AULA 1 FORMAÇÕES GEOLÓGICAS E PROBLEMAS GEOTÉCNICOS
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AS FORMAÇÕES GEOLÓGICAS E OS PROBLEMAS GEOTÉCNICOS:
MOVIMENTOS DE MASSA
SOLOS COLAPSÍVEIS
ADENSAMENTOS
MOVIMENTO DE MASSA
DEFINIÇÃO:
MOVIMENTO DE SOLO, ROCHA, DETRITOS E/OU VEGETAÇÃO AO
LONGO DA VERTENTE SOB A AÇÃO DIRETA DA GRAVIDADE.
OS MOVIMENTOS DE MASSA PODEM SER DE DIVERSOS TIPOS:
ENVOLVEM UMA VARIEDADE DE MATERIAIS E PROCESSOS.
M.M. PODEM SER INDUZIDOS, GERADOS POR ATIVIDADES
ANTRÓPICAS E/OU CONDICIONANTES GEOLÓGICAS !
PRINCIPAL FATOR DEFLAGRADOR: INFILTRAÇÃO DE ÁGUA
(CHUVAS)!
INTRODUÇÃO:
Tipos de movimentos de massa que ocorremcom mais frequência no Brasil:
ESCORREGAMENTOS (SLIDES)
QUEDAS (FALLS)
CORRIDAS (FLOWS)
RASTEJO (CREEP)
CLASSIFICAÇÃO DE DESLIZAMENTOS (AUGUSTO FILHO, 1992)
ESCORREGAMENTOS:
CLASSIFICAÇÃO DOS ESCORREGAMENTOS CONSIDERANDO:
GEOMETRIA E NATUREZA DOS MATERIAIS INSTABILIZADOS.
3 TIPOS:
- ESCORREGAMENTOS ROTACIONAIS OU CIRCULARES.
- ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS OU PLANARES.
- ESCORREGAMENTOS EM CUNHA.
ESCORREGAMENTOS:
ESCORREGAMENTOS ROTACIONAIS OU CIRCULARES: CARACTERIZAM-SE POR UMA
SUPERFÍCIE DE RUPTURA CURVA AO LONGO DA QUAL SE DÁ UM MOVIMENTO
ROTACIONAL DO MACIÇO DE SOLO.
Fenômeno frequente nas encostas do sudeste brasileiro; c/ raio de alcance (E.
Planar).
ESCORREGAMENTOS:
ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS OU PLANARES: CARACTERIZAM-SE POR
SUPERFÍCIES DE RUPTURA PLANAR ASSOCIADAS ÀS HETEROGENEIDADES DOS SOLOS
E ROCHAS QUE REPRESENTAM DESCONTINUIDADES MECÂNICAS E HIDROLÓGICAS.
ESCORREGAMENTOS:
ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS OU PLANARES:
Fenômeno frequente nas encostas serranas
brasileiras associados a um plano de fraqueza
desfavorável à estabilidade (Foliações,
Xistosidades, Fraturas, Falhas, etc);
Geometria: pequena espessura e forma retangular
estreita (comprimento largura)
ESCORREGAMENTOS:
ESCORREGAMENTOS EM CUNHA: CARACTERIZAM-SE PELO DESLOCAMENTO
DE UM PRISMA AO LONGO DO EIXO DE INTERSECÇÃO DE 2 ESTRUTURAS
PLANARES.
Fenômeno frequente em regiões c/ relevo controlado por estruturas
geológicas;
Associados aos maciços rochosos pouco ou muito alterados;
QUEDAS DE BLOCOS:
QUEDAS DE BLOCOS: DEFINE-SE COMO UMA AÇÃO DE QUEDA LIVRE A
PARTIR DE UMA ELEVAÇÃO, COM AUSÊNCIA DE SUPERFÍCIE DE
MOVIMENTAÇÃO.
Fenômeno comum nas escarpas da Serra do Mar;
Em taludes íngremes, blocos e/ou lascas dos maciços rochosos
deslocados pelo intemperismo, caem pela ação da gravidade;
continuando...
Movimento de Blocos Rochosos:
Tombamento (Basculamento):
Movimento de rotação de blocos Rochosos.
