EDUARDO DA SILVA CARMO - ENGENHARIA CIVILcivil.uefs.br/DOCUMENTOS/EDUARDO DA SILVA CARMO.pdf · e...
116
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA CIVIL EDUARDO DA SILVA CARMO Análise da Estabilidade de um Talude de Corte da BR-110: Estudo de Caso Feira de Santana – Bahia 2009
Transcript of EDUARDO DA SILVA CARMO - ENGENHARIA CIVILcivil.uefs.br/DOCUMENTOS/EDUARDO DA SILVA CARMO.pdf · e...
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
EDUARDO DA SILVA CARMO
Análise da Estabilidade de um Talude de Corte da BR-110: Estudo de Caso
Feira de Santana – Bahia
2009
Eduardo da Silva Carmo
ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE UM TALUDE DE CORTE DA BR-110:
ESTUDO DE CASO
Monografia apresentada à disciplina Projeto
Final II do Curso de Engenharia Civil, da
Universidade Estadual de Feira de Santana
como parte dos requisitos para conclusão do
Curso de Engenharia Civil.
Orientadora: Profa. D.Sc. Maria do Socorro
Costa São Mateus.
Feira de Santana – Bahia
2009
EDUARDO DA SILVA CARMO
Análise da Estabilidade de um Talude de Corte da BR-110: Estudo de Caso
Trabalho Final de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil através da
disciplina Projeto Final II da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS)
como requisito para aquisição do grau de bacharel em engenharia civil.
Feira de Santana, 27 de março de 2009.
________________________________________________________
Profa. D.Sc. Maria do Socorro Costa São Mateus
Universidade Estadual de Feira de Santana
_________________________________________________________
Prof. D. Sc. Carlos César Uchôa de Lima
Universidade Estadual de Feira de Santana
_________________________________________________________
Prof. M. Sc. Areobaldo Oliveira Aflitos
Universidade Estadual de Feira de Santana
AGRADECIMENTOS
Este trabalho só foi possível de ser realizado devido a colaboração de uma gama de
pessoas, para tanto parece ser algo multidisciplinar, acredito que seja isto que
encontrarei ao sair da Universidade, um mundo heterogêneo onde as soluções da
Engenharia não passa apenas pelo crivo do Engenheiro, mas devido a
multidisciplinaridade dos aspectos envolvidos, das diversas áreas científicas
atuantes no mundo moderno. Por tanto, não poderia deixar de registrar meus
agradecimentos a:
Minha orientadora, Maria do Socorro, pela competente orientação, gloriosa
paciência, dedicação, esmero e sobre tudo, ética em todas as ações tomadas.
Técnico em Solos Jorge, pela preciosa contribuição na realização dos ensaios de
caracterização de solo.
Minha família, na pessoa de meus pais, Marina e Osvaldo, pela disciplina, correção
e por acreditar sempre na capacidade daqueles que agem com respeito e
honestidade.
Minha Noiva Júlia, por estar sempre ao meu lado, me apoiando em todos os
momentos e sempre me incentivando a prosseguir.
A Petróleo Brasileiro S.A. (Petrobras), por permitir fazer uso de dados de sondagem
do local e também por ter proporcionado a escolha do caso estudado.
Aos professores Areobaldo e Carlos Uchôa, pela presteza e atenção nas consultas
realizadas.
A Deus, que permitiu a chega, vivência e partida.
Dedico este trabalho a todos aqueles
que participaram de forma direta e
indireta, contribuindo da melhor
forma possível para que o ser
humano tenha o direito de evoluir
psicologicamente e cientificamente.
RESUMO
Este trabalho analisou os mecanismos de instabilização de um talude de corte na
BR-110, próximo ao município de São Sebastião-Ba. No topo do talude está situado
o poço da Petrobrás – TQIA-05, de injeção da água proveniente do processo de
tratamento primário de petróleo. Procurou-se identificar os fatores responsáveis pela
instabilização do talude em estudo, a partir das sondagens existentes, visita ao local
e coleta de amostra deformada para ensaios de caracterização. Paralelamente,
buscou-se na literatura, rever as principais características e fatores que influenciam
na estabilidade de taludes naturais e artificiais. O talude estudado é composto por
solo tipo massapé e possui 23 metros de altura. Os parâmetros de resistência
adotados foram obtidos de Simões (1991) e os dados de umidade e massa
específica foram determinados “in situ”. A análise da estabilidade foi realizada,
utilizando-se os métodos de Bishop Simplificado e Hoek & Bray. Os resultados
mostraram que as superfícies potenciais de ruptura são circulares com os fatores de
segurança - FS variando entre 0,98 e 1,04. Em função das análises, foram propostas
as seguintes soluções: Aplicação de drenos sub-horizontais, medidas de controle do
fluxo de água superficiais e retirada de material escoado. Este estudo buscou,
obviamente, soluções que otimizassem a aplicação de recursos destinados a obras
de contenção de massas instáveis e de drenagem, de forma a garantir a viabilidade
das ações tomadas.
Palavras Chaves: Estabilidade de Talude, Escorregamento, BR-110
ABSTRACT
This work has studied the mechanisms of the instabilization process of a slope at
BR-110, near São Sebastião city, Bahia. At the top of the slope there is a water
injection well injection of water from primary process of treatment of oil (TQIA-05) of
Petrobras Company. This study identified the responsible factors for the
instabilization process, in the studied case, from existed field investigations, local visit
and soil disturbed sampling to the characterization tests in laboratory. Besides, the
main characteristics and factors that influence the natural and artificial slope stability
were reviewed. The analysis accured in a massapê soil slope with 23 meters height.
The adopted shear parameters were from Simões (1991) thesis and the soil moisture
and specific weight were obtained “in situ”. Simplified Bishop and Hoek & Bray
methods were used to the slope stability analysis and the results have shown
rotational surface to landslides with safety factor varying from 0,94 to 1,04. From the
results, some kinds of solutions were proposed like: application of drains sub –
horizontal measures of control flow of water surface and withdrawal of material
disposed. This study applies, obviously, solutions that allowed an optimizated
application of the resources to containment works of unstable soil masses and
drainage, guaranteeing the viability of the actions.
Keywords: Slope Stability, Landslide, Slope at BR-110
LISTA DE FIGURAS
Figura 5.1 – Fluxograma dos movimentos de Massa (GUIDICINI E NIEBLE, 1984) 21
Figura 5.2 – Classificação dos movimentos de Massa por Freire ............................. 22
Figura 5.3 – Dois casos teóricos de escoamento rotacional ..................................... 24
Figura 6.1 – Método Sueco ou das lamelas (MASSAD, 2003) .................................. 36
Figura 6.2 – Forças na lamela genérica (MASSAD, 2003) ........................................ 36
Figura 6.3 – Lamela de Fellenius (MASSAD, 2003) .................................................. 39
Figura 6.4 – Lamelas de Bishop (MASSAD, 2003) ................................................... 40
Figura 6.5 – Talude infinito: rede de fluxo paralela do talude (MASSAD, 2003)........ 41
Figura 6.6 – Talude infinito, lamela genérica (MASSAD, 2003) ................................ 43
Figura 6.7 – Ábacos de Hoek e Bray ......................................................................... 46
Figura 7.1 – Esquema de drenagem profunda .......................................................... 50
Figura 7.2 – Muro de gravidade ................................................................................ 53
Figura 7.3 – Esquema em perfil de muro tipo “gravidade”......................................... 54
Figura 7.4 – Muro atirantado ..................................................................................... 54
Figura 7.5 – Esquema de muro de Flexão Simples e com Contra-Fortes ................. 55
Figura 7.6 – Muro gabião .......................................................................................... 57
Figura 7.7 – Esquema de um reforço em crib-wall .................................................... 57
Figura 7.8 – Exemplo de aplicação de cortina atirantada .......................................... 58
Figura 7.9 – Exemplo de cortina atirantada ............................................................... 59
Figura 7.10 – Aspecto do solo grampeado em fase de conclusão ............................ 61
Figura 7.11 – Foto ilustrativa de concreto projetado ................................................ 61
Figura 7.12 – Início de construção de muro de pneus .............................................. 64
Figura 7.13 – Resultado final da construção de muro de pneus ............................... 65
Figura 7.14 – Sistema radicular de Brachiara Decubens atuando no solo do talude
estudado.................................................................................................................... 67
Figura 8.1 – Inserção de inclinômetro ....................................................................... 69
Figura 8.2 – Caixa de proteção e tampa do tubo de acesso do inclinômetro ............ 69
Figura 8.3 – Esquema de instalação de Piezômetro ................................................. 70
Figura 8.4 – Esquema de Piezômetro Pneumático ................................................... 71
Figura 8.5 – Piezômetro Pneumático do IPT ............................................................. 71
Figura 9.1 – Talude à esquerda ................................................................................ 72
Figura 9.2 – Vista superior do talude ......................................................................... 73
Figura 9.3 – Perfil do talude ...................................................................................... 74
Figura 9.4 – Dreno do muro de arrimo ...................................................................... 74
Figura 9.5 – Manilha de concreto .............................................................................. 74
Figura 9.6 – Cobertura Vegetal ................................................................................. 75
Figura 9.7 – Muro de arrimo tombado ....................................................................... 75
Figura 9.8 – Abatimento em topo do Talude ............................................................. 76
Figura 9.9 – Perfil das trincas no topo do talude ....................................................... 76
Figura 9.10 – Berma com presença de escorregamento........................................... 77
Figura 10.1 – Foto retirada em momento de Chuva .................................................. 84
Figura 10.2 – Trinca de tração no topo do talude próximo a borda ........................... 84
Figura 10.3 – Perfil demonstrando diferentes camadas ............................................ 85
Figura 10.4 – Muro de arrimo rompido ...................................................................... 85
Figura 10.5 – Massa rompida escorregada e sobreposta ao muro de arrimo ........... 85
Figura 10.6 – Perfil do talude estudado ..................................................................... 89
LISTA DE TABELAS
Tabela 5.1 – Resultado da Análise Química do Massapé ......................................... 31
Tabela 5.2 – Identificação de Avaliação Quantitativa dos Minerais Argílicos
Existentes nos Massapês .......................................................................................... 33
Tabela 5.3 – Critérios para Predição de Potencial de Expansão .............................. 34
Tabela 6.1 – Métodos de cálculo de fator de segurança e suas fórmulas ................. 47
Tabela 6.2 – Utilização de modelos matemáticos NBR-11682 .................................. 47
Tabela 7.1 – Variáveis dos instrumentos do concreto projetado ............................... 62
Tabela 9.1 – Composição mineralógica semi-quantitativa da fração argila dos
massapês da formação São Sebastião (SIMÕES, 1991) .......................................... 80
Tabela 9.2 - Composição mineralógica semi-quantitativa da fração argila dos sedimentos
granulares (areia silto argilosa) da formação São Sebastião (SIMÕES, 1991) .................. 81
Tabela 9.3 - Granulometria: solo Formação São Sebastião (Simões, 1991)............. 81
Tabela 9.4 - Peso específico dos grãos e limites de consistência determinados por
Simões (1991): solo Formação São Sebastião ......................................................... 81
Tabela 9.5 - Parâmetros de resistência ao cisalhamento dos sedimentos da Formação São
Sebastião determinados por Simões (1991) ................................................................... 82
Tabela 9.6 - Parâmetros de resistência de pico determinados por Simões (1991):
solo Formação São Sebastião .................................................................................. 83
Tabela 9.7 - Parâmetros de resistência residual determinados por Simões (1991):
solo Formação São Sebastião .................................................................................. 83
Tabela 10.1 - Peso específico dos grãos e limites de consistência determinados em
laboratório: solo do talude ......................................................................................... 87
Tabela 10.2 – Granulometria do solo coletado no topo e berma do talude ............... 87
Tabela 10.3 – Parâmetros geotécnicos adotados para o talude ............................... 90
Tabela 11.1 – Fatores de segurança encontrados para o talude estudado............... 91
LISTA DE SIMBOLOS
F = coeficiente de segurança para cálculo de estabilidade de taludes
s = resistência ao cisalhamento do solo
τ = tensão cisalhante do solo
c‟ = coesão
б = tensão efetiva normal
ф’ = ângulo de atrito
T = fração da resistência total ao cisalhamento
l = comprimento de base de uma lamela genérica
N = força normal atuante na base da lamela
E e X = forças atuantes nas faces verticais das lamelas
P = peso próprio do material
R = raio da superfície de ruptura
U = resultante das pressões neutras atuantes na superfície de ruptura
u = pressão neutra ao longo da superfície de ruptura
∆x = comprimento perpendicular entre os dois lados da lamela
γo = peso específico da água
H = algura da camada de solo
α = ângulo de inclinação do talude
i = gradiente hidráulico
N = número de estabilidade de Taylor
B = parâmetro de pressão neutra
kcal/kg = quilocaloria por quilograma
kN/m³ = quilo Newton por metro cúbico
11
SUMÁRIO
1 Introdução .................................................................................................... 14
2 Objetivos ...................................................................................................... 17
2.1 Objetivo Geral............................................................................................... 17
2.2 Objetivos Específicos .................................................................................. 17
3 Estratégia Metodológica ............................................................................... 18
4 Justificativa ................................................................................................... 19
5 Movimentos de Massas ................................................................................ 20
5.1 Movimentos de Massas: Classificação ......................................................... 20
5.1.1 Escoamentos ................................................................................................ 23
5.1.2 Escorregamentos ......................................................................................... 24
5.1.3 Subsidências ................................................................................................ 26
5.2 Fatores que afetam a estabilidade de Taludes ............................................. 26
5.3 O massapê ................................................................................................... 30
6 Métodos para Avaliação da Estabilidade de Taludes ................................... 35
6.1 Métodos Fellenius ........................................................................................ 38
6.2 Métodos Bishop Simplificado ....................................................................... 40
6.3 Métodos de Taludes Infinitos ........................................................................ 41
6.4 Métodos de Hoek e Bray .............................................................................. 44
7 Técnicas utilizadas na solução de taludes instáveis..................................... 48
7.1 Mudança na Geometria do Talude ............................................................... 49
7.2 Drenagem de Água Subterrânea .................................................................. 50
7.3 Reforço do Maciço ........................................................................................ 51
7.3.1 Muros ........................................................................................................... 52
7.3.2 Muros de Gravidade ..................................................................................... 53
7.3.3 Muros atirandados ........................................................................................ 54
12
7.3.4 Muros de flexão ............................................................................................ 55
7.3.5 Muros de contrafortes ................................................................................... 55
7.3.6 Muros de mistos ........................................................................................... 56
7.3.7 Muros de gabiões ......................................................................................... 56
7.3.8 “Crib-wall” ..................................................................................................... 57
7.3.9 Cortinas Atirantada ....................................................................................... 58
7.3.10 Solo grampeado ........................................................................................... 59
7.3.11 Concreto Projetado ....................................................................................... 61
7.3.12 Uso de Pneus ............................................................................................... 64
7.4 Cobertura Vegetal ........................................................................................ 65
7.4.1 Efeitos do Desmatamento ...................................................................................... 67
8 Monitoramento e Controle dos Movimentos de Massa ................................. 68
8.1 Inclinômetros ................................................................................................ 69
8.2 Piezômetros.................................................................................................. 70
9 Local do estudo ............................................................................................ 72
9.1 Descrição Geral ............................................................................................ 72
9.2 Descrição do Talude estudado ..................................................................... 73
9.3 Origem, formação e evolução da Bacia Sedimentar onde está inserido o
estudo ....................................................................................................................... 77
9.4 Mineralogia e caracterização do solo da região ........................................... 80
9.5 Parâmetros de resistência dos solos da região ............................................ 81
10 Análise da estabilidade do Talude ................................................................ 84
10.1 Informações geotécnicas utilizadas e análise .............................................. 86
10.2 Avaliação da estabilidade do talude ............................................................. 89
11 Resultados e análises .................................................................................. 91
12 Conclusão .................................................................................................... 94
Referências .................................................................................................. 97
13
Anexo A ....................................................................................................... 99
Anexo B ...................................................................................................... 100
Anexo C ...................................................................................................... 109
14
1 INTRODUÇÃO
A natureza interage diretamente com as obras de terra. Na verdade, as obras
de terra modelam e dão diferentes formas à natureza. Atividades em áreas não
planas requerem além de desmatamentos, cortes de encostas, alteração em áreas
que servirão como fundações de aterros e desvios dos cursos d‟água natural, etc.
