Autor/s: Janeras, M.; Marturià, J.; Jara; J. A.; Buxó, P.
Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya
Títol: Monitoratge del moviment del terreny en la gestió dels riscos geològics
Temātica: Geologia
Publicat a: Revista Catalana de Geografia
IV època / volum XXII / núm. 57 / novembre 2017
Font: Xerrada: Monitoratge dels riscos de moviment del terreny a l'ICGC. Jornada sobre monitoratge del terreny com a eina de gestió del risc i presentació del projecte europeu Wi-GIM. ICGC, gener de 2017.
URL: http://www.rcg.cat/articles.php?id=424

 

MONITORATGE DEL MOVIMENT DEL TERRENY EN LA GESTIÓ DELS RISCOS GEOLÒGICS

Marc Janeras, Jordi Marturià, José Antoni Jara, Pere Buxó
Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya

 

Resum
Els riscos geològics varien fortament en l’espai i el temps, i per a la seva gestió i mitigació resulta fonamental l’observació i mesura dels diversos fenòmens. Aquesta tasca, que anomenem auscultació o monitoratge, permet veure’n l’evolució i valorar-ne la seva perillositat en funció de la intensitat i freqüència així com la seva distribució espacial. El terreny es mou més del què percebem però a uns ritmes que a vegades necessiten tècniques d’elevada precisió per poder-les valorar.

 

A mode il·lustratiu, s’exposen 3 exemples d’aplicació del monitoratge del moviment del terreny en situacions variades: moviments superficials o profunds; en àmbit urbà, industrial, rural o natural; major o menor grau de moviment; evolució temporal lenta o ràpida, etc. Corresponen a 3 projectes singulars en els quals ha participat intensament l’Institut Cartogràfic i Geològic de Catalunya (ICGC) els darrers temps.

 

Aquest article correspon en bona mesura a la xerrada “Monitoratge dels riscos de moviment del terreny a l'ICGC” feta en la Jornada sobre monitoratge del terreny com a eina de gestió del risc i presentació del Projecte Europeu Wi-GIM, el 27 de gener de 2017 a la seu de l'ICGC de Barcelona.

 

Introducció

El risc geològic i la seva gestió
La gestió del risc, entesa en la globalitat de totes les tasques que poden influir en el risc, es pot concebre de forma cíclica (Fig. 1). Els fenòmens naturals es repeteixen cíclicament amb una recurrència inversament proporcional a la seva magnitud. Ells agents de protecció civil són els encarregats de la gestió de l’emergència, amb uns procediments escalables dels incidents menors als grans desastres, i la variable fonamental és el temps. Feta la recuperació dels danys cal consolidar-ne l’aprenentatge per a una major seguretat futura. Aquesta missió l’anomenem mitigació del risc, que rau sobretot en els agents responsables d’infraestructures i del territori, per als quals la variable espacial és predominant. El cicle es tanca amb una adequada preparació per a següents situacions d’emergència. En aquesta connexió hi pot aportar gran valor el monitoratge, com a fonament de prediccions i avisos, tal com s’exposa més endavant.

57_04_01_01

Figura 1.
Esquema simple del cicle de gestió del risc, on es ressalta el paper bàsic del monitoratge en l'enllaç de la migitació del risc a l'operació de l'emergència, i també entre la prevenció espacial i la temporal.


En aquest context, anomenem mitigació del risc a les accions que contribueixen a minimitzar el risc inicial, i per tant, els efectes potencials en cas d’emergència. Aquesta labor pot prendre moltes formes, ja que el risc geològic el componen la perillositat geològica junt amb l’exposició i la vulnerabilitat dels béns personals i materials. Ho podem expressar amb aquesta equació:

Risc = Perillositat × Exposició × Vulnerabilitat

Com que el risc varia en l’espai i en el temps, per a la seva mitigació calen eines des de la cartografia, la planificació dels usos del sòl i projectes de protecció permanent, a la predicció i operació de les infraestructures i activitats. L’auscultació té molt a veure amb la variabilitat temporal de la perillositat i per tant en la capacitat de connectar la mitigació del risc amb la gestió d’emergències. Per una banda, la detecció d’indicis de situacions d’emergència permet activar una alerta primerenca per al control de l’exposició de les persones, i d’altra banda, la detecció de processos destructius ja activats permet generar les alertes pertinents de resposta.

