Los grandes deslizamientos volcánicos son uno de los procesos geológicos más devastadores y pueden representar un importante peligro para la población de las zonas volcánicas. Este tipo de deslizamientos puede sobrepasar volúmenes de decenas o incluso centenares de kilómetros cúbicos. En Tenerife, siete grandes deslizamientos han afectado durante los últimos ~6 millones de años la morfología subaérea y submarina de la isla.En este estudio se ha realizado un extenso análisis de los eventos que han formado el valle de "La Orotava" en la parte Norte de Tenerife. El estudio incluye una investigación de campo, ensayos de laboratorio y análisis de estabilidad. En el laboratorio, las propiedades mecánicas de un suelo residual han sido investigadas mediante cortes directos y ensayos triaxiales. Durante el análisis de estabilidad, los resultados de los ensayos de laboratorio han sido incorporados a diferentes tipos de modelos de estabilidad. Finalmente, las condiciones mecánicas de los modelos dos y tres dimensionales han sido estudiados mediante el método de equilibrio límite y métodos de elementos finitos.Los resultados de los análisis revelan que la estabilidad de las laderas volcánicas puede ser reducida debido a diversos factores, como geológicos, morfológicos, climáticos y volcánicos. Los suelos residuales - bastante comunes en Tenerife - pueden haber actuado como superficie de rotura a causa de su débil comportamiento mecánico. Por otra parte, los estrechos y profundos barrancos han definido los límites laterales de los deslizamientos. Además de ello, los acantilados, el clima húmedo y especialmente la constante intrusión de diques, han llevado la ladera a condiciones de estabilidad críticas. Finalmente, una aceleración sísmica causada por un seísmo fuerte y cercano provocó muy probablemente el deslizamiento catastrófico.En Tenerife, se ha observado una relación temporal entre los colapsos de caldera y los grandes deslizamientos, lo que permite suponer que los fuertes terremotos asociados a los colapsos de caldera hayan provocado los deslizamientos. / Large volcanic landslides are one of the most hazardous of geological processes. They have occurred about once every 25 years during the last 500 years, and are a serious risk for the population due to their great volume and mobility. In spite of their destructive potential there are few comprehensive studies analysing large landslides on volcano flanks, and the mechanisms of such mass movements are not yet resolved. Within the last few years, several hypotheses concerning the potential causes of volcanic landslides have been proposed including processes such as dike intrusion, volcanic spreading, hydrothermal alteration, seismic shocks and caldera collapse events.Tenerife exhibits three large subaerial valleys originated by giant flank failures with ages ranging from Upper Pliocene to Middle Pleistocene. The northern submarine flank of the island is characterised by a voluminous apron of landslide debris. The La Orotava valley has been selected for analysis due to the amount of available data concerning its structure and evolution, and has been used as a test site to validate new assumptions that could be applied to other volcanic areas. The site investigation has revealed that the present morphology of the La Orotava valley was formed by two different failures: one in the western sector and the other in the eastern sector. The mechanical stability of the preslide volcano flank was strongly reduced by geologic, morphologic, climatic and volcanological factors which play a fundamental role in the initiation of the landslides. Widespread residual soils (paleosols) might have acted as potential slip surfaces, while deep erosive canyons probably evolved into the lateral limits of the failures. A high coastal cliff and a humid climate have also contributed to the critical stability conditions. The location of the landslide amphitheatre is perpendicular to the active Dorsal rift zone and adjacent to the Las Cañadas caldera, both important influences on the stability of the volcano slopes. On Tenerife, the relationship between large volcanic landslides and vertical caldera collapses is supported by a temporal coincidence of at least two failures with caldera collapse events.The mechanical behaviour of a residual soil sampled in the La Orotava valley has been analysed. Red coloured residual soils are generally located at the top of phonolitic pyroclastic deposits and are proposed as potential slip surfaces due to their very weak behaviour and their flat, homogeneous characteristics. They represent the only planar surface within the succession making up the volcano slopes. Their weak mechanical behaviour is characterised by volumetric collapse during shearing, a substantial