Tais ações rompem o equilíbrio natural, daí a necessidade de medidas que
mantenham o equilíbrio das massas de terras movimentadas. Sem dúvida, essa
susceptibilidade ao desequilíbrio será tanto maior quanto maior a pluviosidade local,
quanto mais acidentado o relevo e maior o ângulo de inclinação dos taludes, bem
como quanto mais atuantes e dinâmicos forem os processos geomorfológicos de
formação do relevo.
Sob o nome genérico de taludes compreendem-se quaisquer superfícies
inclinadas que limitam um maciço de terra, de rocha ou de terra e rocha. Podem ser
naturais, caso das encostas, ou artificiais, como os taludes de cortes e aterros
(CAPUTO, 1987).
Devido à inclinação, uma componente da gravidade tenderá a mover o solo
para baixo. Esse movimento caracteriza o deslizamento de massa, que será
classificado de acordo com as características.
Ressalta-se que na análise de taludes naturais ou artificiais prevalece mais a
“probabilidade” do que a certeza. E “a Engenharia de Fundações e Obras de Terra
não é uma Ciência Exata: riscos são inerentes a toda e qualquer atividade que
envolva fenômenos ou materiais da Natureza” (NBR-11682, ABNT 1991).
As instabilizações de taludes acarretam prejuízos diretos (despesas com as
obras a serem reparadas ou construídas) e indiretos, com o atraso ou perda de
transportes, acarretando a diminuição da receita, além da perda de vidas em
acidentes.
Apesar dos cuidados, acidentes ocorrem principalmente em estações
chuvosas, “basta atentar para os numerosos acidentes ocorridos, iminentes ou
receados, em todas as épocas e em todas as partes do mundo” (CAPUTO, 1987). E
qual a responsabilidade do Engenheiro neste momento? Freqüentemente, os
engenheiros civis devem verificar a segurança de taludes naturais, taludes de corte
e de aterro compactado. Essa verificação envolve a determinação da tensão de
15
cisalhamento desenvolvida ao longo da superfície de ruptura mais provável e a
comparação dela com a resistência do solo ao cisalhamento. Esse processo é
chamado de análise de estabilidade de taludes (BRAJA, 2007).
A seqüência das formações em profundidade e a distribuição dos
afloramentos, conferem certa complexidade geológica na análise da estabilidade de
taludes. A disposição dessas formações em superfícies e o conhecimento das
condições hidrogeológicas são de fundamental interesse no estudo dos mecanismos
de instabilização dos taludes (SIMÕES, 1991).
Parece ser fácil, no entanto a análise de estabilidade de um talude é de difícil
realização. A avaliação das variáveis, como a estratificação do solo e parâmetros de
resistência ao cisalhamento no local, pode se mostrar uma tarefa formidável
(BRAJA, 2007), porém a extrema diversidade de enfoque, a complexidade dos
processos envolvidos e a dessemelhança de ambientes de ocorrência apresentam
uma grande dificuldade de análise e síntese, por isso prevalece mais a probabilidade
do que a certeza como foi dito anteriormente (CAPUTO, 1987).
A ação da água é uma das maiores responsáveis na ocorrência de muitos
escorregamentos de taludes (GAIOTO, 1979), intervindo em alguns aspectos:
Introdução de uma força de percolação, no sentido do escorregamento
Aumento do peso específico do solo e, portanto, da componente da
força da gravidade que atua na direção do escorregamento
Perda de resistência do solo por encharcamento
Diminuição da resistência efetiva do solo pelo desenvolvimento de
pressões neutras
Logo, de acordo com as simplificações e considerações, os escorregamentos
podem ser provocados por aumento das forças atuantes em parceria com
diminuição da resistência ao cisalhamento do solo, ou apenas com a atuação deste.
O tipo de material que compõe um talude influência diretamente nos
parâmetros coesão e ângulo de atrito, os quais representam a resistência ao
cisalhamento desses materiais.
Este trabalho realiza um estudo de caso, analisando a estabilidade de um
talude de corte na rodovia BR-110.
Inicialmente, apresenta-se a justificativa do tema escolhido, antecipando ao
objetivo do estudo. Em seguida, a revisão bibliográfica traz conceitos básicos de
agentes e causas, métodos de cálculos de estabilidade e técnicas para estabilização
16
e contenção de taludes, abordando os processos construtivos, aplicações,
vantagens e desvantagens de cada técnica.
O capítulo 9 apresenta as características do objeto de estudo e os parâmetros
adotados. Mas adiante, a análise da estabilidade do talude estudado mostra os
fatores de segurança verificados por métodos aceitos na área acadêmica à luz da
norma regulamentadora que fixa as condições exigíveis no estudo e controle da
estabilidade de taludes em solo, rocha ou mistos, além das condições para projeto,
execução, controle e conservação de obras de estabilização.
Por fim, é proposto soluções que sanem a movimentação do talude,
ancoradas na otimização dos recursos disponíveis.
17
2 Objetivos
2.1 Objetivo Geral
Este trabalho teve como principal objetivo o estudo de caso de um talude em
massapê, situado na BR-110, visando propor soluções alternativas para sua
estabilidade.
2.2 Objetivo Específico
Para alcançar o objetivo geral do trabalho, alguns objetivos específicos foram
necessários:
- Levantar e avaliar os resultados das sondagens a percussão existentes
- Coletar amostra e realizar ensaios de caracterização em laboratório
- Definir as características do talude estudado
- Identificar as causas da instabilização do talude
18
3 Estratégia Metodológica
Este trabalho iniciou-se com uma revisão bibliográfica em livros referentes à
área de Geotecnia, buscando definições, classificações, métodos de avaliação da
estabilidade de taludes e técnicas de contenção, obtendo assim a base teórica
necessária para discussão do trabalho. Em seguida, contextualizou-se o caso em
estudo, a situação atual do talude, as características locais de clima, geologia e
topografia, buscando identificar os aspectos estudados na revisão bibliográfica. Para
tanto, foram executadas as seguintes atividades seqüenciadas:
Levantamento de medidas topográficas do talude para definição da geometria
Visita ao local com a Orientadora e o Técnico em solos para levantamento
geomorfológico, coleta de material, verificação das trincas e determinação de
umidade “in situ”
Visita ao local com Geólogo professor da UEFS, para descrição
geomorfológica do talude
Acompanhamento mensal da movimentação do talude, no período de junho
de 2006 até a finalização deste trabalho
Acesso aos resultados de Sondagens à Percussão, previamente realizados
no local, para identificação da estratificação do perfil, tipo de solo e presença
do nível de água
Ensaios de caracterização do solo coletado, realizado no laboratório de Solos
da UEFS
Análise da estabilidade do talude, utilizando os métodos de Fellenius, Bishop
Simplificado e Hoek e Bray
Proposição de medidas para estabilização do talude estudado
19
4 Justificativa
A BR 110 é a principal rodovia de acesso ao semi-árido dos estados da
Bahia, Alagoas e Pernambuco e interliga a Região Metropolitana de Salvador ao
município de Paulo Afonso, onde estão as usinas hidroelétricas da Chesf
(ESTADÃO, 2006). Cerca de 750 mil habitantes de 22 municípios da região Norte do
Estado são beneficiados com a circulação de tráfego nesta rodovia (ASCOM-BA,
2007).
A Bacia do Recôncavo, pioneira no descobrimento de petróleo no Brasil,
situada no nordeste brasileiro entre os paralelos 11°30‟ e 13° S, ocupando uma área
de aproximadamente 11.000 km² é uma bacia de grande uso na exploração de
petróleo (ANTUNES, 2003) e requer a atuação de profissionais das mais diversas
áreas, dentre elas a engenharia civil, nesse processo de exploração.
Ao longo dos seus 50 anos de exploração, já foram perfurados cerca de 5.400
poços e levantados aproximadamente 31.290 km de linhas sísmicas 2D e 762 km²
de sísmica 3D. A enorme quantidade de dados existentes sobre esta bacia faz com
que alguns técnicos da PETROBRAS a classifiquem como “bacia-escola”
(ANTUNES, 2003).
Sendo assim, o talude estudado tem importância ímpar para aqueles que
fazem uso da rodovia margeada, como também para a empresa que faz uso da
outra margem. Neste caso, trata-se de um poço de injeção de água a 1160 metros
de profundidade, de grande importância para a continuidade das operações de
exploração de petróleo desta região.
O conhecimento de como se lidar com os cortes do maciço de terra para fins
exploratórios é de fundamental importância, para o bom andamento das atividades
fins.
20
5 Movimento de Massas
Os movimentos de massa têm sido estudados nos mais diversos locais e
pelos mais variados profissionais, como geólogos, mecanicistas de solos,
engenheiros civis, construtores, geomorfólogos, geógrafos, cada qual com um
enfoque diferenciado.
Existe uma série de classificações de movimentos de massas, devido às
ilimitadas possibilidades de adoção de enfoques na análise dos fenômenos. A
maioria das classificações possui aplicabilidade regional, pois foram influenciadas
pelas características do ambiente onde o autor as elaborou. Para Caputo (1987),
devido às formas de instabilidade nem sempre se apresentarem bem caracterizadas
e definidas, a classificação pode ser feita em três grandes grupos: desprendimento
de terra ou rocha, escorregamentos e rastejo. Mas, para alegria dos que estavam
por vir, o Eng.º Eduardo Solon de Magalhães Freire apresentou um excelente
trabalho, segundo o próprio Caputo, em março de 1965 na revista “Construção”
propondo classificação para os movimentos coletivos de solos e rochas, conforme
será visto mais adiante.
5.1 Movimento de Massas: Classificação
Segundo Silva (2006), a primeira classificação de ampla aceitação para
movimentos de massas foi a de Sharpe, em 1938, que teve por base os seguintes
parâmetros: velocidade do movimento, tipo de material (solo ou rocha) e quantidade
de água e gelo contidos na massa. Esta classificação divide os movimentos em duas
categorias principais: fluxos ou corridas (“flows”) e escorregamentos (“slides”), sendo
que estas categorias se subdividem em várias outras. Ainda segundo Silva (2006), a
proposta de Sharpe influenciou as classificações posteriores. Segundo Guidicini e
Nieble (1984), no entanto, esta classificação é aplicável apenas a climas rigorosos, e
deixa de lado as características físico-mecânicas do fenômeno. Em contraposição às
classificações de cunho geológico, Terzaghi (1950) apud Guidicini (1984),
apresentou uma classificação de visão físico-mecânica.
21
Existe o sistema de classificação de Freire (1965) que, segundo Guidicini e
Nieble (1984), se baseia nas concepções de diversos especialistas, unificando e
harmonizando seus conceitos numa visão sintética.
Segundo Freire (1965) apud Guidicini e Nieble (1984), os movimentos
coletivos de solo e de rocha são classificados em três tipos: escoamentos,
escorregamentos e subsidiências.
Na Figura 5.1, apresenta-se um Fluxograma mostrando as divisões dos
movimentos de massa (GUIDICINI e NIEBLE, 1984).
MOVIMENTO DE MASSA
Escorregamento Escoamento Subsidência
Planar Circular Cunha Corrida Rastejo Subsidência Recalques Desabamento
Figura 5.1 – Fluxograma dos movimentos de massa (GUIDICINI E NIEBLE, 1984)
A partir desses três tipos considerados na análise de Freire (1965) apud
Guidicini e Nieble (1984), e mais sete subtipos apresentados, diferenciam-se 32
classes principais. Segundo Guidicini e Nieble (1984), estas classes são
caracterizadas de acordo com os seguintes parâmetros físico-mecânicos-causais:
Natureza de superfície de movimentação
Inclinação do talude
Características qualitativas do movimento
Tipo de movimento
Velocidade e duração
Termos de passagem de um tipo de movimento para outro
Causas intrísecas e extrínsecas, estas últimas dividas em indiretas e diretas
(preparatórias e imediatas)
Adiante, temos a classificação de Freire:
22
Quadro I - ESCORREGAMENTOS E FENÔMENOS CONEXOS
Tipo Fundam.
Sub-tipo
Classes Principais Natureza da Superfície de
Escorregamento
Inclin. de
Talude
MOVIMENTO
Características Tipo Velocidade e
duração
1. E
SCO
AM
ENTO
S C
on
sist
ind
o e
m d
efo
rmaç
ão o
u m
ovi
men
to
con
tín
uo
, co
m o
u se
m s
uper
fíci
e d
efin
ida
de
esco
rreg
amen
to
1.1
RA
STEJ
O R
EPTA
ÇÃ
O
ESC
OA
MEN
TO P
LÁST
ICO
1.1.1 RASTEJO DE SOLO
Superfícies múltiplas de neoformação, tanto no conjunto, qto. Nos movimentos individuais. Tendência dos primeiros a se aprofundarem
Suave, mesmo próximo
a 0°
Movim. ou deform. Plástica, mto lenta, do domínio da hidraul. dos líq. visc. Interessando camadas superiores da formação, em mater. com teor de água relativam. baixo. Superação da resist. fundam ao cisalhamento. Comparável a defor. tectônicas. Interessa às vezes tda uma região.
Translação predomi-nantemente horizontal (no conjunto). De for-mações plásticas irregulares em todas as direções e sentidos (movimento de detalhes)
Longa dur., veloc. baixo e mesmo imperceptível (3 a 5 cm/ano, aumentando com o teor de água e inclin. Movim. locais ocasionalmente rápidos.