L’auscultació o monitoratge
Anàlogament a d’altres camps científics i tècnics, anomenem auscultació al fet de seguir amb atenció l’evolució de les dinàmiques geològiques. La forma més bàsica en seria l’observació recurrent per a la detecció d’indicis d’evolució, tasca que anomenem seguiment geològic. La forma més tecnificada, en canvi, correspon al monitoratge mitjançant una instrumentació amb sensors específics. Així doncs, l’auscultació ens permet la mesura quantitativa de variables fonamentals dels fenòmens, que sempre anirà acompanyada de l’observació qualitativa d’expert que en permeti la correcta interpretació. Això ens obre la porta a comprendre les dinàmiques existents, interpretar els mecanismes i valorar-ne la variabilitat en l’espai i el temps. Aquest coneixement permet establir models, validar-los i calibrar-los per explicar els casos observats i estar en millors condicions d’extrapolar prediccions a situacions desconegudes.

En conclusió, l’auscultació és una eina estratègica per a la gestió dels riscos geològics. A continuació s’exposen 3 exemples de moviments del terreny amb les seves afectacions i les aportacions del monitoratge a la comprensió dels processos geotècnics de diferent naturalesa i la valoració del risc geològic associat.

Barri de l’Estació de Sallent

Subsidència del terreny i la mineria
La Conca Potàssica Catalana està situada a la part oriental de la depressió de l’Ebre en termes geològics, que correspon geogràficament amb la Depressió Central de Catalunya i sobretot a la comarca del Bages, on s’ha desenvolupat la indústria minera centrada als termes municipals de Cardona, Súria, Balsareny i Sallent. I és que aquesta conca té una gran unitat salina de l’Eocè que oscil·la entre els 140 i 300 m de potència, situada a certa profunditat sota uns nivells de margues i gresos de l’Eocè Superior, excepte a Cardona on aflora en forma de diapir. L’explotació d’aquestes unitats salines es remunta al Neolític i avui en dia és l’activitat minera més rellevant a Catalunya i l’única zona d’extracció de potassa de l’estat espanyol. La tècnica d’explotació és subterrània amb una xarxa de galeries, pous i cavernes. La població de Sallent se situa en aquesta conca potàssica, i de resultes de la presència d’aquest recurs mineral al subsòl, s’hi ha desenvolupat una activitat minera intensa.

En aquest tipus de mineria, per les propietats reològiques del terreny amb capacitat de fluència al llarg del temps en especial en cas de pertorbacions mecàniques, així com per ser ràpidament evolutiu per efecte de fluxos d’aigües subterrànies sobre l’elevada solubilitat de les sals. Aquestes condicions són propícies als fenòmens d’enfonsament del terreny, ja sigui en subsidència progressiva o col·lapse sobtat.

En particular, el barri de l’Estació correspon a un eixample de Sallent urbanitzat a partir del màxim demogràfic dels anys 60 i 70 del segle XX, i que va ocupar part dels terrenys situats sobre la mina Enrique. Aquesta explotació minera es va iniciar el 1932 i es va clausurar el 1977. Al cap d’uns 20 anys van començar a aparèixer patologies a les edificacions d’aquest barri associades a moviments del terreny (Fig. 2). A partir del 1997 l’ICGC va ser cridat per tal d’assessorar a les administracions responsables de protecció civil i urbanisme. Des del primer moment es va iniciar una tasca d’auscultació del terreny per tal de caracteritzar-ne el comportament. Aquest projecte ha anat evolucionant, com apuntarem de forma esquemàtica a continuació, i actualment suma un registre ininterromput de 20 anys de monitoratge en múltiples tècniques aplicades.