Estruturas geológicas (descontinuidades) no maciço rochoso com
grande mergulho.
Rolamento de blocos (matacões):
Mov. de blocos rochosos ao longo de Sup. Inclinadas.
Blocos (matacões) parcialmente imersos em massa terrosa (perda
de apoio)
Desplacamento:
Desprendimento de lascas ou placas de rocha
Xistosidade, Acamamento, etc (variações térmicas ou alívio de tensões).
Movimento de Blocos Rochosos:
CORRIDAS:
CORRIDAS: SÃO FORMAS RÁPIDAS DE ESCOAMENTO DE CARÁTER
ESSENCIALMENTE HIDRODINÂMICO (eventos pluviométricos excepcionais)
PROCESSO DENOMINADO SOLIFLUXÃO: Sr=100% Perda Total do ATRITO
entre as partículas!
Fenômeno comum nas escarpas da Serra do Mar;
Massa deslocada pode atingir grandes distâncias com extrema rapidez:
consequências destrutivas muito maiores que os escorregamentos (Guidicini
& Nieble, 1984; Fernandes & Amaral, 1996; Lopes, 2006).
RASTEJOS:
RASTEJOS: SÃO MOVIMENTOS LENTOS E CONTÍNUOS DE MATERIAL DE
ENCOSTAS COM LIMITES INDEFINIDOS. Deslocamento resultante ao longo do
tempo é mínimo (mm a cm/ano)
Este processo não apresenta uma superfície de ruptura definida (plano de
movimentação);
Evidências de ocorrência: trincas observadas em toda extensão do terreno natural,
que evoluem vagarosamente, degraus de abatimento e árvores ou qq. outro tipo de
marco fixo apresentando inclinações variadas.
FATORES CONDICIONANTES DOS ESCORREGAMENTOS
Por que ocorrem os escorregamentos?
Quando, onde e quais são seus mecanismos?
PREDIÇÃO DA SUSCETIBILIDADE (Varnes, 1978)
Os deslizamentos ocorrem sob a influência de condicionantes NATURAIS, ANTRÓPICOS OU AMBOS.
FATORES CONDICIONANTES DOS ESCORREGAMENTOS E PROCESSOS CORRELATOS DA DINÂMICA AMBIENTAL BRASILEIRA:
Resumidamente:
Características climáticas (Regime Pluviométrico).
Distribuição de materiais no substrato das encostas/taludes (solos, rochas, depósitos, estruturas geológicas,etc).
Características Geomorfológicas: inclinação, amplitude eforma do perfil das encostas (retilíneo, convexo, côncavo).
Regime de águas de superfície e subsuperfície.
Características de Uso e Ocupação do Solo: incluindocobertura vegetal e diferentes formas de intervençãoantrópica das encostas (cortes, aterros, concentração deágua pluvial e servida, etc).
LEVANTAMENTOS DE CAMPO
PRINCIPAIS ASPECTOS A SEREM LEVANTADOS NAS VISTORIAS DECAMPO:
- FORMAÇÕES GEOLÓGICAS;
- PERFIL DE ALTERAÇÃO;
ESTRUTURAS GEOLÓGICAS (FOLIAÇÕES, FRATURAS,ETC);
- INSTABILIDADES EXISTENTES (TIPOS E CARACTERÍSTICAS);
-FEIÇÕES DE MOVIMENTAÇÃO (TRINCAS, DEGRAUS,“EMBARRIGAMENTOS”, ETC);
- SURGÊNCIAS D’ ÁGUA E ZONAS DE SATURAÇÃO;
- GEOMETRIA DO TALUDE/ENCOSTA E PROCESSO DE INSTABILIZAÇÃO;
- TIPO DE COBERTURA VEGETAL;
-INTERFERÊNCIAS ANTRÓPICAS (TERRAPLENAGENS, OBRAS, REDES DEESGOTO E ÁGUA, EDIFICAÇÕES, ETC.)
INTRODUÇÃO
Impacto Ambiental
Perdas de Solo
Assoreamento de Cursos d’Água
Erosão Acelerada pelas Águas
Degradação de 56% dos solos
do mundo
PROCESSOS EROSIVOS BRASIL:
• Segundo PROAM- Instituto Brasileiro de Proteção Ambiental (2005):
Perda Anual: 1 bilhão de m3 de terras férteis.