1.1.2 RASTEJO DE DETR. DE TALUS
1.1.3 RASTEJO DE ROCHA
1.1.4 SOLIFLUXÃO
1.1.5 RASTEJO DE DETRITOS
1.1.6 GELEIRAS
1.2
CO
RR
IDA
S
ESC
OA
MEN
TO L
ÍQU
IDO
1.2.1 CORRIDA DE TERRA
Superfície pré existente sobre o qual se dá a
movim. de conjunto de material. Tendência de
aprofundamento e erosão da superfície de
escorregamento
Variável
Movim. ráp. de caráter essencialmente hidrodinâmico, ocasionado pela anulação de atrito int., em virtude da destr. da estrutura, em presença de excesso de água interessa áreas relativamente pequenas, salvo em casos excepcionais
Transl. com inclinação de pequena a grande, sobre o plano horizontal
Curta duração, velocidade alta ou muito alta, podendo ser praticamente instantâneo
1.2.2 CORRIDA DE AREIA OU SILTE
1.2.3 CORRIDA DE LAMA
1.2.3.1 TIPO DE REG ÁRIDA, SEMI-ÁRIDA OU ALPINA
1.2.3.2 TIPO VULCANICO
1.2.3.3 REFLUIMENTO DE PANTANO
1.2.4 AVALAN DE DETRITOS
2. E
SCO
RR
EGA
MEN
TOS
Co
nsi
stin
do
em
des
loca
men
to f
init
o, a
o lo
ngo
da
sup
erf
ície
pré
-exi
sten
te o
u ne
ofo
rmaç
ão
2.1
ESC
OR
REG
AM
ENT
OS
RO
TACI
ON
AIS
2.1.1 ESCORREGAMENTO DE TALUDES
Superfície de escorregamento
cilíndrico-circular de neo formação
De reg. a forte
Movim. relat rápido de uma parte de maciço sobre a outra, por sup. de resist. ao cisalham, podendo haver ou não destr. parc. ou total da estrut. da massa escorr. Pode ocorrer mesmo em rocha viva. Interessa áreas relativ. pequenas
Rotação e translação
Curta duração, de alta a muito alto de 0 a 30 cm/h. podendo ser quase instantâneo. Em alguns casos, após o despreen-dimento, a velocidade passa a queda livre.
2.1.2 ESCORREGAMENTO DE BASE
2.1.3 ROTURA ROTACIONAL DO SOLO DE FUNDAÇÃO
2.2
ESC
OR
REG
AM
ENTO
S TR
AN
SLA
CIO
NA
IS
2.2.1 ESCORREGAMENTO TRANSLAC. DE ROCHA
Superfície de escorregamento plana,
podendo ser de neoformação ou preexistente. No seugndo caso , o
escorregamento diz-se condicionado.
De reg. a forte
Movim. relat. rápido de uma parte do maciço sobre a outra,
completam. no domínio da mecânica dos sólidos, por
superação da resist. ao cisalhamento (coesão+atrito int.), ou de aderência (qdo
existe superfície de descontinuidade
condicionadora de movimento.) Interessa geralm. áreas peq.
Translação predominante
horizontal a simples queda vertical
(Trans. Vertical)
2.2.1.1 SEM CONTROLE ESTRUTURAL
2.2.1.2 COM CONTROLE ESTRUTURAL
2.2.2 ESCORREGAMENTO TRANSLAC DE SOLO
2.2.3 ESCORREGAMENTO TRANSL DE SOLO E ROCHA
2.2.4 ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL RETROGRESSIVO
2.2.5 QUEDA DE ROCHA
2.2.6 QUEDA DE DETRITOS
3. S
UB
SID
ÊNC
IAS
Co
nsi
stin
do
em
des
loca
men
to f
init
o, o
u d
efo
rmaç
ão
con
tín
ua
vert
ical
3.1
SUB
SID
ÊNCI
AS
3.1.1 POR CARREAMENTO DE GRÃOS
Superfície de deslizamento de atitude
vertical, múltiplas variáveis, em geral de
neoformação
De reg. a forte
Deslocamento ou deformação essencialmente vertival, implicando depressão,
afundamento, recalque, desmoronamento, causado por
plastif. fluidificação, deformação, rotura ou remoção total ou parcial do substrato, ou
perda do suporte lateral, com ou sem influência de
carregamento externo. Extensão, em geral, limitada. as
vezes afeta regiões extensas.
Deformação plástica ou elástica vertival e, as vezes, translação vertical
Curta duração, geralmente nos
casos 3.1.4, 3.1.5, 3.3.1, 3.3.2, 3.3.3) Longa nos outros
cinco casos. Velocidade, em
geral pequena, as vezes grande.
3.1.2 POR DISSOLUÇÃO DE CAMADAS INFERIORES E CAVERNAS
3.1.3 POR DEFORM. DE ESTRATOS INF. INCLUSIVE POR DEFORMAÇÕES TECTÔNICAS E DEFORMAÇÃO POR ACÚMULO DE SEDIMENTOS
3.1.4 POR ROTURA DE ESTRATOS INFERIORES
3.1.5 POR RETIRADA DO SUPORTE LATERAL
3.2
REC
AL-
QU
ES
3.2.1 POR CONSOLIDAÇÃO
3.2.2 POR COMPACTAÇÃO
3.3
DES
AB
A-
MEN
TOS 3.3.1 POR ROTURA E CAMADA
3.3.2 POR SUBESCAVAÇÃO
3.3.3 POR RETIRADA DO SUPORTE LATERAL
4
FORMAS DE TRANSIÇÃO OU TERMOS DE PASSAGEM
Variável Formas de trans. entre as anteriores Completos ou
múltiplos
Depende dos tipos correlacionados ou associados 5
MOVIMENTOS DE MASSA COMPLEXOS
Variável Combinação das formas anteriores
Figura 5.2 – Classificação de Freire.
23
5.1.1 Escoamentos
Segundo Guidicini e Nieble (1984), escoamentos são representados por
movimentos contínuos, com ou sem superfície de movimentação definida, podendo
ser lentos (rastejo ou reptação – escoamento plástico) ou rápidos (corrida ou
escoamento fluido viscoso).
Rastejo ou reptação: São movimentos lentos e contínuos, com limites
indefinidos. Podem envolver taludes de uma região inteira, e podem servir de
indicador para movimentos mais rápidos.
Para Gaioto (1979), o rastejo é um tipo de movimento, que ocorre na camada
superficial de um talude de solo ou de rocha, com velocidade muito baixa, sem que
necessariamente resulte em ruptura. Geralmente o rastejo é provocado por variação
de temperatura e umidade da camada superficial do subsolo, principalmente em
solos argilosos e siltosos. Por este motivo, a profundidade que está sujeita ao rastejo
é a que igualmente pode ser afetada pelas variações de temperatura e umidade nas
diferentes estações do ano. O fenômeno de rastejo pode ser visualizado, por
analogia a um corpo apoiado sobre um talude: sob o efeito do calor ele se dilata, e
sob o efeito do frio se contraí, mas sempre se deslocando no sentido da componente
tangencial da gravidade de cima para baixo.
De acordo com Massad (2003), o rastejo ou “creep” ocorre na velocidade de
alguns milímetros por ano, que se acelera por ocasião das chuvas e se desacelera
em épocas de seca.
A velocidade de rastejo é afetada por diversos fatores, tais como a geometria
do talude, as características tensão-deformação do solo e as condições de pressão
neutra. A velocidade, em geral, aumenta com o tempo. No estágio inicial é muito
lenta e quando a ruptura é iminente pode atingir alguns centímetros por dia
(GAIOTO, 1979).
Em quase todos os terrenos que apresentam alguma inclinação, verifica-se a
ocorrência de movimentos lentos na forma de rastejos (“creep”).
Solos ou rochas submetidos a movimentos de rastejo não necessariamente
atingirão a ruptura. Um talude pode suportar tensões superiores àquelas
necessárias para provocar deformações por rastejo sem chegar a sua completa
instabilização. Entretanto, de maneira geral, o rastejo contribui para uma diminuição
24
gradual da resistência do material. Áreas com antigos deslizamentos, assim como os
depósitos de tálus, particularmente, são muito sujeitas aos movimentos de rastejo
(GAIOTO, 1979).
Corrida: São movimentos rápidos, ocasionados pela perda de atrito interno
provocada pelo excesso de água na estrutura. Seu movimento é semelhante ao de
um fluido, atingindo altas velocidades e um potencial destrutivo. São ocasionadas
pela simples adição de água (principalmente em areias), efeito de vibrações ou
amolgamento de argilas. Classificam-se em corridas de terra, corridas de areia ou
silte, corridas de lama e avalanche de detritos.
5.1.2 Escorregamentos
Segundo Guidicini e Nieble (1984), escorregamentos são movimentos rápidos
de massas de solo, de duração relativamente curta com volumes geralmente bem
definidos, cujo centro de gravidade se desloca para baixo e para fora do talude. São
causados, de uma maneira geral, pela diminuição da resistência ao cisalhamento, e
após um intervalo de tempo, atinge a estabilidade, adquirindo características de
rastejo. Correspondem a um deslocamento finito ao longo de superfície de
deslizamento definida, preexistente ou de neoformação; e classificam-se em dois
subtipos: escorregamentos rotacionais e escorregamentos translacionais.
Escorregamentos rotacionais correspondem ao movimento definido pelo
escorregamento de uma massa de solo compreendida entre o talude e uma
superfície circular de ruptura, cuja forma e posição são influenciadas, segundo
Krynine e Judd (1957) apud Guidicini e Nieble (1984), pela distribuição de pressões
neutras e pelas variações de resistência ao cisalhamento dentro da massa de
terreno.
(a) (b)
Figura 5.3 – Dois casos teóricos de escorregamento rotacional: a) escorregamento de talude b) escorregamento de base
25
Escorregamentos translacionais, segundo Guidicini e Nieble (1984), são
movimentos de massa causados por anisotropias, ou descontinuidades, em seu
interior, e desenvolvem-se ao longo desse plano de fraqueza; possuem curta
duração e alta velocidade. Geralmente, apresentam em seu topo uma linha circular,
que, no escorregamento, desloca-se ao longo do plano, e quando a parte inferior
encontra um obstáculo, como um material mais resistente, ocorre a expulsão do
material, formando um embarrigamento. São classificados em escorregamentos de
solo, escorregamentos translacionais de solo e de rocha, e escorregamentos
translacionais remontantes (que consistem em um escorregamento rotacional
seguido de vários escorregamentos translacionais, ou em vários escorregamentos
rotacionais seguidos).
A definição de escorregamento, no sentido amplo do termo (FREIRE, 1965
apud GUIDICINI E NIEBLE, 1984), “é a afirmação da natureza coletiva do
deslocamento de partículas, mediante a qual se faz a distinção entre esses
fenômenos e os processos de transferência individual de partículas sob a ação de
um agente exterior, como a água e o vento. (...) Incluem-se, deste modo, em tal
conceito, os desabamentos de margens fluviais ou lacustres e de costas marítimas,
a queda de falésias, as avalanches, os deslocamentos de solos ou rochas por
fluidificação ou plastificação (desde o rastejo de rochas, solos ou detritos, as
correntes de lava ou de lama, até as geleiras), o destacamento ou desgarramento de
massas terrosas ou rochosas, a solifluxão, a subsidência e diversos tipos (recalques,
depressões, afundamentos, desabamentos, “abatições”) e, como caso-limite e sob
certas condições, o próprio transporte fluvial.”
O tema “escorregamento” apresenta grande dificuldade de análise e síntese,
devido à inexistência de um sistema classificador razoavelmente divulgado e aceito,
conseqüência da própria falta de definições básicas dos fenômenos envolvidos e da
ausência de uma nomenclatura padronizada (GUIDICINI E NIEBLE, 1984).
Ainda quanto aos escorregamentos, Vargas (1977) apud Massad (2003),
dividiu em: “creep” ou rastejo; escorregamentos verdadeiros; deslizamento de tálus
(liquefação); deslocamentos de blocos de rocha e avalanches ou erosão violenta.
Neste trabalho será utilizada a classificação de Freire (1965) que, segundo Guidicini
e Nieble (1984), é a mais aceita e usada.
26
A queda de blocos consiste no deslocamento, por ação da gravidade, de
blocos de rocha, devido ao intemperismo; não há uma superfície de movimentação
definida.
A queda de detritos é a queda livre de fragmentos rochosos ou terrosos,
inconsolidados, de reduzida massa, em movimentos de pequena magnitude. São
considerados de menor importância.
5.1.3 Subsidências
Subsidiência corresponde a um deslocamento finito, ou deformação contínua,
de direção essencialmente vertical. Segundo Guidicini e Nieble (1984), as
subsidências diferenciam-se do escoamento e escorregamento por serem
movimentos verticais, com componente horizontal praticamente nula, sem frente livre
para deslocamento de massa. Classificam-se em:
Subsidências (propriamente ditas): É o efeito de adensamento de camadas do
solo, provocado pela extração de material sólido, líquido ou gasoso do
mesmo. Pode ocorrer pela ação humana ou por processos naturais.
Geralmente está vinculado à exploração intensa do subsolo.
Recalques: São movimentos verticais de uma estrutura ou edificação,
causados pelo seu próprio peso ou pela deformação do subsolo causada por
outro agente. São causados pela retirada da barreira lateral provocada por
escavações, bombeamento de água e rebaixamento do lençol freático.
Desabamentos: São movimentos bruscos, causados pela ruptura ou remoção
parcial ou total do substrato. Pode ser causada pela mineração ou por
processo de dissolução de substâncias presentes no solo e nas rochas.
5.2 Fatores que afetam a estabilidade de taludes
As chuvas representam um dos aspectos mais importantes a serem
considerados, na tentativa de análise das condições que conduzem ao aparecimento
27
de escorregamentos, mas, inúmeros outros fatores como a forma e inclinação das
encostas, natureza da cobertura vegetal, dispositivos de drenagem mal
dimensionados e/ou comprometidos, características e estado dos solos (ou rochas),
natureza geológica (litológica e estrutural) do meio, tensões internas, abalos naturais
e induzidos e ação antrópica de ocupação intervém na ocorrência destes
deslizamentos. Entende-se por causa a forma de atuação de um determinado
agente, ou seja, um agente pode se manifestar por meio de uma ou mais causas.
Por exemplo, o agente água pode influir em diversos tipos de movimentações: caso
de rebaixamento de lençol freático, a instabilidade provocada pela diminuição da
pressão neutra será a causa do movimento, enquanto que, no caso da chuva
intensa, a causa será o aumento da pressão neutra.
Guidicini e Iwasa (1980), em seu estudo do Ensaio de Correlação entre
Pluviosidade e Escorregamentos em Meio Tropical Úmido, decidiram analisar o fator
chuva isoladamente. “Isso se baseia na convicção de que as chuvas, numa escala
de importância, ocupam um lugar privilegiado, distanciando-se dos demais fatores
acima citados”.
Um mesmo agente, ou uma mesma causa, pode contribuir para o surgimento
de vários tipos e formas de acidentes envolvendo taludes de corte e aterro, naturais
e/ou artificiais.
Segundo Vargas (1981) “O problema da estabilidade das encostas naturais é
uma das grandes questões da ciência e da técnica dos solos aplicada à
Engenharia.” (VARGAS apud GUIDICINI, 1957).
Segundo Guidicini e Nieble (1984), os agentes se subdividem em dois tipos:
agentes predisponentes e efetivos. Os agentes predisponentes são as condições
ambientes (geológicas, geométricas e ambientais) em que se dará o movimento de
massa. Compreendem apenas as condições naturais, excluindo-se a ação do
homem. Distinguem-se em:
Complexo geológico: alteração por intemperismo, acidentes tectônicos,
movimentação das camadas, formas estratigráficas, etc.
Complexo morfológico: forma do relevo, inclinação superficial e massa.
Complexo climático-hidrológico: clima, regime de chuvas e águas
subterrâneas.
Gravidade.
28
Calor solar.
Tipo de vegetação original.