57_04_02_01

Figura 2. Vista general del barri de l'Estació de Sallent (a) i plànol amb els contorns de subsidència mesurada en superfície (b). Foto de detall dels danys en edificacions causades per assentaments diferencials (b).

 

Les patologies de les edificacions eren esquerdes diagonals característiques dels assentaments diferencials, és a dir, descensos diferents entre els fonaments del mateix edifici. L’auscultació de primera instància per mesurar aquests descensos del terreny i la seva distribució en l’espai va ser l’anivellament de precisió, unes campanyes topogràfiques periòdiques per determinar la velocitat du subsidència. Els contorns de la zona afectada corresponien bastant amb les antigues explotacions mineres, i el focus on es concentrava una major subsidència coincidia a la vertical d’una cavitat que el 1954 es van trobar en l’explotació minera, amb la volta superior situada a uns 170 m de profunditat.

Amb l’agreujament de la problemàtica, s’han anat aplicant altres tècniques de monitoratge. Per una banda, altres mesures de superfície a part de l’anivellament topogràfic periòdic seria la radiació topogràfica amb una estació total robotitzada per a una mesura en continu. D’altra banda, s’han instal·lat sensors de mesura en profunditat dins de sondejos, com són l’extensometria i la inclinometria, entre d’altres. Finalment, també se n’ha fet seguiment amb teledetecció amb les tècniques DInSAR satel·lital i terrestre. Més recentment, aquest emplaçament també s’ha emprat per al test d’una nova tecnologia de monitoratge del moviment del terreny, anomenada Wi-GIM, en el marc d’un projecte europeu (Rodríguez-Lloveras et al. 2017). 

La subsidència homogènia no és tant problemàtica com la que té una gradació espacial, ja que és la que origina els assentaments diferencials en edificacions, que causen grans danys com a estructures rígides i fràgils a aquest tipus de deformació. A la vertical de la cavitat subterrània es manifestava la màxima velocitat de subsidència, juntament amb un fort gradient en sentit concèntric, de tal manera que sempre ha estat un sector d’atenció preferent.

A la Fig. 3 es pot veure els resultats del monitoratge en profunditat. A la vertical de la cavitat els extensòmetres de barnilles mostren que la velocitat d’enfonsament creix i s’accelera amb la profunditat, manifestant un esponjament del terreny en la part més propera a la volta de la cavitat, que cedeix per efecte del descalçament. Això manifesta un possible mecanisme de col·lapse en forma de xemeneia, que es discuteix a l’apartat següent. D’altra banda, els inclinòmetres situats al perímetre d’aquest focus de major subsidència mostren una flexió de les capes del substrat cap a la cubeta central.

57_04_03_02

Figura 3. Auscultació en produnditat al sector de màxima subsdiència (a) corresponent a la posició de la cavitat, tal com es pot veure al perill geològic (b). Per una banda (c), els extensòmetres mostren la creixent velocitat d'enfonsament en profunditat associat a l'efecte xemeneia de la cavitat. D'altra banda (d), els inclinòmetres mostren la flexió de les capes del terreny circumdant.

 

Predicció d’escenaris
Al llarg de la durada d’aquest projecte, les aplicacions de l’auscultació han estat múltiples, tant en etapes de comprensió i valoració del fenomen, calibratge de models explicatius, implantació del sistema d’alerta, com en la predicció d’escenaris (Marturià et al. 2010). En aquest apartat ens centrem en aquest aspecte de gran interès. Tal com hem vist en l’apartat anterior, hi havia indicis de progressió de ruptura del terreny a la vertical de la cavitat, causant una major subsidència. El gran dubte que es va plantejar un cert moment va ser si es podia propagar una ruptura del terreny des de la cavitat cap a la superfície que originés un col·lapse, és a dir un moviment brusc d’enfonsament.