EROSÃO HÍDRICA
• No Estado de SP 645 municípios
183: Problemas Críticos de EROSÃO! RAVINAS/ VOÇOROCAS
183 municípios paulistas Problemas Críticos de Erosão (Total: 645 municípios)
FONTE: FOLHA DE SÃO PAULO 21/06/2005.
Mapa de Criticidade Estado de São Paulo (Fonte: Tominaga et al., 2009).
3 Mecanismos Básicos do Processo Erosivo (Gray & Sotir, 1996)
TRANSPORTE
DEPOSIÇÃO
DESAGREGAÇÃO
Erosão Hídrica
Parâmetros Controladores dos Processos Erosivos:
PROCESSOS EROSIVOS
EROSIVIDADE DA CHUVA
PROPRIEDADES DO SOLO
CARACTERÍSTICAS DA ENCOSTA
COBERTURA VEGETAL
Erodibilidade dos Solos:
• Segundo Vilar (1987):
•Conclusão:
Bacias Sedimentares
Areia fina e Solos Siltosos
ERODIBILIDADE
DESTACABILIDADE TRANSPORTABILIDADE
FORÇAS DE ATRAÇÃO GRANULOMETRIA
Subsidência e Colapso
RECALQUES
Quando carregados todos os tipos de solos sofrem (em
maior/menor grau) recalques propriedades geotécnicas de
cada solo e intensidade do carregamento.
“Os recalques tendem a cessar ou estabilizar após um certo
período de tempo”
Por exemplo:
Recalques em solos arenosos podem se estabilizar em poucas
horas ou dias.
Recalques em solos argilosos moles tendem a cessar ou
estabilizar somente após algumas décadas (Cintra, 1998).
Subsidência e Colapso
NO BRASIL (ESTADO DE SÃO PAULO): SOLOS C/
CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS PECULIARES QUE MERECEM
ATENÇÃO ESPECIAL EM RELAÇÃO À OCORRÊNCIA DE RECALQUES
DIFERENCIAIS DAS FUNDAÇÕES GRAVE PROBLEMA P/ O
SISTEMA ESTRUTURAL DAS EDIFICAÇÕES (PILARES, VIGAS,
LAJES E ALVENARIA) PRINCIPALMENTE P/ MORADIAS
CONSTRUÍDAS COM FUNDAÇÕES RASAS !
SOLOS COLAPSÍVEIS E SOLOS ARGILOSOS MOLES
SOLOS COLAPSÍVEIS:
SÃO SOLOS QUE, QUANDO SUBMETIDOS A UM DETERMINADO
TIPO DE CARREGAMENTO (POR EX.:PESO DE UMA CONSTRUÇÃO)
E SATURADOS ( Sr) POR INFILTRAÇÃO DE ÁGUA DA CHUVA,
VAZAMENTOS EM REDE DE ÁGUA E DE ESGOTO OU ASCENSÃO DO
LENÇOL FREÁTICO SOFREM UMA ESPÉCIE DE “COLAPSO DA SUA
ESTRUTURA” (V : e), GERANDO RECALQUES REPENTINOS E DE
GRANDES PROPORÇÕES.
RECALQUE = COLAPSO
SOLO = SOLO COLAPSÍVEL (CINTRA, 1995)
SOLOS COLAPSÍVEIS
OS COLAPSOS DE SOLO PODEM OCASIONAR APRECIÁVEIS
TRINCAS E FISSURAS NAS ALVENARIAS DAS CONSTRUÇÕES,
PODENDO CAUSAR SÉRIOS DANOS E COMPROMETIMENTO
ESTRUTURAL NAS EDIFICAÇÕES E SUA POSTERIOR INTERDIÇÃO.
SOLOS COLAPSÍVEIS
OCORRÊNCIA: PARTICULARMENTE NA REGIÃO CENTRO-SUL DO PAÍS
(EM GRANDE PARTE DO ESTADO DE SÃO PAULO).