Os agentes efetivos são elementos diretamente responsáveis pela
movimentação de massa, incluindo-se a ação do homem. Podem atuar de forma
mais ou menos direta, classificando-se, assim, em predatórios e imediatos.
Agente efetivos preparatórios: pluviosidade, variação da temperatura,
oscilação do nível dos lagos, marés e lençol freático, erosão pela água ou
vento, congelamento e degelo, dissolução química, ação do homem e de
animais, inclusive desflorestamento.
Agentes efetivos imediatos: chuva intensa, erosão, vento, ondas, terremotos,
fusão de gelo e neve, ação do homem, etc.
As causas dividem-se de acordo com sua posição em relação ao talude
(TERZAGHI 1950 apud GUIDICINI e NIEBLE, 1984):
Causas internas: levam ao colapso sem que se verifique qualquer mudança
nas condições geométricas do talude e resultam de uma diminuição da
resistência interna do material (aumento da pressão hidrostática, diminuição
de coesão e ângulo de atrito interno por processo de alteração);
Causas externas: provocam um aumento das tensões de cisalhamento, sem
que haja diminuição da resistência do material (aumento do declive do talude
por processos naturais ou artificiais, deposição de material na porção superior
do talude, abalos sísmicos e vibrações);
Causas intermediárias: resultam de efeitos causados por agentes externos no
interior do talude (liquefação espontânea, rebaixamento rápido, erosão
retrogressiva).
Dentre as causas internas destacam-se:
Efeito de oscilações térmicas: provocam variações volumétricas em massas
rochosas, levando ao destaque de blocos. Este efeito é caracterizado quando há
predominância do intemperismo físico sobre o químico, devido variações de
temperatura na superfície terrestre o que ocasiona dilatações e contrações nas
rochas que se fraturam, favorecendo também a degradação por outros agentes. Do
mesmo modo, a variação da temperatura diurna é uma das principais causas no
29
desencadeamento do processo de rastejo. É importante lembrar que as contrações
e dilatações de origem térmica se dão simetricamente em relação ao eixo e da
mesma forma distribuem as tensões de cisalhamento na superfície de contato com o
plano. Logo, se o material sobre efeito da oscilação térmica estiver num plano
horizontal, este não se deslocará. No entanto, se o plano de apoio do bloco for
horizontal, temos que a componente tangencial de peso tornará tais mudanças na
estrutura do bloco assimétrica, resultando no seu deslocamento, independente de
contração ou dilatação.
Diminuição dos parâmetros de resistência por intemperismo: enfraquecimento
gradual do solo pela remoção dos elementos solúveis constituintes dos minerais. O
processo de alteração da rocha por meio físico, mecânico e biológico, tem como
conseqüência: remoção dos elementos solúveis; dissolução dos elementos com
função de cimentação; desenvolvimento de uma rede de micro fraturas num meio
que não possuía o que torna o meio rochoso enfraquecido. No entanto, não se pode
afirmar que o intemperismo no solo terá as mesmas conseqüências, uma vez que
pode provocar um maior adensamento, tornando a estrutura do solo mais compacta
devido a esta cimentação secundária, melhorando sua resistência.
As modificações oriundas do intemperismo podem desencadear zonas de
matérias com diferentes valores de permeabilidade, podendo ocasionar o
artesianismo, ou seja, contingenciamento de águas subterrâneas em camada
permeável entre rochas impermeáveis e aparecimento de pressões neutras
elevadas, logo maior instabilidade para o talude.
Em suma, o intemperismo geralmente ocorre ao longo do tempo diminuindo
gradativamente o fator de segurança, podendo levar a estrutura ao colapso, após
atingir o limite crítico de equilíbrio.
Dentre as causas externas têm-se:
Mudanças na geometria do sistema: acréscimo de massa na parte superior,
extração de massa na parte inferior. Uma possível instabilização também pode ser
detectada através da geometria do talude em questão (inclinação e altura). “o
processo de alterar a geometria do talude, quando houver espaço disponível, fazendo-se um
jogo de pesos, de forma a aliviá-los, junto à crista, e acrescentá-los, junto ao pé do talude.
Assim, uma escavação ou corte executado junto à crista do talude diminui uma parcela do
momento atuante; analogamente, a colocação de um contrapeso (berma) junto ao pé do
talude tem um efeito contrário estabilizador.” (MASSAD, 2003).
30
Alterações no perfil de macro estrutura terrosa resulta em novas situações de
forças solicitantes e esforço resistente. Quando não é pelo acréscimo de carga na
porção superior, é pela alteração da base em instância inferior. Tais alterações
resultam em instabilidade do talude principalmente quando o ângulo de inclinação do
talude passa a ser maior que o ângulo de atrito interno do material.
Em quase todos os terrenos que apresentam alguma inclinação, verifica-se a
ocorrência de movimentos lentos na forma de rastejos (“creep”). As velocidades
desses movimentos variam durante o ano, principalmente nas camadas superficiais
do talude. À medida que o talude aproxima-se da ruptura, as velocidades aumentam.
Massad classifica „‟creep‟‟ como “um movimento lento de camadas superficiais de solo, encosta
abaixo, com velocidades muito pequenas, de alguns milímetros por ano, que se acelera por ocasião
das chuvas e se desacelera em épocas de seca, daí o nome „‟rastejo‟‟ que lhe é atribuído” (MASSAD,
2003).
Porém solos ou rochas submetidos a movimentos de rastejo não
necessariamente atingirão ruptura, mas o rastejo contribui para uma diminuição
gradual da resistência do material.
Também denominados deslizamentos, os escorregamentos caracterizam-se
pela formação bem definida de uma superfície de ruptura, onde observa-se uma
grande concentração de deformações cisalhantes. Estes escorregamentos podem
ser rotacionais, translacionais ou na forma de cunha, dependendo da forma de seu
deslizamento. No rotacional, uma parte do material que forma o talude desliza como
um todo, sem sofrer distorção significativa, apresenta-se na forma côncava ao longo
de uma superfície bem definida. Os escorregamentos rotacionais também podem
ocorrer em alteração de solo-rocha (saprólitos) ou rochas mais fraturadas e
alteradas.
5.3 O massapê
Na construção da BR-324, Sobral (1956), realizou ensaios mineralógicos em
sete amostras situadas ao longo da BR, tendo os resultados das análises mostrados
na tabela 5.1.
31
Tabela 5.1 - Resultado da Análise Química do Massapê (SOBRAL, 1956)
Tabela
Estes ensaios sinalizaram alta porcentagem de CaO, em virtude das
características das suas rochas de origem.
A partir da análise dos dados tabelados podem-se obter as relações
moleculares SiO2/Al2O3 e SiO/Sesquióxidos , as quais são índices importantes para
caracterizar, em nível pedológico, um solo.
Outro meio de verificar a natureza laterítica de um solo é através da relação
Molecular:
Para valores de Saf >2 têm-se solos não lateríticos e valores de Saf < 2
corresponde a solos lateríticos, que se caracterizam pela sua alta concentração de
ferro e alumínio em sua composição. No caso do massapê, verifica-se que o menor
valor encontrado dentre as amostras tabeladas foi de 3,12, comprovando sua
natureza não laterítica (SOBRAL, 1956).
A elevada finura dos massapês promove uma alta compressibilidade e
elevada capacidade de reter água, gerando como consequência uma baixa
resistência ao cisalhamento. Em função disso, esses solos possuem uma péssima
qualidade como suporte de cargas e, nos casos em que são trabalhados para
32
execução de cortes, deve-se ter o grande cuidado para se evitar futuros
desmoronamentos (BRITO 2006).
Os solos do tipo massapê são classificados como solos finos conforme a
escala granulométrica da ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Os
grãos apresentam geralmente diâmetro inferior a 2μm, fazendo com que suas
partículas tenham um comportamento extremamente diferenciado em relação aos
dos grãos de silte e areia (MACHADO, 1998, apud BRITO, 2006). Sobral (1956)
avaliou as percentagens das diversas frações dos solos constituintes dos massapés
(localizados na região de Água Comprida, São Sebastião, Candeias Usina Aliança e
atual BR-324) a partir do método brasileiro MB-32 da ABNT, concluindo que os
massapês são solos constituídos de frações muito finas, as percentagens da mistura
de silte – argila girando entre 65 e 93% e as percentagens de argila entre 32 e 74%.
Para avaliar o potencial de expansibilidade dos solos, são utilizados os
ensaios de microscopia eletrônica e difração de raio-x, onde é possível identificar o
tipo de argilo-mineral. Existe também o método expedito de azul de metileno,
utilizado para determinar a superfície específica dos solos, e então correlacionar
com o tipo de argilo-mineral.
A depender da maneira como as unidades estruturais básicas dos minerais
argilosos estão unidas entre si, pode-se dividi-los em três grandes grupos principais:
Caulinita: Do ponto de vista químico, as caulinitas são consideradas silicatos de
alumínio puro, não apresentando cátions no interior da rede cristalina ou na região
intermolecular (FAISANTIEU, 2001, apud BRITO, 2006).
Montmorilonita: É formada por uma unidade de alumínio entre duas sílicas,
superpondo-se indefinidamente e denominadas de unidades estruturais tri-camadas.
Neste caso a união entre as camadas dos minerais é fraca (forças de Van der
Walls), permitindo a penetração de moléculas de água e cátions (Ca, Na, etc.) na
estrutura com relativa facilidade. As argilas montmorilonitas, especialmente em
presença de água, apresentam forte tendência à instabilidade e são também
expansivas (MACHADO, 1998, apud BRITO, 2006)
Ilita: A estrutura da ilita é semelhante à da montmorilonita, contudo, os íons K+
situados entre as diversas unidades estruturais da partícula não são intercambiáveis
ou permutáveis , de modo que a união entre as camadas é mais estável e não muito
afetada pela água. São também menos expansivas (MACHADO, 1998, apud BRITO,
2006).
33
A montmorilonita e as camadas mistas de ilita – montmorilonita são as
grandes responsáveis pela expansão do massapê na região do Recôncavo Baiano.
O teor de montmorilonita varia entre 30 e 70% enquanto que as camadas mistas de
ilita – montmorilonita ficam em torno de 5 a 40%. Observa-se que uma pequena
percentagem desses minerais presentes na argila já é suficiente para promover
fenômenos de expansão no solo (BRITO, 2006).
Tabela 5.2 – Identificação de Avaliação Quantitativa dos Minerais Argílicos Existentes nos Massapês (SIMÕES , 1976 )
MINERAIS ARGÍLICOS
AMOSTRAS MONTMORILONITA ILITA CAOLINITA ILITA-
MONTMORILONITA OBSERVAÇÕES
1 - a - 30 60 10 -
1 - b - - 30 55 -
1 - c - 30 45 - 25% Vermiculita
2 - a - 45 55 - -
2 - b - 50 40 10 Montmorilonita
2 - c 30 40 10 - -
21 - 20 50 20 -
22 - 30 70 - -
23 - 55 25 20 -
24 - 55 30 15 -
A plasticidade dos massapês é devida principalmente ao elevado teor de
fração de argila e à presença de montmorilonita, ilita e ilita – montmorilonita, cujas
partículas lamelares permitem a absorção de moléculas de água, ajudando dessa
forma para o aumento de plasticidade desses solos (BRITO, 2006).
A camada de solo potencialmente expansiva por estar sujeito à variação de
umidade é denominada zona ativa. A determinação da zona ativa no sub-solo
depende do conhecimento sobre o limite máximo e mínimo de variação de umidade
na região. Na tabela 5.3 estão relacionados o Índice de Plasticidade com o Potencial
de Expansão:
34
Tabela 5.3 – Critérios para Predição de Potencial de Expansão (SEED at al, 1962, apud BRITO,
2006)
POTENCIAL DE EXPANSÃO ÍNDICE DE PLASTICIDADE
BAIXO 0 – 15
MÉDIO 10 – 35
ALTO 20 – 35
MUITO ALTO > 35
Utilizando esta relação observa-se que os massapês são classificados como
solos de potencial alto a muito alto.
35
6 Métodos para Avaliação da Estabilidade de Taludes
Um escorregamento de massa ocorre quando as tensões solicitantes
excedem a resistência ao cisalhamento do solo depositado. A condição de
estabilidade é definida através do Fator de Segurança (FS). Esse fator é definido
como a expressão de balanço entre as forças resistivas (que tendem a manter o
sedimento imóvel) e as forças cisalhantes (que forçam os sedimentos a se
movimentarem talude abaixo), conforme mostrado em capítulo anterior, ou
simplesmente como a razão entre a resistência cisalhante média e a tensão
cisalhante ao longo da superfície de ruptura (HORST, 2007).
Segundo Caputo (1987), os métodos de estudo da estabilidade de taludes se
dividem em: Métodos de Análises das Tensões e Métodos de Equilíbrio-Limite. O
primeiro consiste em calcular as tensões em todos os pontos e compará-las com as
tensões resistentes; caso aquelas sejam maiores que estas, aparecerão zonas de
ruptura; caso contrário, zonas de equilíbrio. O segundo consiste em isolar massas
arbitrárias e estudar as condições de equilíbrio, pesquisando a mais desfavorável.
Massad (2003) afirma que os Métodos de Equilíbrio-Limite baseiam-se na
hipótese de uma massa de solo, tomada como corpo rígido-plástico, estar em
equilíbrio, na iminência do escorregamento. Conhecendo-se as forças atuantes,
determinam-se, pelas equações de equilíbrio de cada método, as tensões de
cisalhamento induzidas; então, compara-se o valor obtido com a resistência ao
cisalhamento do solo. Os Métodos de Equilíbrio-Limite partem dos seguintes
pressupostos:
O solo se comporta como material rígido-plástico, ou seja, rompe
bruscamente, sem que haja deformação;
As equações de equilíbrio da estática são válidas até a iminência da ruptura;
a partir deste ponto, o processo é dinâmico;
O coeficiente de segurança F é constante ao longo da superfície de ruptura,
ou seja, ignora-se a existência da ruptura progressiva.
Ainda de acordo com Massad (2003), os métodos de análise de equilíbrio
limite diferenciam-se, inicialmente, pela forma como consideram a massa de solo.
Por exemplo, o Método do Círculo de Atrito considera a massa de solo como um
todo; o Método Sueco, que compreende os métodos de Fellenius, de Bishop, de
36
Bishop Simplificado e de Morgenstern-Price, subdivide a massa de solo em lamelas;
o Método das Cunhas considera a massa de solo subdividida em duas ou mais
cunhas.
A princípio, são estudados mais a fundo neste trabalho o Método de Fellenius
e o Método de Bishop Simplificado, que são os mais simples e permitem a resolução
de muitos problemas de estabilidade de taludes (SILVA, 2006).
Estes dois métodos admitem a linha de ruptura como sendo um arco de
circunferência, e subdividem a massa de solo em lamelas, conforme Figura 6.1
Figura 6.1 – Método sueco ou das lamelas (MASSAD, 2003)
Na figura 6.2 têm-se as forças em uma lamela genérica
Figura 6.2 – Forças na lamela genérica (MASSAD, 2003)
37
O coeficiente de segurança (F) é definido como a relação entre a resistência
ao cisalhamento do solo (s) e a tensão cisalhante ou resistência mobiliada ( ), obtida
por meio das equações de equilíbrio:
(1)
onde:
(2)
c' = coesão efetiva
= tensão normal efetiva
= ângulo de atrito interno efetivo
A força T é uma fração da resistência total ao cisalhamento:
(3)
onde l é o comprimento da base de uma lamela. Assim, substituindo-se (2) em (3),
tem-se:
(4)
pois é a força normal (“efetiva”), atuante na base da lamela.