Amb els primers anys d’auscultació, l’anivellament topogràfic va manifestar una deformació sostinguda del terreny a una velocitat d’uns 2 cm/any, corresponent a una fluència del terreny. En aquest comportament reològic, o de deformació diferida en el temps, pot haver-hi desequilibris que accelerin els processos. Durant l’any 2008 s’observà que es consolidava una tendència a l’acceleració del moviment, tot i les fluctuacions (Fig. 4). En contrast al moviment lent preparatori, la situació de col·lapse s’assimila a una velocitat infinitament major. Una tècnica de predicció molt simple plantejada per Saito el 1965, i ampliada i diversificada per Fukuzono, Voight i Azimi els anys 80, consisteix en analitzar la inversa de la velocitat. D’aquesta manera, el col·lapse o moviment brusc correspon a la intersecció d’aquesta tendència amb l’eix d’ordenades (Fig. 4). Les dades de subsidència acumulades fins a 2009 projectaven un escenari de possible col·lapse per als anys 2013 – 16. Però a final de 2009 i inici 2010 aquesta tendència d’acceleració es va estroncar i, després d’haver arribat a valor d’enfonsament de 20 cm/any en superfície, la velocitat va decaure novament, fent improbable l’escenari de col·lapse. Així doncs, l’auscultació i aquesta anàlisi de les seves dades va permetre veure com s’allunyava la hipòtesi d’un possible col·lapse. Si bé aquesta situació seria de gran risc potencial per a les persones, ja que limita el temps de reacció, la situació resultant també conservava cert nivell de risc per a l’edificació.

57_04_04_02
Figura 4.
Escenaris d'evolució de la deformació del terreny en una fase d'acceleració com va ser a Sallent el 2008/09 (a) cap a un col·lapse o un nou equilibri dinàmic. La tècnica de la inversa de la velocitat (b) mesurada pel monitoratge pot ajudar a predir el marge temporal que pot haver-hi fins a un col·lapse. Finalment, a Sallent, passat el màxim de velocitat de subsidència de 2009/10 es va establir una nova situació d'equilibri diferent a la inicial (c).


A partir de 2010 es va tornar a estabilitzar la velocitat, el que correspondria a una nou escenari d’equilibri dinàmic, amb velocitat lleugerament més elevada, però sobretot més variable en l’espai, entre els 2 i 8 cm/any. Aquest comportament implica una major distorsió angular del terreny, que és l’assentament diferencial en relació a la distància horitzontal. Aquest és un factor que controla directament el dany a les edificacions (Fig. 5). De nou, els valors de deformació del terreny obtinguts amb monitoratge permetien projectar escenaris de futur, en aquest cas en termes de dany acumulat per distorsió angular del terreny creixent. A 20 i 50 anys vista s’assolien uns llindars de deformació crítics de forma molt extensa al barri. La conclusió va ser que el terreny sota aquestes condicions no era apte per a l’ús urbanístic residencial, ja que a un termini mitjà les edificacions no eren viables de mantenir. D’aquesta manera, es va arribar a la solució final del desallotjament definitiu del barri i reallotjament en d’altres vivendes, fent el canvi urbanístic dels usos del sòl corresponent.

57_04_05_03

Figura 5. La distorsió angular (assentament diferencial en relació a la distància) condiciona fortament els danys estructurals a les edificacions. Mapes de previsió de la distorsió angular del terreny acumulada en 20 i 50 anys en base a les velocitats de subsidència mesurades per la xarxa de monitoratge topogràfic de superfície.

Teledetecció i observació de la Terra

Des del 2004 l’ICGC desenvolupa un projecte de teledetecció de moviments del terreny en base a la tecnologia satel·lital DInSAR que correspon a la interferometria diferencial amb radar d’obertura sintètica (Mora et al. 2007). La conca potàssica de la depressió central catalana ha estat i segueix essent un focus d’atenció d’aquesta auscultació, conjuntament amb altres sectors de les depressions litorals i prelitorals catalanes. En el primer cas la subsidència deriva dels materials salins i l’activitat minera, mentre que en aquestes altres zones la susceptibilitat principalment deriva de l’explotació dels aqüífers en material detrítics de gran potència. S’ha treballat en successives sèries d’imatges radar, en la mesura que avançava la tecnologia i la posada en òrbita de nous satèl·lits (Tab. 1). Actualment, el projecte Sentinel permet un accés gratuït a aquest tipus d’informació amb unes prestacions molt competitives, com són la resolució espacial i temporal, precisió, etc.