EXEMPLOS:
ARGILA POROSA VERMELHA DA CIDADE DE SÃO PAULO
SEDIMENTOS CENOZOICOS DO INTERIOR PAULISTA ASSOCIADOS AS
CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS PECULIARES DOS SOLOS ARENOSOS DAS
FORMAÇÕES GEOLÓGICAS DE SUPERFÍCIE DO GRUPO BAURU.
SOLOS COLAPSÍVEIS
INDICATIVOS DE PRESENÇA DE SOLOS COLAPSÍVEIS:
BAIXOS VALORES DO ÍNDICE DE RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO (NSPT <4
golpes);
GRANULOMETRIA ABERTA (AUSÊNCIA DA FRAÇÃO SILTE);
BAIXO GRAU DE SATURAÇÃO (SR <60%)
ALTA POROSIDADE (n >40%)
SOLOS COLAPSÍVEIS
NO CASO PARTICULAR DOS SOLOS COLAPSÍVEIS DO INTERIOR
PAULISTA (ORIGEM: FORMAÇÕES GEOLÓGICAS DO GRUPO BAURU):
SOLOS CONSTITUÍDOS DE AREIA FINA ARGILOSA, VERMELHA OU MARRON
ESCURA;
COM ESTRUTURA BASTANTE POROSA NOS HORIZONTES SUPERFICIAIS;
RESULTADOS DE SPT (SONDAGEM DE SIMPLES RECONHECIMENTO) INDICAM
QUE NOS PRIMEIROS METROS (<6 METROS) O ÍNDICE DE RESISTÊNCIA À
PENETRAÇÃO É MUITO BAIXO (NSPT <4);
NA PROFUNDO, RESULTANDO EM SOLO NÃO SATURADO.
SOLOS COLAPSÍVEIS
NO CASO PARTICULAR DOS SOLOS COLAPSÍVEIS DO INTERIOR
PAULISTA (ORIGEM: FORMAÇÕES GEOLÓGICAS DO GRUPO BAURU):
COMO OCORRE O FENÔMENO DO COLAPSO?
SEGUNDO CINTRA (1998): SÃO 2 OS REQUISITOS BÁSICOS PARA O
DESENVOLVIMENTO DO COLAPSO
UMA ESTRUTURA POROSA ( e);
CONDIÇÃO NÃO SATURADA ( Sr).
MAS, PARA UM SOLO ENTRAR EM COLAPSO 2 CONDIÇÕES BÁSICAS
DEVEM SER ATENDIDAS:
W / Sr + ATUAÇÃO DE SOLICITAÇÃO EXTERNA
PORTANTO:
O FENÔMENO DEVE-SE AO FATO DE A ENTRADA DE ÁGUA NA
ESTRUTURA INSTÁVEL DESSES SOLOS, TENDER A ELIMINAR AS CAUSAS
DO EQUILÍBRIO (PEQUENA CIMENTAÇÃO INTERPARTÍCULAS, COESÃO
APARENTE OCASIONADA PELA CAPILARIDADE), PROVOCANDO UM
COLAPSO DA ESTRUTURA DO SOLO!
SOLOS ARGILOSOS MOLES/ SOLOS COMPRESSÍVEIS:
FUNDAÇÕES DIRETAS OU RASAS: SÃO ELEMENTOS QUE NÃO
APRESENTAM COMPORTAMENTO SATISFATÓRIO, EM TERMOS DE
SEGURANÇA PRINCIPALMENTE, QUANDO CONSTRUÍDOS SOBRE SOLOS
ARGILOSOS MOLES DEVIDO À POSSIBILIDADE DE OCORRÊNCIA DE
RECALQUES DIFERENCIAIS EXCESSIVOS E O COMPROMETIMENTO
ESTRUTURAL DA EDIFICAÇÃO.
OBS: NÃO RECOMENDA-SE CONSTRUIR FUND. RASAS EM CAMADAS APOIADAS
SOBRE SOLOS ARGILOSOS MOLES !
SOLOS ARGILOSOS MOLES/ SOLOS COMPRESSÍVEIS:
CASOS TÍPICOS DE FUNDAÇÕES RASAS CONSTRUÍDAS EM TERRENOS
CONSTITUÍDOS POR SOLOS ARGILOSOS MOLES: EDIFICAÇÕES
SITUADAS AO LONGO DA ORLA DE SANTOS-SP (CONSTRUÇÕES DA
DÉCADA DE 70).