Segundo Massad (2003), a diferença básica entre os métodos de Fellenius e
de Bishop Simplificado está na direção da resultante das forças E e X, atuantes nas
faces verticais das lamelas: no método de Fellenius esta resultante é paralela à base
da lamela (Figura 6.3), e no método de Bishop Simplificado a resultante é horizontal
(Figura 6.4).
Aplicando-se a equação do equilíbrio de momentos no esquema da Figura
6.1, tem-se:
38
(5)
P = peso próprio do material
R = raio da superfície de ruptura
Onde se iguala o momento das forças atuantes ao momento das forças resistentes.
As forças não geram momento, pelo princípio da ação e reação.
Como R é constante, e substituindo-se a equação (4):
(6)
onde se obtém o coeficiente de segurança associado ao arco de circunferência em
análise, na linha de ruptura. Esta equação é válida para os dois métodos.
Segundo MASSAD (2003), a posição do círculo crítico é determinada
definindo-se uma malha de centros de círculos; seleciona-se um grupo de centros
por meio de um critério (como círculos que tangenciam uma linha, ou que passam
por um determinado ponto), calcula-se o valor de F para cada centro; assim, pode-
se traçar curvas de igual valor de F, determinando-se assim o valor mínimo de F e a
posição do círculo crítico.
Segundo CAPUTO (1987), na prática, é aconselhável pesquisar os círculos
críticos que passam pelo pé do talude para, em seguida, pesquisar os mais
profundos, adotando-se o menor dos dois.
6.1 Método de Fellenius
Segundo Massad (2003), no método de Fellenius, faz-se o equilíbrio das
forças no sentido normal à base da lamela, conforme a Figura 6.1.
39
Figura 6.3 – Lamela de Fellenius (MASSAD, 2003)
Assim:
(7)
ou:
(8)
U = resultante das pressões neutras atuantes na superfície de ruptura
u = pressão neutra ao longo da superfície de ruptura
∆x = comprimento perpendicular entre os dois lados da lamela
Substituindo-se a expressão (7) em (8), pode-se calcular o coeficiente de
segurança F:
(9)
Segundo MASSAD (2003), neste método, quando a pressão neutra é
elevada, o coeficiente F pode resultar abaixo do valor que seria obtido no método de
Morgenstern-Price, que é mais rigoroso; isso ocorre porque, no método de Fellenius,
ignora-se que as forças resultantes das pressões neutras atuam também nas faces
entre as lamelas, e como são forças horizontais têm componentes na direção normal
à base das lamelas.
40
6.2 Método de Bishop Simplificado
Segundo VARGAS (1978), Bishop, em 1955, generalizou o método das fatias,
criando alternativa que levasse em conta o efeito dos empuxos e cisalhamento ao
longo das faces laterais das fatias.
No método de Bishop Simplificado, faz-se o equilíbrio das forças na direção
vertical, conforme a Figura 6.4.
Tem-se:
(10)
Levando-se em conta (4):
(11)
que, substituída em (6), resulta:
(12)
Figura 6.4 – Lamela de Bishop (MASSAD, 2003)
41
O cálculo de F é feito por processo interativo, ou seja, adota-se um valor
arbitrário de F1, para utilização na expressão (12) e determina-se o novo valor de F2,
comparando-se com o F1. Se os valores obtidos diferirem muito entre si, faz-se nova
iteração, até obter o resultado com a precisão desejada.
Segundo MASSAD (2003), existem algumas dificuldades no método de
Bishop Simplificado e; caso as mesmas ocorram, deve-se adotar outro método.
No pé do talude, pode ser negativo, fazendo com que o denominador de
resulte, também, negativo, ou nulo;
Se F for inferior a 1 e a pressão neutra for grande, o denominador de pode se
tornar negativo.
Quando ocorrer, deve-se tentar um método que tenha mais rigor, para
substituí-lo ou para comparar resultados.
6.3 Métodos de Taludes Infinitos
Denominam-se taludes infinitos, taludes de encostas naturais, que são
encontrados em abundância na Serra do Mar, caracterizados pela grande extensão
e pela reduzida camada de solo acima do terreno firme. O escorregamento é do tipo
translacional ou laminar, e a linha crítica se encontra no contato entre o manto de
solo e de terreno firme (MASSAD, 2003).
Considera-se uma situação de chuva intensa e prolongada, assim admitindo
uma rede de fluxo paralela ao talude, conforme a Figura 6.5.
Figura 6.5 – Talude infinito: rede de fluxo paralela ao talude (MASSAD, 2003)
42
Segundo MASSAD (2003), como a superfície do terreno é uma linha freática,
as pressões neutras ao longo da linha potencial de ruptura AB valem:
(13)
= peso específico da água
H = altura da camada de solo
α = ângulo de inclinação do talude
O gradiente hidráulico em qualquer ponto da rede vale:
(14)
Conforme a figura 6.6, as equações de equilíbrio são:
(15)
(16)
Mas:
(17)
(18)
Então:
(19)
43
Figura 6.6 – Talude infinito: lamela genérica (MASSAD, 2003)
Substituindo-se a expressão (19) na expressão (4), e lembrando-se que:
(20)
tem-se:
(21)
ou, em forma adimensional:
(22)
onde N é o número de estabilidade de Taylor (TAYLOR, 1948 apud MASSAD,
2003), dado por:
(23)
e é o parâmetro de pressão neutra, definido por:
(24)
Para MASSAD (2003), a análise da expressão (23) permite concluir que, no
caso de solos homogêneos, a linha crítica do talude infinito coincidirá com o contato
entre o solo e o substrato, rochoso, ou seja, H será o máximo. Como , geralmente
é constante, quanto maior o valor de H, menor o valor de N, conseqüentemente,
menor o valor de F. Ou seja, quanto maior a espessura do manto de solo, menor
será o coeficiente de segurança, e, portanto, menor a estabilidade.
44
VARGAS (1978) afirma a importância de que nos ensaios de laboratório para
determinação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento, sejam utilizados
corpos de provas saturados, pois a prática mostra que a água possui grande
influência sobre a coesão, que diminui com a saturação do solo.
6.4 Método de Hoek e Bray
Em 1970 Hoek apud Guidicini (1976) criou procedimentos de verificação de
estabilidade de taludes, através de simples cálculos usando parâmetros e dados
geométricos de taludes, que uma vez cruzados nos ábacos por ele criados,
fornecem um fator de segurança adequado para finalidades práticas. Há de observar
que os autores deste modelo, Hoek e Bray citam em seu livro – Rock Slope
Engineering: “Apesar de este livro lidar primeiramente com a estabilidade de taludes
rochosos, ocasionalmente colocar-se-ão problemas envolvendo materiais moles, tais
como solos de cobertura ou desagregados.”
Para o uso dos Ábacos, algumas considerações deverão ser feitas:
a) o talude é constituído de material homogêneo;
b) a equação τ = c + σ tg Ф fornece a resistência ao cisalhamento;
c) a ruptura é sempre circular passando pelo pé do talude;
d) uma fenda de tração vertical ocorre no topo ou face do talude;
e) as variações de água subterrâneas são consideradas em diferentes ábacos.
Para o uso efetivo do método, inicialmente é necessário definir as condições
do nível de água, para escolha do ábaco mais adequado à situação. A partir do
ábaco escolhido, calcula-se o seguinte valor adimensional:
c / (γ H tg Ф), sendo:
c = coesão do material
γ = peso específico aparente
H = altura do talude
Ф = ângulo de atrito do material
O valor encontrado deverá seguir a linha radial até sua interseção com a
curva que corresponde ao ângulo de inclinação do talude, para encontrar o valor
45
correspondente a tg Ф / (FS) ou c / γ H (FS) e, obtém-se então, o fator de segurança
FS.
Abaixo temos as figuras que compões os Ábacos de Hoek e Bray.
46
Figura 6.7 – Ábacos de Hoek & Bray
47
A tabela abaixo apresenta um resumo dos métodos estudados neste trabalho
e suas respectivas expressões para o cálculo do fator de segurança.
Tabela 6.1 - Métodos de cálculo de fator de Segurança e suas fórmulas
Método Expressão
Fellenius
Bishop Simplificado
Hoek & Bray
Uma vez realizada a análise da estabilidade através dos modelos
matemáticos descritos, se o fator de segurança for inferior ao preconizado pela
Norma NBR-11682 - Estabilidade de taludes, conforme tabela 6.2, o talude deverá
ser tratado por meio de técnicas de estabilização ou de contenção.
Tabela 6.2 - Fator de segurança mínimo para taludes (NBR-11682)
Grau de segurança necessário
ao local
Métodos baseados no equilíbrio-limite
Tensão-deformação
Padrão: fator de segurança mínimo (A)
Padrão: deslocamento máximo
alto 1,50 Os deslocamentos máximos devem ser compatíveis com o grau de segurança necessário ao local, à sensibilidade de construções vizinhas e à geometria do talude. Os valores assim calculados devem ser justificados.
médio 1,30
baixo 1,15 (A) Podem ser adotados valores diferentes, desde que justificados
48
7 Técnicas utilizadas na solução de taludes instáveis
As técnicas utilizadas para estabilização de taludes compreendem duas
modalidades: estabilização do maciço e contenção ou reforço.
Para a estabilização, devem ser classificados os pontos críticos de acordo
com o tipo de intervenção que estes necessitam, ou seja, sem intervenção ou com
simples intervenções e com intervenções. Quando da realização da estabilização
sem intervenção ou com intervenções simples, não haverá necessidade de
elaboração de investigações e projetos específicos para sua implantação (serviços
de limpeza e recuperação da drenagem ou proteção superficial, remoção de lixo ou
entulho e outros serviços de manutenção). Como exemplo, quando a maioria dos
dispositivos de drenagem está comprometida, e que a simples desobstrução de
sarjetas, canais, canaletas e bueiros forem suficientes para restabelecer as
condições de pleno funcionamento das obras existentes. Para os locais onde serão
realizadas intervenções, serão necessárias investigações complementares e
elaboração de projetos específicos (OLIVEIRA, 2006).
A priorização das áreas pertencentes ao grupo, que demanda a implantação
das obras de estabilização deverá considerar os níveis de risco geotécnico mais
elevado e o ganho de segurança potencial ocasionado pelas intervenções
(OLIVEIRA, 2006).
Segundo Vargas (1981), para que uma obra de estabilização de taludes tenha
sucesso, é necessário atender alguns preceitos básicos:
Estudos de investigação: é uma fase para a qual são dispensadas pouca
atenção, verba e prazo, e é de suma importância, pois é fundamental que se
tenha as causas do problema para se elaborar as soluções mais adequadas;
Elaboração de projeto: as soluções adotadas devem tratar diretamente as
causas da instabilização, para não haver superdimensionamento nem
subdimensionamento. É importante avaliar as características do talude para
se elaborar um projeto específico para o caso, pois nem sempre duas obras
similares admitem o mesmo projeto.
Execução de obras: são vários os casos em que as condições de campo,
difíceis de serem detalhadas com precisão, exigem alterações de projeto; é
importante que o engenheiro de campo tenha conhecimento de todos os
49
estudos prévios e dos detalhes do projeto, para que tenha condições de tomar
a decisão mais acertada. A atenção aos detalhes executivos, principalmente
àqueles relativos à drenagem e proteção superficial do talude, é tão
importante quanto a obra como um todo, pois um descuido poderá custar, no
futuro, a re-execução da obra.
Guidicini e Nieble (1984), modificado por FREIRE, 1965, agruparam sete
providências saneadoras dos escorregamentos:
Eliminação da água;
Atenuação do dessecamento;
Atenuação da pressão d‟água;
Atenuação dos efeitos da gravidade;
Atenuação e controle da erosão;
Combate à ação do gelo;
Diversos (controle de desmonte em taludes rochosos, proteção a jusante,
controle do carregamento a montante, etc.)
Para taludes rochosos, segundo Hoek e Londe (1974) apud Guidicini e Nieble
(1984), as técnicas de melhoria da estabilidade de taludes rochosos resumem-se em
quatro grupos básicos: mudança na geometria do talude, drenagem de água
subterrânea, reforço do maciço, controle de desmonte. Destes, os três primeiros se
aplicam também a taludes terrosos.
Essas técnicas de melhoria da estabilidade são apresentadas a seguir.
7.1 Mudança na Geometria do Talude
Segundo Guidicini e Nieble (1984), mudar a geometria do talude significa
reduzir a altura ou do ângulo de inclinação do talude. Na maioria das vezes, esta é a
medida mais econômica, e, apesar disso, pode ser a única solução em muitos
casos, associada a um sistema de drenagem e à proteção superficial.
50
7.2 Drenagem de Água Subterrânea
“O objetivo da drenagem é diminuir a infiltração de águas pluviais, captando-
as e escoando-as por canaletas dispostas longitudinalmente, na crista do talude e
em bermas, e, transversalmente, ao longo de linhas de maior declividade do talude.
Para declividades grandes, pode ser necessário recorrer a escadas d‟água, para
minimizar a energia de escoamento das águas. As bermas, com cerca de 2 metros
de largura, devem ser construídas com espaçamento vertical de 9 a 10 metros,
também para diminuir a energia das águas” (MASSAD, 2003).
A drenagem de água subterrânea sempre melhorará a estabilidade do talude,
porém deve-se analisar o quanto de estabilidade pode ser adquirido e o custo do
sistema (GUIDICINI e NIEBLE, 1984).
Guidicini e Nieble (1984)
afirmam que a forma mais simples e
barata de drenagem consiste na
redução da quantidade de água que
infiltra no topo e na face do talude. Isso
pode ser realizado, vedando-se
eventuais fendas de tração existentes,
mediante preenchimento com material
drenante (cascalho, por exemplo) e
vedação na superfície com material
impermeável, como argila. Assim, a
entrada de água será evitada, mas a
mesma poderá ser drenada para a face
do talude, que deverá estar protegida
superficialmente.
Drenagem profunda é uma técnica que consiste em rebaixar o nível freático,
através da instalação de drenos sub-horizontais profundos. Esta medida reduz as
pressões neutras, permitindo manter a estabilidade dos taludes de cortes e aterros.
A instalação consiste em executar furos com equipamentos a percussão e rotativos,
levemente inclinados em relação à horizontal, onde deverão ser instalados tubos de
Figura 7.1 - Esquema de drenagem profunda Fonte: IPT, 2005
51
PVC perfurados e envolvidos por telas de „‟nylon‟‟, que impeçam o entupimento
destes furos.
Como opções de drenagem profunda, existem os furos de martelete
pneumático horizontais, os furos verticais com bomba e as galerias de drenagem.
Os dois últimos são muito dispendiosos, sendo que o furo bombeado geralmente é
utilizado em determinada fase da obra, não servindo como solução permanente
devido ao seu elevado custo. Por sua vez, as galerias drenantes, apesar de
extremamente eficazes, só se justificam em casos de real necessidade, ou quando
as mesmas podem ser úteis a outras etapas da obra, como ancoragens, por
exemplo, diluindo o seu custo. Os furos sub-horizontais são a técnica mais utilizada
e mais eficiente, tanto para taludes terrosos como para rochosos (GUIDICINI e
NIEBLE, 1984).