  Nom  ERS-ENVISAT 
  COSMO-SkyMed 
  SENTINEL
  Període 1992-2010 2010-2015 2015-actualitat   
  Resolució nominal   
 40 m 12 m 20 m


Taula 1. Dades DInSAR amb les quals s'ha treballat en el projecte de subsidències de Catalunya al llarg de diferents períodes i amb prestacions diferents en cada cas.

Sallent al seu moment va permetre contrastar els resultats de les mesures DInSAR amb el monitoratge sobre el terreny com són les campanyes topogràfiques (Marturià et al. 2006). D’aquesta manera s’obtenen validacions entre tècniques diferents de monitoratge, aspecte necessari en el cas de mesures indirectes. Un exemple més recent d’aquesta adequada correlació de tècniques d’auscultació el trobem en el polígon industrial de Les Fallulles, a Sant Vicenç dels Horts (Fig. 6). La distribució de moviments del terreny mesurat amb DInSAR de COSMO-SkyMed en el període 2010 – 2012 guarda una adequada coherència amb les mesures topogràfiques efectuades al pla de les cobertes en el període 2013 – 2016, amb la problemàtica ja ben manifesta. L’observació de la Terra permet obtenir sèries de dades sistemàtiques a les quals recórrer en sorgir una problemàtica, per tal de buscar les etapes prèvies en què no hi ha mesura directa dels fenòmens.

57_04_06_01

Figura 6. Exemple de contrast de tècniques d'auscultació diferents al polígon industrial de Les Fallulles, Sant Vicenç dels Horts. Mesures de moviment del terreny de tipus DInSAR del projecte COSMO-SkyMed (a) que guarden bona coherència amb el control topogràfic del moviment dels caps de pilars de les naus (b).


Barberà de la Conca

Activació d’una esquerda al terreny
A la població de Barberà de la Conca, situada sobre un turó envoltat de terreny agrícola, el 2010 van començar a aparèixer unes esquerdes en diverses edificacions. En veure el seu progrés, el 2012 l’ICGC va iniciar un projecte d’estudi geològic i d’auscultació. El substrat geològic rep el nom popular de tapàs i correspon a una limolita amb algunes intercalacions de gresos i conglomerats, però també amb presència de guixos secundaris en forma de vetes mil·limètriques i en fractures. Aquestes patologies han anat apareixent sobre un traçat en planta molt rectilini (Fig. 7). Posteriorment s’ha pogut anar descobrint el substrat en diversos punts i s’observa una esquerda al terreny que segueix el patró de diaclasat del massís rocós.

57_04_07_01

Figura 7. Vista frontal de la façana de l'església de Barberà de la Conca, afectada per una esquerda vertical que la divideix pel centre (a). Aquesta esquerda també s'ha pogut observar en el terreny en algunes excavacions (b). En planta, l'esquerda del terreny i els seus efectes sobre les edificacions tenen un traçat molt rectilini (c).


La forma habitual de procedir és la implantació progressiva de tècniques d’auscultació en la mesura que es va identificant els aspectes més rellevants. Així doncs, en la primera etapa de monitoratge ha consistit en:

  • Campanyes topogràfiques mitjançant estació total (ET) i mesura satel·lital (GNSS)
  • Fissurímetres analògics de tipus regleta graduada
  • Fissurímetres digitals de corda vibrant en punts singulars
  • Piezòmetres en sondejos per a la mesura del nivell freàtic
  • Campanyes de radar terrestre (GbInSAR)


La seva funció ha estar fonamentalment caracteritzar el moviment, identificar els mecanismes cinemàtics en relació a l’estructura del terreny, en paral·lel al reconeixement del subsòl. Amb aquesta primera etapa d’auscultació s’ha constatat que es manté un moviment progressiu, amb algunes oscil·lacions estacionals. Els edificis es comporten com a testimonis del moviment del terreny, però aquesta manifestació també està afectada pel seu comportament estructural, de tal manera que convé poder mesurar el moviment del terreny directament.

