Modelación mediante elementos finitos para el deslizamiento de El Forn del Canillo, Andorra

Abstract

L’esllavissada del Forn de Canillo és una de les més grans del Pirineu amb un volum mobilitzat de 360 Mm3. L’esllavissada és inactiva en la seva gran part, excepte en dues zones. En una d'elles s'ha centrat aquest treball; es tracta del lliscament o lòbul de Cal Ponet -Cal Borronet, amb una velocitat mitjana d'entre 2-4 cm per any i amb un volum mobilitzat de 1,15 Mm3. Malgrat la seva petita velocitat, el lliscament causa regularment danys a una carretera i a un túnel. Per aquest motiu, el desplaçament i la piezometría s'han monitorat des de l'any 2005. El sistema d'auscultació s'ha anat completant amb el temps i s'ha pogut traçar un perfil geològic prou complet. Un aspecte clau en la previsió de la mobilitat i del risc de les esllavissades és obtenir els paràmetres resistents del terreny de manera realista, en particular, de l'angle de fricció residual. Freixa (2021) va realitzar una anàlisi retrospectiva mitjançant el mètode d'equilibri límit, amb un coneixement limitat del flux d'aigua en el lliscament, i va obtenir un rang de valors d'aquest angle entre 27 i 31°. L'objectiu essencial d'aquest treball ha estat aprofundir en el coneixement del comportament del lliscament. Per a això, s'ha aprofitat el registre més llarg de l'auscultació, i de mostres de nous sondejos. S'han realitzat diversos assajos de laboratori per a caracteritzar el material de la superfície de ruptura; en particular, assajos de tall anul·lar i directe per a determinar l'angle de fricció residual. Es van obtenir valors de 14-15  amb el tall anul·lar, i de 35 amb el tall directe, utilitzant diferents fraccions del material. El nucli d'aquest treball ha estat el modelatge del flux d'aigua en el lliscament i de l'estabilitat del lliscament.

El Forn de Canillo landslide is one of the largest landslides in the Pyrenees with a mobilised volume of 360 Mm3. The landslide is largely inactive, except in two areas. One of these is the Cal Ponet-Cal Borronet landslide or lobe, with an average velocity of 2-4 cm per year and a mobilised volume of 1.15 Mm3. Despite its low velocity, the landslide regularly causes damage to a road and a water tunnel. For this reason, displacement and piezometry have been monitored since 2005. The monitoring system has been completed over time and a sufficiently complete geological profile has been drawn up. A key aspect in forecasting the mobility and risk of landslides is to obtain realistic soil strength parameters, in particular the angle of residual friction of the failure surface. Freixa (2021) performed a stability back-analysis using the limit equilibrium method, with a limited knowledge of the water flow in the landslide, and obtained a range of values for this angle between 27 and 31°. The main objective of this work has been to deepen the knowledge of the behaviour of the landslide. To this end, the longer auscultation record and samples from new boreholes have been used. Various laboratory tests have been carried out to characterise the material of the rupture surface; in particular, annular and direct shear tests to determine the residual friction angle. Values of 14-15º were obtained with the annular test and 35º with the direct test, using different fractions of the material. The core of this work has been the modelling of the water flow in the landslide and the stability of the landslide. The flow pattern observed in the field is indeed complex, and is considerably affected by the geometry and low permeability of the material of the failure surface (or band), by several large water surges and by the water tunnel through the landslide.

El deslizamiento de El Forn de Canillo es uno de los deslizamientos más grandes del Pirineo con un volumen movilizado de 360 Mm3. El deslizamiento es inactivo en su gran parte, salvo en dos zonas. En una de ellas se ha centrado este trabajo; se trata del deslizamiento o lóbulo de Cal Ponet -Cal Borronet, con una velocidad media de entre 2-4 cm por año y con un volumen movilizado de 1,15 Mm3. A pesar de su pequeña velocidad, el deslizamiento causa regularmente daños a una carretera y a un túnel. Por este motivo, el desplazamiento y la piezometría se han monitorizado desde el año 2005. El sistema de auscultación se ha ido completando con el tiempo y se ha podido trazar un perfil geológico suficientemente completo. Un aspecto clave en la previsión de la movilidad y del riesgo del deslizamiento es obtener los parámetros resistentes del terreno de forma realista, en particular, del ángulo de fricción residual. Freixa (2021) realizó un análisis retrospectivo mediante el método de equilibrio límite, con un conocimiento limitado del flujo de agua en el deslizamiento, y obtuvo un rango de valores de este ángulo entre 27 y 31°. El objetivo esencial de este trabajo ha sido profundizar en el conocimiento del comportamiento del deslizamiento. Para ello, se ha aprovechado el registro más largo de la auscultación, y de muestras de nuevos sondeos. Se han realizado diversos ensayos de laboratorio para caracterizar el material de la superficie de rotura; en particular, ensayos de corte anular y directo para determinar el ángulo de fricción residual. Se obtuvieron valores de 14-15º, con el corte anular, y de 35º con el corte directo, utilizando diferentes fracciones del material. El núcleo de este trabajo ha sido la modelación del flujo de agua en el deslizamiento y de la estabilidad del deslizamiento.