7.3 Reforço do Maciço
A utilização de reforço em taludes rochosos é, em geral, economicamente
viável apenas em taludes pequenos, pois é necessário aplicar-se 20 % do peso total
da massa instável no reforço considerado. Geralmente, a utilização do reforço se
torna mais viável se o mesmo for utilizado como parte integrante de um projeto de
retaludamento (Hoek e Londe, 1974 apud Guidicini e Nieble 1984).
Já em taludes de solo, o reforço do maciço, por meio das mais diversas
técnicas, que serão abordadas nos itens subseqüentes, associadas a um sistema
eficiente de drenagem, geralmente é a única solução a ser tomada, quando o
retaludamento significar a retirada de volumes de terra muito grandes, pois neste
caso tornaria a solução economicamente inviável.
Existem vários tipos de obras de estabilização de taludes disponíveis na
Engenharia nos dias de hoje. A escolha de um ou de outro método depende do tipo
de problema a ser resolvido, da viabilidade de execução e viabilidade financeira do
projeto a ser desenvolvido. Portanto, a adoção de uma técnica deve ser embasada
em estudos cuidadosos.
De acordo com a norma NBR 11682 – Estabilidade de Taludes, o projeto de
obras de estabilização com elementos de contenção pode prevê:
52
a) estruturas de alvenaria ou concreto: muros de arrimo de peso, muros esbeltos
de paramento inclinado na direção do talude, muros a flexão de concreto
armado ou protendido, etc.;
b) estruturas chumbadas ou ancoradas: estruturas chumbadas ou ancoradas na
fundação, estruturas com ancoragens passivas em blocos ou placas verticais,
cortinas com ancoragens injetadas e protendidas, etc.;
c) estruturas diversas e dispositivos de reforço do terreno: telas de aço
galvanizadas fixadas com chumbadores, gunitagem com ou sem malha
fixada, chumbadores e tirantes protendidos em taludes rochosos, estacas-
raízes, pressoancoragens, gabiões, aterro de base de taludes com
geossintéticos, micro ancoragens, terra-armada, etc.
“Contenção é todo elemento ou estrutura destinado a contrapor-se a
empuxos ou tensões geradas em um maciço cuja condição de equilíbrio foi alterada
por algum tipo de escavação, corte ou aterro. A contenção é feita pela introdução de
uma estrutura ou de elementos estruturais compostos, que apresentam rigidez
distinta daquela do terreno que conterá” (Ranzini et al., 1998). As obras de
contenção têm sido utilizadas desde meados de 3200 a.c, data aproximada dos
registros mais antigos encontrados onde hoje se localiza o Iraque. As obras mais
recentes datam do século XVI, época em que a expansão colonizadora européia
exigia a construção de fortes militares e estruturas de defesa, em locais e terrenos
variados, em quase todos os continentes. Estas foram as primeiras estruturas de
contenção trazidas ao Brasil no século XVIII, expandindo-se para obras portuárias e
de contenções urbanas no século XIX, na Bahia e no Rio de Janeiro. Também nessa
época ocorreu a expansão das obras ferroviárias particulares e estatais, em todo o
Brasil, o que difundiu o uso deste tipo de estrutura (SILVA, 2006).
7.3.1 Muros
Muros são estruturas corridas de contenção, constituídas de parede vertical
ou quase vertical apoiada em fundação rasa ou profunda (Ranzini et al., 1998).
Podem ser construídos em alvenarias, de tijolos ou pedras, ou em concreto, simples
ou armado, ou ainda de elementos especiais. Podem ter fundação direta, rasa e
53
corrida, ou profunda, em estacas ou tubulões. Segundo Ranzini et al. (1998), se
apresentam no seguintes tipos: muros de gravidade, muros atirantados, muros de
flexão, mistos, muros de contrafortes, muros de gabiões e muros “Crib-Wall”.
Projetos que envolvem a construção dessas estruturas podem incluir também
modificação do regime hidrogeológico com drenos sub-horizontais profundos, poços
ou drenos verticais de rebaixamento de lençol freático, galerias de drenagem,
trincheiras drenantes, além da melhoria das condições existentes de drenagem
superficial e/ou profunda e proteção superficial dos taludes e adequado
encaminhamento das águas.
Segundo Ranzini et al. (1998), a influência da água é marcante em um muro
de arrimo, pois o acúmulo de água aumenta o empuxo atuante, portanto o sistema
de drenagem é de fundamental importância, devendo dar escoamento a
precipitações excepcionais com folga, impedir o carreamento do maciço e o
entupimento do sistema, com material filtrante.
7.3.2 Muros de gravidade
Segundo Ranzini et al. (1998), os muros de gravidade são estruturas corridas, de
grande massa, que resistem aos empuxos
horizontais pelo peso próprio. São comumente
empregados para conter pequenos e médios
desníveis, em geral inferiores a 5 metros. Podem ser
de concreto simples, ciclópico ou com pedras, com
ou sem argamassas. São construídos quando se
dispõe de espaço para acomodar sua largura, que
gira em torno de 40% da altura a ser escorada. São
comumente executados em cortes verticais no
terreno, pois podem ser feitos em trechos
(cachimbos), o que impede o desconfinamento total do terreno. Podem também
conter terraplenos, sendo neste caso executados integralmente para depois receber
o maciço, ou na medida em que estes forem sendo erguidos. Devido a seu alto
Figura 7.2 – Muro de gravidade Foto do autor, outubro 2008
54
peso, requerem um terreno com alta capacidade de carga, que possa suportar as
tensões máximas na fundação em sapata corrida.
7.3.3 Muros atirantados
Segundo Ranzini et al. (1998), são estruturas mistas em concreto e alvenaria
(de blocos de concreto ou tijolos), com barras perpendiculares ao paramento do
muro, funcionando como tirantes, fixos a outros elementos, como blocos, vigas
longitudinais ou estacas, amarrando, assim, o
paramento. São construções de baixo custo,
contendo alturas de até cerca de 3 metros. Os
tirantes são constituídos de armadura envolvida
em concreto, e não podem interferir em obras
futuras. Dependendo da altura do muro e das
condições do solo, pode ser apoiado em sapata
corrida, estacas ou brocas.
Fonte: Revista Techne. Ed. 44 Figura 7.4 – Muro atirantado
Figura 7.3: Esquema em perfil de muro tipo “gravidade”. Fonte: IPT, 2005.
55
7.3.4 Muros de flexão
Segundo Ranzini et al. (1998), são
estruturas mais esbeltas, com seção
transversal em forma de “L”. Resistem aos
empuxos por flexão, utilizando-se de parte
de peso próprio do maciço, que se apóia
na base do “L”, para manter-se em
equilíbrio. São geralmente construídos em
concreto armado, sendo, portanto, assim,
pouco econômicos para alturas acima de
7 metros. O espaço para a largura das
fundações, quando em sapata corrida, é
da ordem de 40% da altura. Resistem a
movimentos de translação, que podem ser
contidos executando-se um dente vertical
na fundação. Também pode ser apoiado
em estacas verticais ou inclinadas,
dependendo do tipo de solo.
7.3.5 Muros de contrafortes
Segundo Ranzini et al. (1998), possuem geometria semelhante à dos muros
de flexão, em “L”, porém possuem elementos verticais de grande porte, os
contrafortes ou gigantes, espaçados de alguns metros e engastados na fundação,
resistindo aos esforços de tração. O paramento do muro é formado por lajes
verticais, apoiadas nos contrafortes. Também se utiliza do peso próprio do maciço
para manter o equilíbrio. Os contrafortes podem ficar do lado externo do paramento
ou embutidos no maciço. A fundação pode ser feita em laje de fundação, estacas
Figura 7.5 - Esquema de Muro de Flexão Simples e com Contra-Fortes. Fonte: IPT
56
verticais ou inclinadas ou sapata corrida, dependendo do tipo de solo; neste último
caso, a largura da fundação ocupa cerca de 40% da altura do maciço; também
resiste à translação, podendo ser executado o dente vertical.
7.3.6 Muros mistos
Segundo Ranzini et al. (1998), são estruturas com características
intermediárias entre muros de flexão e os muros de gravidade, funcionando, assim,
parte pelo peso próprio e parte pela flexão, utilizando-se de parte do peso do
terrapleno para atingir o equilíbrio. A largura das fundações gira em torno de 40% da
altura, quando executadas em sapata corrida, resistindo também à translação,
podendo ser utilizado o mesmo processo do método anterior para conter esse
esforço. Também pode ser apoiado em estacas verticais ou inclinadas, dependendo
do tipo de solo.
7.3.7 Muros de gabiões
São muros de gravidade construídos superpondo-se caixas de malha de
arame galvanizado contendo pedras de dimensões maiores do que a abertura da
malha, montadas in-locu. A altura empregada é da mesma ordem daquelas
utilizadas nos muros de gravidade, ou seja, 5 metros. Apresentam como
características principais a flexibilidade, que permite que a estrutura se acomode a
recalques diferenciais, e a permeabilidade, facilitando assim a drenagem da
estrutura. Na figura 7.6 pode ser observado um estrutura em muro de gabião
executado próximo ao talude estudado.
57
7.3.8 “Crib-wall”
Ranzini et al. (1998) descrevem o “crib-wall” como estruturas formadas por
elementos pré-moldados de concreto armado ou de madeira ou aço, que são
montados no local, em forma de “fogueiras” justapostas e interligadas
longitudinalmente, cujo espaço interno é preenchido de preferência com material
granular graúdo.
Funcionam como arrimos de gravidade e
se acomodam a recalques das fundações. Como
vantagens, oferecem facilidade de construção,
baixo custo, capacidade de adaptação ao terreno
e aceitação de pequenos recalques, no entanto,
exige bom terreno de fundação, drenagem e
compactação cuidadosa do solo dentro da
fogueira e um cuidado especial na execução do
sistema de drenagem com barbacans e dreno de
areia.
Figura 7.6 – Muro Gabião do Talude de acesso a Taquipe Foto do autor, maio- 2008
Figura 7.7 - Esquema de um reforço em crib-wall Fonte: Revista Techne Ed.43
58
7.3.9 Cortina Atirantada
Os projetos que envolvem obras de contenção podem conter também
estruturas atirantadas, constituídas por cortinas, placas isoladas ou blocos
ancorados ao terreno através de tirantes protendidos, além de estruturas
chumbadas ou ancoradas, que não utilizam ancoragens protendidas (“solo
grampeado” - “soil nailing”, estruturas chumbadas ou ancoradas na fundação,
estruturas ou blocos com ancoragens passivas, etc .
Segundo Ranzini et al. (1998), cortinas são contenções ancoradas ou
acopladas a outras estruturas por meio de tirantes, o que dá estabilidade requerida
ao maciço. Podem ser rígidas ou flexíveis; no primeiro caso, as deformações das
cortinas podem ser desprezadas. No segundo, estas influenciam na distribuição de
tensões aplicadas ao maciço.
Ainda segundo Ranzini et al.
(1998), em rodovias, são empregadas
para contenção de cortes ou aterros. No
primeiro caso, é feita a partir do topo, em
faixas horizontais que vão sendo
ancoradas conforme o corte vai sendo
executado. Após cada etapa de corte, os
tirantes são inseridos, o pano da cortina é
concretado e em seguida é feita a
ancoragem. No caso de aterros, o
processo é semelhante, porém a
construção da cortina evolui de baixo para
cima, da fundação para o topo. O sistema
de drenagem é semelhante ao de muros
de arrimo.
Os módulos da cortina são
executados na medida em que se
progride nas escavações, de preferência
em nichos, para não causar
instabilizações.
Figura 7.8- Esquema de aplicação de cortina Atirantada. Fonte: IPT, 2005.
59
“O processo executivo das cortinas atirantadas envolve a execução de várias
fases” (MASSAD, 2003):
“[…] numa primeira fase, a perfuração do solo, a introdução do tirante e a
injeção de nata de cimento para formar o bulbo de ancoragem. Numa segunda fase,
após o endurecimento da nata de cimento, os cabos do tirante são protendidos e
ancorados junto às placas de concreto (ancoragem ativa). Por vezes, é necessário
associar a essas cortinas atirantadas um sistema de drenagem, para aliviar os
efeitos das pressões neutras, ou então considerá-las nos cálculos de estabilidade”.
A eficiência de uma cortina atirantada é muito boa. Os custos para sua
execução são relativamente altos, requer pessoal especializado, certo tempo para
construção e assim como toda e qualquer obra requer certos tipos de manutenção.
É muito importante durante a execução de uma cortina, ter cuidado com as
luvas de emendas e realizar a proteção do tirante com tintas que impeçam a
corrosão. O ideal é a execução de uma bainha com nata de cimento que evite o
contato direto do tirante com o solo.
Figura 7.9 – Exemplo de
cortina atirantada
Fonte: Revista Techne, 2003.
7.3.10 Solo grampeado
Solo grampeado é uma técnica de melhoria de solos, que permite a
contenção de taludes por meio da execução de chumbadores, concreto projetado e
60
drenagem. Os chumbadores promovem a estabilização geral do maciço, o concreto
projetado dá a estabilidade local junto ao paramento e a drenagem age em ambos
os casos.
Esta técnica se aplica aos maciços a serem cortados, cuja geometria
resultante não é estável e a taludes existentes que não têm estabilidade satisfatória.
O principio de funcionamento do solo grampeado pode ser resumido como
sendo o método que conduz a uma estabilização pelo alívio controlado de tensões.
Este alívio é alcançado a partir da possibilidade de deslocamentos controlados da
massa de solo/rocha e da conseqüente mobilização da resistência interna do
material, formando uma zona plastificada e reforçada pela interação solo-grampo.
Esta técnica permitiu uma considerável redução da espessura do
revestimento final de sustentação das galerias, haja vista a técnica até então
utilizada ter uma natureza rígida e, por isso, solicitar a estrutura com esforços muito
maiores e requerer revestimentos muito mais espessos (GUIMARÃES, 2008).
Inicialmente utilizada em escavações de rochas muito resistentes, novas
experiências foram realizadas no sentido de estabilizar estruturas com rochas mais
brandas e, posteriormente, em solos (GEORIO, 1999).
Estruturas em solo grampeado não são pré-tensionadas e requerem uma
pequena deformação no solo para trabalharem.
Os grampos são inseridos no maciço à medida que a escavação é iniciada e
prossegue em etapas sucessivas, quando então a primeira linha de grampos é
executada. O grampeamento do solo também pode ser executado em uma
escavação preexistente, onde é possível trabalhar de forma ascendente ou
descendente, de acordo com as necessidades construtivas da obra.
Em geral, os solos capazes de serem grampeados são areias consolidadas,
areias úmidas com coesão capilar, argilas adensadas e rochas brandas. O talude é
escavado em alturas entre 1 e 2m, sendo o tipo de terreno o fator determinante
dessa altura. Quando se trata de taludes formados por terrenos coesivos, pode-se
chegar até a 2,5 m de corte.