Automatització de l’auscultació
La segona fase d’auscultació, que s’ha iniciat el 2017, planteja una ampliació del monitoratge amb un major contacte al terreny i una automatització del sistema de mesura per tal de tenir el registre continu i en temps real. Aquest objectius comporten l’ús generalitzat de fissurímetres digitals, la incorporació d’una estació total robotitzada (ETR) i una estació meteorològica, així com altres sensors diversos. L’objectiu és assolir noves aplicacions, tals com el seguiment d’obres de reforç estructural d’edificis i l’ajuda a l’establiment de criteris per a una ordenació urbanística i accions de mitigació del risc associat.

Per tal de gestionar els diferents projectes d’auscultació de l’ICGC, s’ha desenvolupat un entorn de treball anomenat Netmon. Es tracta d’una aplicació de diferents mòduls per a completar la recepció, emmagatzematge i accés a les dades (Fig. 8), de manera unificada i homogènia per a tots els projectes. Consisteix en una base de dades d’emmagatzematge, junt amb els mòduls de recopilació i càrrega de dades que pot ser de forma automàtica des de les diverses xarxes d’instrumentació, i una interfície web a mode de visor per a la consulta de les dades del monitoratge (Fig. 9). Està pensada per a un futur connectar-hi també un mòdul de gestió de sistemes d’alerta.

57_04_08_01

Figura 8. Esquema d'estructures de l'aplicació Netmon per a la gestió dels projectes d'auscultació de l'ICGC. Inclou els mòduls de recopilació de dades, la base de dades d'emmagatzematge, i la interfície web per a la consulta des de múltiples dispositius via Internet. En un futur admetrà un mòdul de sistema d'alerta.

57_04_09_01
Figura 9. Exemple de visualització de les dades d'auscultació de Barberà de la Conca a través de l'aplicació web Netmon, amb la qual s'accedeix a la informació estructurada per projectes, distribució espacial i tipologies. En frames successius es consulta els registres de dades fins en temps real.


Massís de Montserrat

Pla de mitigació del risc geològic
Aquest darrer cas que presentem d’exemple és força diferent ja que se situa en entorn natural i deriva de la perillositat de caiguda de roques. Com hem dit, el risc implica l’exposició i vulnerabilitat d’elements humans, i a la Muntanya de Montserrat sobretot és la gran afluència al recinte del santuari i monestir. Actualment hi ha 2.5 milions de visitants anuals que accedeixen per carretera, ferrocarril cremallera i en molt menor mesura aeri. El gener de 2007 i desembre de 2008 hi va haver grans despreniments de roca de 300 i 900 m3 cadascun a la paret de Degotalls, amb afectació directa a les infraestructures d’accés terrestre. I el desembre de 2010 un despreniment molt menor d’uns 4 m3 va afectar a una edificació de serveis turístics del recinte del santuari.

Arran d’aquests despreniments, que posaven de manifest una perillositat natural present i recorrent, el 2014 es va posar en marxa amb el Patronat de la Muntanya de Montserrat un pla de mitigació del risc que articulés de forma coherent i compacta tota l’acció preventiva i correctiva del risc geològic, encaminada a millorar la seguretat i minimitzar el risc dins dels termes de sostenibilitat i eficiència que exigeix aquest entorn amb valors de patrimoni natural i cultural (Buxó et al. 2017). Les estructures de protecció presenten una limitació tècnica i econòmica enfront dels grans despreniments, ja que no es poden aturar amb barreres, ni es pot plantejar l’estabilització sistemàtica de totes les masses potencialment inestables en aquest entorn de grans parets i agulles, segons interpretació d’indicis visuals. Davant del repte de com prioritzar els blocs a intervenir, s’està fent una labor d’experimentació i recerca en els petits moviments que poden correspondre a la preparació d’una ruptura al massís rocós, i que podrien ser indicis mesurables d’inestabilitat. A tal efecte, la labor d’auscultació és una part fonamental del pla vigent, actualment pel coneixement que aporta del comportament geomecànic del massís, i en un futur podria permetre incorporar sistemes d’alerta primerenca a la gestió d’aquest risc.