SOLOS ARGILOSOS MOLES/ SOLOS COMPRESSÍVEIS:
RECALQUE DIFERENCIAL: É DEFINIDO PELO DESLOCAMENTO
VERTICAL DESCENDENTE DE UM ELEMENTO DE FUNDAÇÃO. A
DIFERENÇA ENTRE OS RECALQUES DE 2 ELEMENTOS DE FUNDAÇÃO
DENOMINA-SE RECALQUE DIFERENCIAL. O RECALQUE DIFERENCIAL
IMPÕE DISTORÇÕES AOS ELEMENTOS ESTRUTURAIS DAS EDIFICAÇÕES
DE TAL FORMA QUE, DEPENDENDO DE SUA MAGNITUDE, PODERÃO
GERAR FISSURAS E TRINCAS NAS MESMAS.
COMO OCORRE O FENÔMENO DA SUBSIDÊNCIA OU ADENSAMENTO?
SUBSIDÊNCIA OU ADENSAMENTO: DIMINUIÇÃO DE VOLUME DOS
SOLOS SOB A AÇÃO DE CARGAS APLICADAS.
OS RECALQUES OCORREM PELA EXPULSÃO DA ÁGUA DO INTERIOR
DOS VAZIOS (POROS) DOS SOLOS SATURADOS.
A EVOLUÇÃO DO ADENSAMENTO (RECALQUE) COM O TEMPO IRÁ
DEPENDER DO TIPO DE SOLO.
EXEMPLO: QUANDO DA APLICAÇÃO DE CARGAS
-EM SOLOS ARENOSOS SATURADOS: K, ADENSAMENTO OCORRE
RAPIDAMENTE (FÁCIL DRENAGEM DA ÁGUA INTERSTICIAL).
- EM SOLOS ARGILOSOS SATURADOS: K, ADENSAMENTO OCORRE
LENTAMENTE ( MAGNITUDE DOS RECALQUES COM O TEMPO).
SUBSIDÊNCIA E COLAPSO: origem e exemplos
Processos comuns e naturais em áreas cársticas
Definição segundo Castro (2008):
“ Subsidência: processo caracterizado pelo afundamento da
superfície de um terreno em relação às áreas circunvizinhas.
A subsidência fenômenos geológicos
(dissolução, erosão, compactação do material de superfície,
falhamentos verticais, terremotos e vulcanismo).
Subsidência Exógenas: fenômeno vinculado a uma exploração
intensa dos recursos do subsolo.
OBS: A subsidência pode aparecer com frequência em regiões
densamente povoadas e de elevado nível de desenvolvimento.”
SUBSIDÊNCIA E COLAPSO: TERRENOS CÁRSTICOS
Exemplo Típico: Cajamar (SP), em 1986 teve casas e ruas
destruídas por um colapso de carste coberto por solo.
CARSTE: É UM TERRENO COM HIDROLOGIA E FORMAS DE RELEVO
DISTINTAS QUE SURGE DA COMBINAÇÃO DE ALTA SOLUBILIDADE DE
CERTAS ROCHAS E O GRANDE DESENVOLVIMENTO DE POROSIDADE.
O CARSTE DEPENDE DA PRESENÇA DA ROCHA SOLÚVEL (ROCHAS
CARBONÁTICAS) + ÁGUA ÁCIDA (RICA EM CO2) + CONDIÇÕES
TOPOGRÁFICAS (DESNÍVEL DO TERRENO).
OBS: Embora normalmente a subsidência ocorra de forma gradual,
pode também ocorrer de forma brusca e repentina!
COLAPSO DO SOLO: Quando a subsidência do solo ocorre de forma
aguda.
Terrenos Cársticos
No mundo cerca de 12,5% de áreas continentais ocupadas por
rochas carbonáticas que podem formar terrenos cársticos!
No Brasil menor percentual (3%) e no Estado de SP (1,5%):
em áreas pouco ocupadas pela população (áreas naturais ou
rurais).
Portanto, redução do risco de desastres com subsidências e
colapsos devido à ocupação.
Preocupação: expansão da ocupação e das próprias áreas
urbanas nas últimas décadas!