É conveniente que durante a escavação o solo mantenha-se estável,
entretanto, como em outras técnicas de reforço a escavação atinge um ponto crítico
de instabilidade local (função da altura de solo a ser escavada). Neste caso,
recomenda-se proceder à estabilização da face recém-escavada, pois o solo pode
não se sustentar por muito tempo. Além disso, inclinar a escavação da face do
61
talude pode proporcionar maior estabilidade e economia da armadura de reforço em
função da diminuição dos esforços na face da contenção (GUIMARÃES, 2008).
Figura 7.10 – Aspecto do solo
grampeado em fase de
conclusão. Brotas – Salvador.
Fonte: Monografia de Jonas
Guimarães, 2008 – Foto do Autor.
7.3.11 Concreto projetado
Trata-se de uma mistura de cimento, areia, pedrisco, água e aditivos, que é
impulsionada por ar comprimido desde o equipamento de projeção até o local de
aplicação, através de mangote (NBR-13044, 1993).
Na extremidade do mangote existe um bico de projeção, onde é acrescentada
a água, quando a mistura for seca. Esta mistura é lançada pelo ar comprimido, a
grande velocidade, na superfície a ser moldada. No traço, podem ser adicionadas ao
microssílica, fibras e outros componentes. As peças podem receber ferragens
convencionais, telas eletrossoldadas ou
fibras, conforme a necessidade de projeto
(GEOSONDA, 2005).
Existem duas maneiras de se obter
o Concreto Projetado: por „‟via seca‟‟ ou
por „‟via úmida‟‟. A diferença básica está
no preparo e condução dos componentes
do concreto. Na via seca, a adição de
água é feita junto ao bico de projeção,
instantes antes da aplicação. Na via
úmida, o concreto é preparado com água
e desta forma conduzido até o local de
Figura 7.11 – Foto ilustrativa de paramento usando concreto projetado. Fonte: Guimarães, 2008
62
aplicação. Para os dois procedimentos, utilizam-se traços e equipamentos com
características especiais.
As peças podem receber ferragens convencionais, telas eletrossoldadas ou
fibras, conforme a especificação do projeto. Para aplicação por via seca, são
necessários, pelo menos, os seguintes equipamentos e acessórios:
Bomba de projeção: recebe o concreto seco adequadamente misturado e o
disponibiliza para aplicação;
É necessário que os equipamentos estejam em perfeitas condições de
trabalho; as peças de consumo devem estar com desgaste aceitável e a máquina
sempre bem ajustada.
Compressor de ar acoplado à bomba de projeção: fornece ar comprimido em
vazão e pressão corretas para conduzir o concreto até o local da aplicação.
A prática brasileira, entretanto, é de que para qualquer diâmetro de mangueira
ou vazão de trabalho, a pressão característica do compressor deve ser de 0,7 MPa.
Este valor, quando da projeção do concreto, lido no compressor, não pode ser
inferior a 0,3 MPa. Desta forma, para distâncias até 50 m teríamos, como condição
mínima, os valores do quadro abaixo.
Tabela 7.1 - Variáveis dos instrumentos do concreto projetado.
Vazão do
compressor (pcm)
Diâmetro do
mangote
Pressão de ar necessária (MPa)
350 1½‟
0,7 600 2”
700 2½‟
Bomba de água: fornece água em vazão e pressão junto ao bico de projeção.
Pode ser substituída pela rede pública de fornecimento de água.
Deve fornecer água junto ao bico de projeção com pressão de pelo menos 0,1
MPa superior àquela dos materiais em fluxo.
Mangote: o duto de borracha por onde o concreto é conduzido da bomba ao
ponto de aplicação;
63
Bico de Projeção: peça instalada na extremidade de saída do mangote junto à
aplicação;
Anel de água componente do bico de projeção pelo qual se adiciona água ao
concreto;
Bico pré-umidificador instalado a cerca de 3 m do bico de projeção, visa
fornecer água ao concreto seco antes do ponto de aplicação. Pode ser ou não
utilizado.
Os acessórios como mangotes, bicos, anéis d‟água, pré-umidificadores e
discos devem estar em plenas condições, conforme especificações do fabricantes e
fornecedores.
Normalmente a resistência solicitada em projeto é de 15 a 20 MPa, podendo
atingir valores muito superiores, de até 40 MPa. O concreto seco pode ser fornecido
usinado, em caminhões-betoneiras, ou preparado no canteiro de obras.
São utilizadas alternativamente às telas, fibras metálicas de aço, adicionadas
diretamente na betoneira ou caminhão-betoneira, obtendo uma mistura
perfeitamente homogênea. Isto não obriga qualquer mudança nos equipamentos,
promove redução da equipe de trabalho, visto que não há necessidade de mão-de-
obra para preparo e instalação das telas. Elas se ajustam perfeitamente ao corte
realizado no talude, aceitando superfícies irregulares, com espessura constante.
O resultado é um concreto extremamente tenaz. A presença das fibras produz
concreto de baixa permeabilidade, uma vez que age no combate às tensões de
tração, durante o início da cura, homogeneamente em todas as regiões da peça
(METHA, 1994).
64
7.3.12 Uso de pneus
Recentemente, muitas prefeituras e comunidades têm executado contenções
de encostas e de margens de rios com pneus inservíveis. Essas obras utilizam-se do
pneu inteiro, enfileirando-os em camadas amarradas entre si e preenchidas com
terra. Segundo Medeiros et al. (2000), a utilização de pneus na contenção de taludes
associa eficiência mecânica e baixo custo de matéria-prima, favorecendo a
reutilização de um resíduo altamente impactante ao meio ambiente.
Trata-se de uma técnica recente, inovadora e propõe resolver dois problemas
distintos. O passivo ambiental gerado pelo resíduo da indústria automotiva e, o
problema da estabilidade de taludes. Até o presente momento existe pouca
bibliografia a respeito do assunto, no entanto, por ser uma técnica intrigante e ao
mesmo tempo louvável pela sua finalidade, têm-se alguns estudos a respeito, a
exemplo do projeto de pesquisa que aborda um muro experimental construído para
estudo na dissertação de mestrado de Ana Cristina Castro Fontenla Sieira, na
Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro – PUC-RIO (SIEIRA, 1998).
O muro foi construído com malhas de pneus usados, amarrados entre si e em
camadas horizontais. A parte interna da malha foi preenchida com solo compactado,
em quatro diferentes tipos de seções. O estudo consistiu ainda de instrumentação
com extensômetros magnéticos, células de pressão e inclinômetros.
Neste trabalho, segundo Sieira et al, (1998), o material utilizado no retro-
aterro é classificado como um solo areno-siltoso proveniente do intemperismo de
rocha gnáissica local. Após a compactação, o solo apresentou peso específico de 17
kN/m³ e grau de saturação médio de 65%.
Nesta técnica, é possível associar o uso de plantas para melhoria da estética
e usufruir das vantagens da cobertura vegetal, como será visto adiante.
Figura 7.12 – Início de construção de muro de pneus (SIEIRA et al, 2000)
65
7.4 Cobertura Vegetal
A influência dos sistemas radiculares na resistência ao cisalhamento do solo
tem valor considerável, por isso é grande a importância da presença de vegetação
sobre taludes e tem recebido considerável atenção, principalmente no que se refere
à ação de desmatamento e seus efeitos no processo de instabilização (CASTRO,
1996).
As raízes das plantas tendem a melhorar a qualidade do solo, aumentando
sua resistência através do reforço mecânico, além de reduzir o teor de umidade,
função esta desenvolvida pelas folhas das árvores através dos fenômenos de
transpiração, evaporação e interceptação (BUONO, 1997).
Embora boa parte dos trabalhos visando a qualificação e quantificação dos
efeitos da vegetação na estabilidade de taludes sejam de países em condições
climáticas diferentes da nossa, como Estados Unidos, Japão, Nova Zelândia,
Tailândia, já existe no Brasil um sistema denominado SIARCS® – Sistema Integrado
para Análise de Raízes e Cobertura do Solo (EMBRAPA, 1996), desenvolvido pelo
Centro Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento de Instrumentação Agropecuária
(EMBRAPA-CNPDIA, 1997).
As infiltrações efetivas das águas das precipitações pluviométricas,
responsáveis diretas pela deflagração dos mecanismos de instabilização dos
taludes, dependem principalmente da cobertura vegetal e do perfil de intemperismo
Figura 7.13 – Resultado final da construção de muro de pneus (SIEIRA et al, 2000)
66
do talude, com relação à litologia e aos aspectos estruturais. Quando bem aplicada
e enraizada, a cobertura vegetal tem demonstrado sua eficiência na redução dos
deslizamentos superficiais em massapés, no combate à erosão dos solos granulares
(areias siltosas e siltes arenosos) e na proteção contra variações excessivas da
umidade, responsáveis pela desagregação superficial das rochas argilosas
(SIMÕES, 1991).
Taludes desprovidos dos cuidados mecânicos e vegetativos recomendados
ficam completamente danificados, ocasionando sérios prejuízos para estradas, ruas,
cabeceiras de pontes e outras estruturas, quer sejam agrícolas, urbanas ou
rodoviárias (SEIXAS, 1984).
São inúmeras as vantagens da cobertura vegetal na estabilidade de talude.
Podemos citar três vertentes de atuação deste tipo de cobertura: interceptação de
raios solares, ventos e chuva; retenção considerável do volume de água e
eliminação da água presente. Ainda, a contínua formação de detritos vegetais nos
terrenos promove: amortecimento de boa parte da água que atinge o terreno;
escoamento hipodérmico devido à estrutura acamada; redução de efeitos erosivos
em condições de máxima pluviosidade (PUGLIESE, 1997).
De forma mecânica, o sistema radicular das plantas favorece um acréscimo
da resistência ao cisalhamento. Já de forma hidráulica ocorre um escoamento
hipodérmico. Da ação biológica, registram-se dois efeitos benéficos: o surgimento de
pressão neutra negativa melhorando a coesão do solo e diminuindo a quantidade de
água a ser infiltrada no maciço (SEIXAS, 1984).
A caracterização do sistema radicular, de uma espécie vegetal, tanto com
relação à distribuição espacial como por densidade de raízes, é um dos parâmetros
necessários para correlacionar com os parâmetros geotécnicos e obter a influência
deste com aquele. Porém, a não determinação dos parâmetros de vegetação, pelo
fato de requererem grande disponibilidade de tempo, mão-de-obra numerosa e
experiente tem refletido na baixa produção de trabalhos que comprovem a
importância da vegetação na estabilidade de encostas (PUGLIESE, 1997).
67
7.4.1 Efeitos do Desmatamento
De forma antagônica ao item anterior, com o desmatamento ocorre:
Eliminação da proteção térmica e climática, conferindo ao solo a ação direta
das gotas de chuva pela inexistência das copas da serrapilheira;
Ação erosiva das águas de chuva que seriam evitadas ou minoradas por meio
de raízes superficiais e da serrapilheira;
Aumento da infiltração e elevação do lençol freático, pois a cobertura vegetal
reteria, por molhamento de todo o edifício arbóreo, parte da água da chuva
que chegaria ao solo;
Perda, em médio prazo, dos efeitos mecânicos do sistema radicular por
deterioração dos tecidos vegetais e aumento do tempo de acesso das chuvas
ao solo;
Inexistência da retirada de água infiltrada no solo por absorção e devolução à
atmosfera por meio da evapo-transpiração.
Figura 7.14- Sistema radicular da
Brachiara Decubems atuando no
solo do talude estudado.
Fonte: O autor.
68
8 Monitoramento e Controle dos Movimentos de Massa
O monitoramento e controle do comportamento de taludes têm por finalidade
minimizar os riscos de eventuais ocorrências indesejadas. Para tal, os sistemas de
instrumentação: inclinômetros, piezômetros, células de carga em ancoragens,
hidráulicas ou elétricas, servem de subsídio. Estes sistemas de instrumentação
poderão ser utilizados separadamente ou em conjunto, dependendo da importância
ou localização da obra.
Segundo Kennedy apud Guidicini (1984), há duas razões básicas para se
instrumentar taludes:
1. verificar se um talude se comporta dentro dos limites previstos em projeto e,
2. acompanhar e predizer o comportamento de um talude que já exibia sinais de
ruptura e que esteja se movimentando.
É importante considerar que a crescente complexidade das obras de
engenharia e a tendência atual do mercado, na execução das obras com maior
rapidez, em melhores condições de segurança, com elevada rentabilidade e
confiabilidade acrescida, têm sido motivações para um controle mais eficaz do
comportamento das obras e dos terrenos onde assentam, quer na fase de
construção quer durante a sua vida útil. Nesse sentido, a atividade de
instrumentação tem assumido um papel de crescente relevância.
O monitoramento e controle podem estar presentes em todas as fases do
processo, desde a concepção e elaboração de planos de instrumentação ao
fornecimento e instalação de sistemas de instrumentação, desenvolvimento de
soluções automatizadas de aquisição de dados de instrumentação, exploração de
sistemas de instrumentação, gestão da informação, disponibilização de resultados e
retroanálise e no controle de obras.
Uma das formas mais usuais de instrumentação está na utilização de
inclinômetros para verificação de movimentação do maciço e medidores de
deformação do tipo strain-gages em contenções que fazem uso de tirantes, os quais
receberam estes equipamentos colados ao longo das barras de aço dos grampos;
para monitorar o nível d‟água no terreno, faz-se o uso de piezômetros.
69
8.1 Inclinômetros
O inclinômetro é um instrumento que serve para medir deslocamentos
horizontais dentro do terreno. A seqüência de leituras no tempo permite determinar a
progressão dos movimentos do talude e localizar a profundidade de uma eventual
superfície de ruptura. A utilização de inclinômetros é prática bastante conhecida em
obras geotécnicas. Os procedimentos de instalação geralmente são encontrados em
literatura estrangeira, por outro lado, no mercado nacional já existem empresas
especializadas na prestação de serviços de instalação e monitoramento por
instrumentação.
Na figura 8.1, observa-se um inclinômetro instalado em um furo que foi
executado com 100 mm de diâmetro, permitindo a inserção do tubo de acesso (80
mm) e o posterior preenchimento com calda de cimento-betonita (1:10).
Neste caso, o torpedo padrão de 25 mm de
diâmetro é do tipo deslizante e percorre o tubo de
baixo para cima, sendo o sensor guidão por
pequenas rodas que garantem o alinhamento do
instrumento no centro do tubo.
Os inclinômetros são equipamentos
robustos e raramente sofrem perturbações do
meio no qual são inseridos (Nunes at al, 2004).
Por isso, alguns cuidados são tomados para evitar
o vandalismo dos tubos de acesso.
Como exemplo, podemos citar: colocação de tampa na extremidade do tubo
de acesso; construção de uma caixa de proteção
chaveada no entorno do tubo.
Figura 8.1: Inserção de inclinômetro Fonte: Nunes at al (2004)
Figura 8.2 - Caixa de proteção e tampa do tubo de acesso do inclinômetro Fonte: Nunes at al (2004)
70
8.2 Piezômetros
Piezômetro é um aparelho que serve para avaliar a compressibilidade ou a
tensão dos líquidos (CRUCIANI, 1987). Através desta medida, determina-se o nível
d‟água no lençol, pressão neutra interna do solo e pressões em junta (CBDB, 2009).
O piezômetro é constituído de um tubo vertical, aberto nos dois lados, conectado a
massa de água. Há vários tipos de piezômetros, o de mais simples execução é o
hidráulico, pois não envolve necessariamente dispositivos elétricos ou eletrônicos
sofisticados (ORTIGÃO, 1975).