reduction of shear strength for high normal stresses, and a significant increase of pore water pressure during undrained loading. The last feature is fundamental to the stability of volcano flanks since it strongly reduces the soil strength. Earthquakes, common processes in active volcanic areas, and saturated conditions can generate high excess pore pressures indicating the importance of regional climate and seismicity. The stability analysis has considered three different mechanisms: 1) ground acceleration due to seismicity - including both tectonic earthquakes and volcano-tectonic seismic shocks produced by caldera collapse; 2) horizontal stress due to dike intrusion, and; 3) vertical shear stress due to caldera collapse. The results indicate that ground acceleration principally decreases the mechanical stability of volcano flanks, enabling failure. Horizontal stresses due to dike intrusion can also influence slope stability, but preferably act as a preparing factor destabilising the slope, and not as a final triggering mechanism. The 3D numerical simulations show the significant effect of deeply incised canyons creating high shear stress at their base. Applying the results to the La Orotava events, the following scenario is assumed: First, deep narrow canyons, weak residual soils, humid climate, coastal cliff and persistent dike intrusion have significantly reduced the mechanical stability of the volcano slope and determined the limits of the failing mass. Then, seismicity generated by the caldera collapse episode at the end of the Guajara cycle at ~0.56 Ma triggered the catastrophic landslides.The results of the mobility analysis show the important influence of water on the runout distances of landslides. Subaqueous drag forces reduce the velocity, while hydroplaning effects strongly increase the runout distance. For Tenerife, the model indicates that a sliding mass can advance great distances, tens of kilometres away from the island, at water depths exceeding 3000 m, as can be observed in the bathymetric data.

[ES] La técnica de "Soil Nailing" es un procedimiento de refuerzo del terreno utilizado continuamente en la estabilización de taludes y cortes del terreno en proyectos de ingeniería geotécnica. Esta técnica se aplica con frecuencia en la ciudad de Quito (Ecuador) para el refuerzo del terreno, mejorando la estabilidad de los taludes, durante el proceso de excavación de varios niveles de sótanos. Estas excavaciones de gran profundidad son habituales en proyectos inmobiliarios importantes de la ciudad, en los que el "Soil Nailing" se emplea con algunas variantes que la ajusten a los recursos constructivos disponibles en el medio. Pese a lo extendido de su uso, esta técnica, que ha resultado ser efectiva para estabilizar las excavaciones durante los procesos constructivos de estructuras de sótano en los suelos de la ciudad de Quito, actualmente dispone de pocas investigaciones locales, ya sean teóricas, numéricas o experimentales, basadas en las propiedades geotécnicas de los suelos volcánicos característicos de la ciudad. Esta Tesis Doctoral que contó con el soporte del Laboratorio de Ingeniería Geotécnica y el Laboratorio de Estructuras del Instituto de Ciencia y Tecnología del Hormigón (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València presenta un estudio experimental y numérico del comportamiento de dos excavaciones reforzadas con la técnica de "Soil Nailing" para la construcción de las estructuras de sótano de dos importantes edificios ubicados en la zona centro-norte de la ciudad de Quito. Tanto el estudio experimental como el numérico se enfocan principalmente en la evolución de las fuerzas de tensión en las barras de acero de los "Soil Nails", el análisis de desplazamientos horizontales de las pantallas y el análisis de asentamientos en el terreno que se encuentra detrás de las pantallas y que fueron inferidos por la construcción de cada nivel de sótano. Como parte del análisis numérico a través de elementos finitos se han considerado diferentes modelos constitutivos de suelo, cuyos parámetros se determinaron detalladamente de acuerdo a los ensayos de laboratorio del estudio de caracterización geotécnica de esta investigación. Por tanto, esta Tesis Doctoral constituye una de las primeras investigaciones completas de la región encaminada a explicar el comportamiento experimental y numérico de excavaciones mediante la técnica de "Soil Nailing" y respaldada con un completo trabajo de caracterización geotécnica, llevado a cabo a propósito como parte de este estudio. / [CA] La tècnica de "Soil Nailing" és un procediment de reforç del terreny utilitzat contínuament en l'estabilització de talussos i talls del terreny en projectes d'enginyeria geotècnica. Esta tècnica s'aplica ben sovint en