Instrumentació de blocs
En la planificació de la instrumentació de blocs de roca amb sensors de contacte per a la mesura del moviment, van sorgir uns clars condicionants: pretendre instrumentar múltiples blocs i en diferents cares, que exigeixen treballs verticals per la dificultat d’accés a les parets; aquests blocs tenen una proximitat visual entre ells i el recinte edificat, però separats per terreny de molt difícil trànsit; alhora la instal·lació ha de minimitzar l’impacte visual i passar el més desapercebuda possible, d’acord amb els valors paisatgístics naturals. En conseqüència, s’ha desenvolupat una xarxa d’instrumentació sense fils (WSN, wireless sensor netork) que permeti un creixement modular (Fig. 10). La peça clau és el node de lectura del sensor desenvolupat per l’ICGC i anomenat ZigBeeLogger, ja que es basa en el protocol de comunicacions ZigBee (IEEE 802.1.5.4). És autònom, amb unes bateries recarregables i un petit panell solar, i ajustat a un funcionament de letargia per a minimitzar el consum. Té 3 canals de lectura de sensors propers per cable. La xarxa està formada per un coordinador que comunica amb aquests nodes, eventualment a través d’un repetidor, i fa les consultes de lectura dels sensors i remet les mesures a una estació base tipus datalogger. La topologia d’aquestes xarxes és dinàmica, de manera que busca la millor ruta de connectivitat amb cada node (Janeras et al. 2016).

57_04_10_01

Figura 10. Node ZigBeeLogger de lectura d'un sensor de tipus fissurímetre (esquerra) i estructuració de la xarxa sense fils (WSN, wireless sensor network) per a la transmissió de dades fins a connectar amb NetMon (dreta).


D’aquest sistema d’instrumentació de blocs s’obté un monitoratge en continu del seu moviment i de variables que hi influeixen, com són les tèrmiques. Per exemple, el Bloc A3-6 és el que té un registre més llarg que ja arriba als 7 anys. Aquesta gran massa rocosa potencialment inestable per descalçament o bolcada, segons la seva disposició estructura, està situada en una paret entre l’aparcament de la carretera i el ferrocarril cremallera (Fig. 11). El moviment relatiu entre el bloc i el massís posterior es mesura amb uns extensòmetres, que mostren en el seu registre l’oscil·lació per efecte tèrmic diari sobre el sensor i estacional sobre la roca, ambdues recuperables. A llarg termini s’observa una tendència desviadora de 0.2 mm/any al sensor 1 que mesura l’obertura de la junta a la part superior. Analitzant els 3 sensors amb diferents posicions i orientacions es pot identificar el mecanisme d’inestabilitat potencial corresponent a bolcada (Janeras et al. 2017a). De forma anàloga al que s’ha exposat per al cas de Sallent, en un futur cal veure l’evolució de segon ordre d’aquesta tendència, és a dir si es detecta una acceleració indicativa de l’atansament d’una ruptura.

57_04_11

Figura 11. Resultats del monitoratge del bloc A3-6 situat entre l'aparcament i el cremallera de Montserrat que mostra un potencial mecanisme de bolcada a llarg termini.

Tècniques remotes
En paral·lel a la instrumentació amb sensors de contacte als blocs rocosos, s’està experimentant amb altres tècniques de monitoratge de tipus remot. S’ha fet una prova pilot de vigilància GbInSAR en continu durant uns mesos al sector de Guilleumes. Així mateix, s’estan efectuant unes campanyes topogràfiques de control estacional en punts del massís equipats amb uns prismes per a la mesura amb una estació total des de la carretera (Janeras et al. 2017b
). Per exemple, la seva aplicació a l’agulla de La Cadireta ha permès mesurar un desplaçament recuperable de 0.8 mm al seu cim, que sembla correspondre a una oscil·lació estacional de forta component tèrmica. El registre més llarg d’auscultació correspon a 10 anys de campanyes d’escàner làser terrestre (TLS) a la paret de Degotalls amb una mitjana de 2 anuals. Aquí s’ha detectat 2 blocs amb moviment (Fig. 12): el bloc A va patir un desplaçament d’uns 3 cm a resultes de treballs de sanejament i voladura, i ara segueix un comportament oscil·latori confinat per les malles de cable de l’obra d’estabilització efectuada; el bloc B va patir un desplaçament d’uns 4 cm en desprendre’s el bloc adjacent, i des d’aleshores ha tingut una progressió cap a la bolcada.

