En la playa, si estás de pie sobre la arena mojada y das pequeños golpecitos con los pies, a veces la arena, que parecía firme, se ablanda de repente y los pies se hunden de golpe. Cuando este pequeño fenómeno se produce durante un gran terremoto, puede convertirse en un desastre aterrador, con edificios enteros que se inclinan y tuberías subterráneas de alcantarillado que salen a la superficie. Es lo que se conoce como «licuefacción del suelo (Soil Liquefaction)».
En términos sencillos, la licuefacción es el fenómeno por el cual un terreno de arena suelta saturado de agua se comporta momentáneamente como un líquido al sufrir una sacudida intensa, como la de un terremoto. La investigación a fondo del fenómeno comenzó cuando se difundieron ampliamente las imágenes de edificios de apartamentos que habían quedado tumbados de lado sin desmoronarse durante el terremoto de Niigata, en Japón, en 1964. En Corea del Sur también se confirmaron por primera vez indicios claros durante el terremoto de Pohang de 2017.
Este artículo explica de forma sencilla qué es la licuefacción, cómo se produce, en qué condiciones del terreno es más probable, qué daños ha causado en casos reales y qué medidas se pueden tomar para prevenirla.
Cómo se produce la licuefacción del suelo y cómo prepararse
¿Qué es la licuefacción del suelo?
El suelo que pisamos parece una masa sólida, pero en realidad está formado por innumerables partículas que se tocan y se apoyan unas en otras. Los huecos entre las partículas contienen aire o agua. Por debajo del nivel freático, la mayoría de esos huecos están llenos de agua. Este suelo puede soportar el peso de un edificio porque las partículas están firmemente encajadas entre sí y se reparten la carga.
Cuando un terremoto sacude rápidamente el suelo de un lado a otro, las partículas pierden ese encaje. Si se separan y quedan en un estado parecido al de partículas flotando en el agua, el suelo deja de soportar el peso como un sólido y se vuelve blando como el lodo. Cuando cesa la sacudida y el agua drena, el suelo recupera su firmeza. Para entonces, los edificios y las carreteras que se asientan sobre él ya se han inclinado o hundido.
Cómo llega el suelo a comportarse como un líquido
Para entender la licuefacción hay que fijarse en la presión del agua atrapada entre las partículas, denominada presión intersticial del agua (Pore Water Pressure). En condiciones normales, el contacto entre las partículas soporta la mayor parte del peso que actúa desde arriba y el agua solo soporta una parte. La fuerza que realmente se transmiten unas partículas a otras se denomina esfuerzo efectivo del suelo (Effective Stress).
Cuando se produce un terremoto, las partículas dispuestas de forma suelta se sacuden y tienden a compactarse. Pero la sacudida es tan rápida que el agua no tiene tiempo de salir de los huecos. Toda la fuerza que ejercen las partículas se transfiere al agua y su presión aumenta progresivamente. En cuanto la presión del agua casi iguala la carga que actúa desde arriba, las partículas dejan de estar encajadas, el esfuerzo efectivo se aproxima a 0 y el suelo pasa a comportarse como un líquido.
Al aumentar la presión, el agua y la arena pueden salir a chorros por las grietas del terreno. Este fenómeno se conoce como surgencia de arena (Sand Boil). Si después de un terremoto aparecen montículos de arena con aspecto de pequeños volcanes en campos de cultivo o terrenos baldíos, son prueba de que debajo se produjo licuefacción.
Terrenos propensos a la licuefacción
La licuefacción solo se produce en determinados terrenos. Cuantas más de las siguientes condiciones coincidan, mayor será el riesgo.
- Terreno de arena suelta (Loose Sand). Las partículas están poco juntas, por lo que se compactan fácilmente al sacudirse y elevan la presión del agua. Los suelos con partículas que se adhieren entre sí, como la arcilla, son relativamente menos propensos a la licuefacción.
- Nivel freático poco profundo (Shallow Groundwater). Como los huecos del subsuelo deben estar llenos de agua, el riesgo aumenta cuanto más cerca de la superficie se encuentra el agua subterránea.
- Terrenos ganados al mar y riberas (Reclaimed Land and Riverbanks). Los terrenos ganados al mar mediante relleno y las llanuras donde se acumula la arena transportada por los ríos suelen ser de formación reciente y estar menos compactados.
- Sacudidas intensas y prolongadas (Strong and Long Shaking). Cuanto más intensa y prolongada sea la sacudida, más tiempo tendrá el agua para acumular presión.
Durante el terremoto de Niigata de 1964, varios edificios de apartamentos construidos sobre terreno arenoso junto al río se inclinaron considerablemente. Ese mismo año, durante el terremoto de Alaska, en Estados Unidos, hubo deslizamientos y hundimientos del terreno en zonas costeras. Durante el gran terremoto del este de Japón de 2011 se produjo licuefacción en diversos puntos de los terrenos ganados al mar en la bahía de Tokio. Ese mismo año, durante el terremoto de Christchurch, en Nueva Zelanda, el fenómeno se produjo en distintos puntos de la ciudad, especialmente en el este, y dañó muchas viviendas y carreteras. En el terremoto de Pohang de 2017 también se hallaron rastros de surgencias en campos de cultivo cercanos al epicentro, lo que confirmó que Corea del Sur también está expuesta a este riesgo.
Medidas para reducir los daños por licuefacción
Como es imposible impedir los terremotos, para reducir los daños por licuefacción es fundamental reforzar el terreno de antemano y construir los edificios de manera adecuada.
(1) Identificar las zonas de riesgo
Los sondeos permiten determinar el tipo de suelo, su firmeza y la profundidad del agua subterránea para estimar de antemano el riesgo de licuefacción. Desde el terremoto de Pohang, Corea del Sur también elabora y publica mapas regionales de riesgo de licuefacción.
(2) Compactar el terreno
Al compactar la arena suelta con vibraciones o con pesas, las partículas dejan de desplazarse con facilidad. También se emplean métodos que consisten en mezclar el suelo con materiales como el cemento para endurecerlo.
(3) Facilitar el drenaje del agua
La instalación de columnas de grava o elementos de drenaje en el subsuelo permite disipar rápidamente el exceso de presión del agua que se genera durante la sacudida y puede retrasar la licuefacción.
(4) Apoyar el edificio sobre cimientos profundos
Si se hincan pilotes hasta un estrato profundo y firme donde no se produce licuefacción, estos sostienen el edificio y reducen considerablemente el riesgo de que se incline aunque se ablande el terreno de arriba.
La licuefacción muestra que incluso el suelo que damos por firme puede comportarse como el agua en un instante si se dan las condiciones adecuadas. Incluso en lugares donde los terremotos son poco frecuentes, es posible reducir considerablemente los daños si se identifican de antemano los terrenos de riesgo, como los ganados al mar y las riberas, y se toman medidas.
Conocer de qué está hecho el suelo bajo nuestros pies es el primer paso para construir una ciudad resistente a los terremotos.