la ciutat de Quito (Equador) per al reforç del terreny, millorant l'estabilitat dels talussos, durant el procés d'excavació de diversos nivells de soterranis. Estes excavacions de gran profunditat són habituals en projectes immobiliaris importants de la ciutat, en els que el "Soil Nailing" s'empra amb algunes variants que l'ajusten als recursos constructius disponibles en el mig. A pesar d'allò que s'ha estés del seu ús, esta tècnica que ha resultat ser efectiva per a estabilitzar les excavacions durant els processos constructius d'estructures de soterrani en els sòls de la ciutat de Quito, actualment disposa de poques investigacions locals, ja siguen teòriques, numèriques o experimentals basades en les propietats geotècniques dels sòls volcànics característics de la ciutat. Esta Tesi Doctoral que va comptar amb el suport del Laboratori d'Enginyeria Geotècnica i el Laboratori d'Estructures de l'Institut de Ciència i Tecnologia del Formigó (ICITECH) de la Universitat Politècnica de València presenta un estudi experimental i numèric del comportament de dos excavacions reforçades amb la tècnica del "Soil Nailing" per a la construcció de les estructures de soterrani de dos importants edificis ubicats en la zona centre-nord de la ciutat de Quito. Tant l'estudi experimental com el numèric s'enfoquen principalment en l'evolució de les forces de tensió en les barres d'acer dels "Soil Nailing", l'anàlisi de desplaçaments horitzontals de les pantalles i l'anàlisi d'assentaments en el terreny que es troba darrere de les pantalles i que van ser inferits per la construcció de cada nivell de soterrani. Com a part de l'anàlisi numèrica a través d'elements finits s'han considerat diferents models constitutius de sòl, els paràmetres de la qual es van determinar detalladament d'acord amb els assajos de laboratori de l'estudi de caracterització geotècnica d'esta investigació. Per tant, esta Tesi Doctoral constituïx una de les primeres investigacions completes de la regió encaminada a explicar el comportament experimental i numèric d'excavacions per mitjà de la tècnica del "Soil Nailing" i protegida amb un complet treball de caracterització geotècnica, dut a terme a propòsit com a part d'este estudi. / [EN] The "Soil Nailing" technique is a ground reinforcement procedure used consistently to stabilize slopes and land sections in geotechnical engineering projects. This technique is frequently used in the city of Quito (Ecuador) to reinforce the ground and improve slope stability during the excavation process for various underground parking levels. Such deep excavations are common in the city's most important real estate projects, in which "Soil Nailing" is used with different variations that are adjusted in accordance with the construction resources available in the particular environment. Despite its widespread use, this technique which has proven to be so effective in stabilizing excavations during the construction of underground structures in the soils of the city of Quito, currently suffers from a lack of local theoretical, numerical or experimental research based on the geotechnical properties of the city's characteristic soils. This Doctoral Thesis was supported by the Geotechnical Engineering Laboratory and the Structures Laboratory of the Concrete Science and Technology Institute (ICITECH) of the Universitat Politècnica de València. It presents an experimental and numerical study of the behavior of two excavations reinforced with the Soil Nailing technique for the construction of the basement structures of two important buildings located in the north-central area of the city of Quito. Both the experimental and the numerical study focus mainly on the stress of tension forces exerted on the steel bars of the "Soil Nails", analysis of horizontal wall displacements and analysis of settlements of the ground behind the walls, which were induced by the construction of each underground level. As part of the numerical analysis through finite elements, different constitutive soil models were considered, the parameters of which were determined in detail in accordance with laboratory testing from the geotechnical characterization study for this research. This Doctoral Thesis, therefore, constitutes one of the first complete studies in the region aimed at explaining the experimental and numerical behavior of excavations through the Soil Nailing technique, supported by complete geotechnical characterization work which was carried out for the purpose of forming part of this study. / Capa Guachón, VE. (2021). Estudio experimental y numérico del comportamiento de excavaciones ejecutadas mediante la técnica de suelo claveteado (soil nailing) en suelos de la ciudad de Quito (Ecuador) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/164174