comola composicin qumica del material es cuarzo (SiO )2se observ en el campo, se debe resaltar que para la

    4y caolinita (Al Si O (OH) ). Con los datos obtenidossimulacin no se consider el agua ni el sismo. 2 2 5en laboratorio de ndice de plasticidad y granulome-tra por tamizado, se determin la actividad de laMapa Geolgico-Estructuralarcilla, la cual arroj un valor medio de 0,25; estaCon toda la informacin aportada en el campo, en elactividad segn Skempton, 1953, pertenece a laanlisis fotogeolgico y de imgenes satelitales, searcilla caolinita, confirmando los resultados obteni-pudo realizar y actualizar el mapa Geolgico-

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    dos en la difraccin de rayos X. encuentra el material debido a la cente a determinar las causasCon los datos obtenidos en los presencia del agua en la zona, y plantear la solucin allmites de consistencia as como llevando su estado de consistencia problema existente en el sitiotambin en el ensayo de contenido lo ms slido posible. Esto servir conocido como La Pared,de humedad 15,23%, se determin para aumentar la resistencia, lo ubicado a 22 km desde Aguasque el estado de consistencia para que mejorar la estabilidad del Calientes en la carretera quelas muestras es plstico, confir- talud, elevando el factor de conduce hacia San Pedro delmando que la zona estudiada, seguridad. Ro, municipio Lobatera,

    debido a los altos contenidos de estado Tchira. Instituto vialhumedad natural y caractersticas AGRADECIMIENTOS del Tchira (IVT).del suelo se comporta plstica- Esta investigacin ha sido finan- Santn, Puy, (2006). Efecto de lamente. Asimismo en funcin del ciada por el PEII a travs del temperatura en el lmitevalor medio del ndice de plastici- proyecto N2011001247 y por el lquido de los suelos. Escueladad de 12,02%, segnAtterberg CDCHTA- ULA, bajo el cdigo I- de Ingenieros de Caminos,en Santn Puy (2006), lo clasifica 1282-11-02-B, instituciones a las Ca na le s y Puer to s decomo medianamente plstico. cuales se le extiende su agradeci- Barcelona, Espaa.La evaluacin del hinchamiento de miento e importante apoyo. Skempton, A. (1953). The colloidallas arcillas es importante para activity of clays. Proceedingsconfirmar lo que tericamente se REFERENCIAS 3rd International Conferenceconoce de la caolinita, obtenindo- BIBLIOGRFICAS of Soil Mechanics Foundationse resultados exitosos ya que el Ban, L., y Bevi, J. (2000), Engineering, Switerland.rango del hinchamiento oscila Manual de Carreteras vol. 2: Ucar, R. (2004). Manual de

    entre 0,708% y 2,6%, ratificando Construccin y mantenimien- Anclajes en Ingeniera Civil.que las arcillas en dicho estudio no to, Ed. Enrique Ortiz e Hijos, Madrid. pp. 550son expansivas. contratista de obras, S.A. Ugas, C. (1985). Ensayos deSe determin el factor de seguri- Alicante, 390 pp., ISBN: 84- Laboratorio en Mecnica dedad del talud a travs del mtodo 607-0123-9. Espaa. Suelos, discusin-evaluacinBishop simplificado, obtenindose Campos, V., y Boesi, T. (1993). y procedimiento. ISBN 980-un valor de 0,502 respondiendo Cretaceous and Paleogene 00-0003-8. Tercera edicin.sto claramente a la inestabilidad sedimentation in the south- Caracas, 277 p.del talud, utilizando los parmetros western Venezuelan Andes. Useche A, Ramirez C, Campos V,estadsticos para el criterio de Extrado: 10 de Julio de 2011. Macellari C, Schwander,Mohr-Coulomb, como lo son: peso http://www.pdvsa.com/lexico/ Meier B. (1986), Ministerio

    3 excursio/excsvg93.htm. de Energa y Minas. Mapaunitario 20kN/m , Cohesin 0,3182 Casteletti, J. (1991). Nociones de Geolgico de San Cristbal,kg/cm (31,19 kPa) y ngulo de

    m e c n i c a d e s u e l o s . escala 1:100.000.friccin interna () 7,6. Universidad de los Andes. Varnes, D. (1978). Slope move-Segn la clasificacin de Varnes

    Mrida, Venezuela. ment types and processes.(1978) para los movimientos enDireccin de Cartografa Nacional S p e c i a l r e p o r t 1 7 6 :masa y considerando lo observado

    (1977), hoja 5739 San Landslides: Analysis anden campo y los ensayos realiza-Cristbal, Venezuela, escala control (R.L. Schuster anddos, la zona de estudio presenta1:100.000. R.J. Krizek, eds.) , TRB,un movimiento lento y de repta-

    Gutirrez, J., y Graterol, E. (2010), National Research Council,cin, el cual se desplaza pocosINGEOCIV C.A. Anlisis de Washington, D.C., pp.11-33.centmetros al ao y afecta aestabilidad del movimiento degrandes reas de terreno. Esto seladera en la va el Vallado le atribuye a las alteracionesUrea sector La Pared,climticas relacionadas con losmunicipio Lobatera, Estadoprocesos de humedecimiento yTchira. Instituto vial delsecado en suelos, usualmente,

    Tchira (IVT).muy blandos o alterados. La Gutirrez, S., y Ardila, R. (2011).reptacin puede preceder aEstudio y control de subra-movimientos ms rpidos comosantes de arcillas expansivas.los flujos o deslizamientos.Facultad de Ingeniera.La construccin de obras civiles enEscuela civil. ULA.el caso de drenajes y subdrenajes

    Instituto Autnomo de Vialidad delson necesarias en la zona, losEstado Tchira. IVT. (2010).drenes tipo espina de pescado,Ubicacin del rea de Estudiocanales o zanjas as como tambinen Croquis.posibles drenajes intermedios o

    Quintana, C., y Snchez, S.subdrenes horizontales, permiten(2010). Investigacin condu-mejorar las condiciones en que se