57_04_12_01
Figura 12. Resultats del monitoratge amb escàner làser terrestre (TLS) a la paret de Degotalls de Montserrat, on es detecten blocs amb moviment, i la seva evolució al llarg de campanyes de mesura (dreta).

 

Agraïments

Evidentment, aquests projectes de llarga durada i certa complexitat només han estat possible amb la col·laboració en les diferents tasques de molts companys de l’ICGC, tant dels grups de prevenció de riscos geològics, d’enginyeria geològica i geotècnia, com d’instrumentació de xarxes. Cal citar a Marcel Barberà, Xavier Rodríguez, Jordi Ripoll, Txus Carbonell, Ferran López, Toni Marcè i Àlex Elvira. A tots, gràcies i ànims per seguir. Així mateix, es col·labora en les parts experimentals d’alguns projectes amb la Universitat Politècnica de Catalunya i la Universitat de Barcelona, als quals estenem l’agraïment per les seves contribucions.

Referències

  • Buxó P, Janeras M, Domènech G, Pons J, Prat E, López F (2017). Development of a Rockfall Risk Mitigation Plan in the Montserrat Massif (Central Catalonia, Spain). In: M. Mikoš et al. (eds.), Advancing Culture of Living with Landslides, pp 677-684. DOI 10.1007/978-3-319-53485-5_78.
  • Janeras M, Jara JA, López F, Marcè A, Carbonell T, Elvira A (2016). Development of a wireless sensor network for rock mass deformation monitoring in the Montserrat Massif. In: 3rd Rock Slope Stability conference, Lyon, 131-132.
  • Janeras M, Corominas J, Jara JA, Guinau M, Aguasca A, Blanch X, Paret D, Ferré A, Buxó P (2017a). RocExs 2017 field trip: Rockfall risk management in the Montserrat massif. In: Corominas, Moya, Janeras (Eds.) RocExs 2017: 6th Interndisciplinary Workshop on Rockfall Protection. ISBN: 978-84-946909-4-5, pp 224-261.
  • Janeras M, Jara JA, Royán MJ, Vilaplana JM, Aguasca A, Fàbregas X, Gili JA, Buxó P (2017b). Multi-technique approach to rockfall monitoring in the Montserrat massif (Catalonia, NE Spain). Engineering Geology 219:4–20. DOI:10.1016/j.enggeo.2016.12.010.
  • Marturià J, Mora O, Xifre D, Martinez P, Roca A (2006). DInSAR Techniques versus High Topographic Leveling Surveys: The Subsidence Phenomena in Sallent. In proceedings ECONGEO: 53–57.
  • Marturia J, Ripoll J, Concha A, Barberà M (2010). Monitoring Techniques for Analysing Subsidence: A Basis for Implementing an Early Warning System. In: Land Subsidence, Associated hazards and the role of natural resources development. Proceedings of EISOLS.
  • Mora O, Palà V, Arbiol R, Adell A, Torre M (2007). Medidas de deformación del terreno a vista de satélite. Revista Catalana de Geografia, 4 època, 12 (31). http://www.rcg.cat/articles.php?id=97
  • Rodríguez-Lloveras X, Marturià J, López F, Buxó P, Mucchi L, Gigli G, Fornaciari A, Schna R, Trippi F (2017). Barrio de l’Estació (Sallent), de zona residencial a zona experimental. Monitorización de movimientos del terreno mediante el sistema Wi-GIM. IX Simposio Nacional sobre Taludes y Laderas Inestables, Santander, Juny 2017.