Os piezômetros são úteis e insubstituíveis justamente para detectar a
presença de componentes verticais do fluxo subterrâneo, especialmente fluxos
ascendentes originados por pressão artesiana, que promovem a elevação e
sustentação do lençol freático. Esse tipo de problema é dos mais sérios e de mais
difícil solução devido à dificuldade em controlar a pressão artesiana (CRUCIANI
apud Santos, 1987).
Atualmente, com o avanço
tecnológico, existem piezômetros elétricos
que são constituídos basicamente de um
elemento poroso e um transdutor
eletromecânico de pressão, de forma que
as pressões intersticiais que se
desenvolvem no fluido dos poros do solo
são transmitidas hidrostaticamente pela
água que satura o elemento poroso (filtro),
terminando por acionar o transdutor. A
função básico do condutor eletromecânico
é de transformar uma quantidade física
(pressão) em um sinal elétrico.
Na figura ao lado, temos o
esquema de uma instalação típica de
piezômetro.
Figura 8.3: Esquema de instalação de Piezômetro Fonte: Comitê Brasileiro de Barragens, 2008.
71
O IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas)
desenvolveu um piezômetro pneumático para
aplicação em obras civis tais como: maciços de
barragens e outros aterros, fundações e
taludes, com o intuito de obter medidas
precisas e com rapidez de leitura. O princípio
de funcionamento é o da conversão da pressão
d‟água intersticial do selo numa pressão
equivalente de gás (CO2), que é registrada
como leitura em um manômetro de precisão.
.
Figura 8.5: Piezômetro Pneumático do IPT Fonte: IPT, 2007.
Figura 8.4: Esquema de Piezômetro Pneumático Fonte: IPT, 2007.
72
9 Local de estudo
O local de estudo compreende toda área geográfica que determina as
condições de contorno da instabilização, razão da qual, também influencia na
escolha, implantação e execução da contenção mais adequada que atenda da
melhor maneira possível aos requisitos apresentados.
9.1 Descrição Geral
O talude estudado localiza-se ao longo da
BR 110, no Município de São Sebastião do
Passé-Ba a treze quilômetros da sede do
município. O acesso ao local é feito, saindo de
Salvador, pela BR-324 até o cruzamento com a
BR-110, na altura do km 51, em direção a cidade
de São Sebastião do Passé. Após 5 km, nas
imediações do km 385, encontra-se um trecho
em aclive seguido de uma curva a direita. Após a
curva, ainda no trecho em aclive, observa-se à
esquerda, o talude estudado (Figura 9.1).
O Município de São Sebastião do Passé, situado na região Metropolitana de
Salvador, possui clima quente e úmido, com pluviosidade em torno de 1600 mm/ano
(máxima igual a 2330 mm/ano), cultivo de mandioca e criação de bovinos, eqüinos e
muares. O município faz limites com Candeias, Catu, Pojuca, Terra Nova, Amélia
Rodrigues, Mata de São João e Dias D‟Ávila (SEI, 2004).
Na região o relevo é do tipo forte e ondulado com encostas convexas e com
vários pontos que mostram indícios de movimento de massas e média densidade de
canais de drenagem. Em alguns desses pontos há cicatrizes de erosão induzidas
pelo desmatamento do que ainda restava de mata atlântica. O uso do solo é de
pastagem e agricultura de subsistência e existem várias áreas recém–desmatadas
Figura 9.1 – Talude à esquerda Foto do autor, dezembro 2008
73
para ampliação das pastagens (SEI, 2004). A devastação das matas provoca uma
intensa e brusca infiltração das águas, diminuindo a estabilidade do manto e
provocando numerosos escorregamentos do solo, inutilizando freqüentemente
grandes áreas (LEINZ, 1987).
De acordo com Simões (1991), nessa área de Bacia Sedimentar, os
deslizamentos dos taludes ocorrem em sua grande maioria nos períodos chuvosos.
A infiltração efetiva das águas de chuva, dependendo do caso, pode gerar redes
temporárias de percolação de água, reduções de pressões neutras negativas
(sucções), pressões hidrostáticas nas cunhas ou sub-pressões devido a elevação do
N.A.(Nível d‟água) do subsolo, provocando com isto a ruptura dos taludes.
Sobral (1956) relatou que os engenheiros, ao construírem estradas ou
edifícios, se viram compelidos a entrar em contato mais íntimo com o massapê da
região, adquirindo, desse contato, experiências decepcionantes. Escorregamentos
de grandes volumes de terras, deslocamentos de longos trechos de estradas de
ferro, derrubamentos de robustos muros de arrimo eram fatos que ocorriam
constantemente.
9.2 Descrição do talude estudado
O talude de corte estudado
apresenta comprimento de 166m na
base e 33 m no topo, com altura
variando de 18 a 25 metros. Ao longo
de seus 59 metros de trecho inclinado
(comprimento da face), à meia
encosta, possui uma berma com 39
metros de comprimento e 9 metros de
largura (Figura 9.2). As inclinações do
talude são de 27º para a primeira
inclinação (base até a berma) e 56º
para segunda inclinação (berma até o
topo), indicadas na Figura 9.3.
Figura 9.2 – Croqui de vista superior do talude
74
Existem drenos de pequeno
comprimento e diâmetro de 50 mm
(Figura 9.4) no muro de arrimo
existente, mas não foram suficientes
para evitar escorregamento de massa
nos meses mais chuvosos do ano de
2008, principalmente de abril a junho.
Na lateral direita do talude,
existe um dreno (manilha de concreto)
que lança a água captada na
superfície do solo, erodindo o talude
no sentido topo-pé (Figura 9.5).
Segundo inspeção visual,
realizada pelo professor e geólogo
Carlos Uchoa, a textura do solo que
compõe o talude é
predominantemente argilosa, embora,
em algumas partes, areia possa estar
presente.
Figura 9.3 – Perfil do talude
Figura 9.5 – Manilha de concreto Foto do autor, outubro-2008.
Figura 9.4 – Dreno do muro de arrimo Foto do autor, outubro-2008.
75
A coloração varia em bandas arroxeadas e avermelhadas, certamente
refletindo a presença de óxido de ferro em variadas quantidades e níveis de
oxidação.
Há cobertura vegetal em toda
extensão inclinada, principalmente
gramínea e pequenos arbustos, como
medida de proteção superficial (Figura
9.6)
No pé do talude, um trecho do
muro de arrimo (90cm de altura e 50
cm de largura), citado anteriormente,
encontra-se tombado. Na inspeção
visual, observou-se que parte dos
drenos (tipo barbacãs) encontravam-se
obstruídos com vegetação.
O talude estudado vem sendo
observado pelo autor deste trabalho
desde maio de 2008 até o presente
momento. Em junho de 2008 foi
observado o surgimento de trincas no
topo do talude próximo à borda.
No topo, existem fendas com
abertura de 18 centímetros (medidas
no mês de outubro de 2008) e
profundidade possível de medição com
trena, em torno de 86 centímetros.
Ao longo das fendas, o abatimento do talude foi de até 27 centímetros, em
superfícies que exibem suas faces externas côncavas, reforçando a indicação de
movimentação (Figura 9.8).
Figura 9.6 – Cobertura Vegetal
Foto do autor, dezembro-2008.
Figura 9.7 – Muro de arrimo tombado Foto do autor, outubro-2008.
76
As referidas fendas distam do poço TQIA-05 cerca de 9,70 m, 15,12 m e
20,32m, conforme mostrado na figura 9.9.
.
O referido poço existe desde 25 de abril de 1964, com diâmetro igual a 24,45
cm e revestimento em tubo metálico de aço carbono até a profundidade de 1160 m,
Figura 9.9 – Perfil das trincas no topo do talude
Figura 9.8 – Abatimento em topo do Talude
Foto do autor, novembro 2008.
77
servindo para injeção de água no solo, com a finalidade de recuperar a produção de
petróleo sob a mesma pressão de produção no reservatório.
À meia encosta, na berma, a ação de processos erosivos é visível (Figura
9.10).
Sobral (1956) já salientava naquela época que, sob alta pluviosidade, a água
percolava através do solo e carreava consigo as substâncias solúveis e dispersíveis,
intensificando os processos erosivos.
A vegetação encontrada no talude ratifica a observação de Simões (1991):
“os taludes em massapês, devido as suas características físicas e de fertilidade,
permitem o plantio das mais diversas espécies de gramíneas e leguminosas; há uma
grande predominância de Brachiaria”.
O Brachiaria e o Gengibre são os tipos que melhor se adequam ao solo,
devido à resistência e a espessura do sistema radicular (SIMÕES, 1991).
Para Simões (1991), o talude de corte executado nos materiais da Bacia
Sedimentar, seguindo os padrões de inclinação comumente empregados para
materiais convencionais em obras viárias, tem demonstrado serem bastante
instáveis, mesmo para as precipitações pluviométricas consideradas normais. O
homem tem contribuído de forma significativa neste processo, criando condições
favoráveis aos deslizamentos.
9.3 Origem, formação e evolução da Bacia Sedimentar onde foi desenvolvido o
estudo
No período Jurássico Superior deu-se o rompimento continental que separou
a América do Sul da África, iniciando-se assim a formação da fossa tectônica do
Figura 9.10 – Berma com erosão Foto do autor, outubro-2008
78
Recôncavo. Esta movimentação tectônica expressa as grandes deformações
disjuntivas resultantes do campo de tensões crustais dominantes nos períodos
Jurássico e Cretáceo (Simões, 1991).
Segundo Leal apud Simões (1988), que trata de formação bastante
abrangente os aspectos geológicos da Bacia Sedimentar, a atividade tectônica
exerceu influência marcante sobre a sedimentação da Bacia, podendo-se concluir
com base nas análises das unidades estratigráficas, que a Bacia se desenvolveu em
três estágios denominados “pré-rift”, “rift” e “pós-rift”.
O segundo estágio, denominado “rift”, é caracterizado por uma atividade
tectônica bem mais acelerada, representada por uma maior velocidade de
subsidência do “graben” do Recôncavo. Esta subsidência tipo diferencial e
assimétrica deu origem a três compartimentos estruturais internos na Bacia: uma
plataforma relativamente estável, ocupando a parte norte e oeste; uma faixa em
talude, sinuosa e de ângulo elevado, a oeste e por último uma zona hiper
subsidente, adjacente ao falhamento de leste a sul, onde se constata um maior
aprofundamento da Bacia (SIMÕES, 1991).
Ainda segundo Simões, no “rift”, foram depositadas as formações restantes
do Grupo Santo Amaro, as formações do Grupo Ilhas, assim como os arenitos
grosseiros e os folhelhos da formação São Sebastião, do Grupo Massacará. As
rochas sedimentares foram formadas a partir do transporte e deposição dos
sedimentos provenientes dos mantos de materiais intemperizados das rochas do
Embasamento Cristalino, que ocorrem em locais topograficamente elevados nas
bordas da Bacia. Onde para Leinz at al, (1987), ocorre o terceiro estádio, que é o da
decomposição total da rocha, desaparecendo por completo a sua textura. É o que se
denomina solo. Leinz (1987), afirma que nas áreas pouco íngremes, onde não se
verificam os fenômenos de deslizamento do solo, há a passagem gradual entre os
três estádios de intemperismo.
As intempéries passaram, então, a agir diretamente sobre os folhelhos,
argilitos e siltitos que constituem as formações cretáceas, originadas da
consolidação em camadas de siltes, argilas e partículas calcáreas, decompondo-as
facilmente em lâminas finas. Formaram-se, então, os massapês (SOBRAL, 1956).
As formações sedimentares da Bacia são geralmente sub-horizontais. As
movimentações ocorridas devido ao processo de subsidência resultaram em um
quadro estrutural onde geralmente as camadas tendem a mergulhar para leste ou
79
sudeste. Os ângulos de mergulho dos acamamentos são geralmente baixos,
atingindo em termos regionais valores médios inferiores a 10°. Em locais específicos
da Bacia, onde o comportamento estrutural foi modificado devido ao basculamento
de grandes blocos, conseqüência da subsidência diferencial, com inversão de
mergulhos, dobramentos, etc..., podem ser encontrados mergulhos com inclinações
mais elevadas. (SIMÕES, 1991)
As primeiras formações da Bacia foram sedimentadas em ambientes fluviais e
lacustres. Com a reativação do processo de subsidência, formaram-se vales
profundos, longos e estreitos, que sofreram alagamentos com o ingresso das águas
do mar, possibilitando a deposição de novas seqüências sedimentares. As
formações do Recôncavo tiveram diferentes ambientes de deposição: formação
Itaparica (ambiente lacustre predominantemente profundo e redutor); formação do
Grupo Ilhas (ambiente deltaico-lacustre); formação São Sebastião (ambiente
fluvial); formação Marizal (leques aluviais).
Em busca à mapa geológico do recôncavo baiano, verificou-se que a cidade
de São Sebastião do Passé está locada numa região de formação São Sebastião,
tendo as formações Barreias e Ilhas circunvizinhando a esquerda e a direita
respectivamente.
Os fatores climáticos exercem influência marcante nos processos de
instabilização dos taludes da Bacia Sedimentar do Recôncavo, destacando-se a
pluviometria pelo fato de estar diretamente associada aos deslizamentos (SIMÕES,
1991). De acordo com Sobral (1956), o clima é o resultado da distribuição da
temperatura e da precipitação, sendo que em uma região com a precipitação
pluviométrica como a do Recôncavo, verificam-se escorregamentos nos massapês
sob a ação da água.
A cobertura vegetal, de forma geral, favorece a estabilidade dos taludes,
reduzindo a ação dos agentes climáticos sobre o maciço. Este aspecto torna-se
muito importante nos taludes da Bacia Sedimentar, pela presença dos solos e das
rochas expansivas muito sensíveis às variações de umidade e pela ocorrência
abundante dos solos granulares, facilmente erodíveis pelas águas de chuva
(SIMÕES, 1991).
As maiores chuvas na região precipitam-se entre os meses de março e julho
e, em um período, entre novembro e dezembro. Em realidade não se observa
estiagem em nenhuma época do ano, daí alguns classificarem o clima como macro
80
termal úmido sem estiagem. A precipitação é superior a 1500 mm anuais (SOBRAL,
1956).
Climas com essas características são o ativador energético do processo de
formação do solo (SOBRAL, 1956). Confirmando isto, Simões (1991) afirma que a
água participa ativamente nos processos de intemperização das rochas da Bacia
Sedimentar e na deflagração dos mecanismos de instabilização dos taludes.
9.4 Mineralogia e caracterização do solo da região
A tabela 9.1 mostra a composição mineralógica das argilas silto-arenosas
(massapês), coletadas por Simões (1991) em alguns taludes da formação São
Sebastião.
Tabela 9.1 - Composição mineralógica semi-quantitativa da fração argila dos massapês da
formação São Sebastião (SIMÕES, 1991)
AMOSTRA Nº
C O M P O S I Ç Ã O M I N E R A L Ó G I C A (%)
MONTMORILONITA ILITA CAULINITA
16 - 20 80
17 - 25 75
18 - 10 90
19 - 10 90
Devido a não observância da motimorilonita, os massapês desta região
possuem características e composição mineralógica diferente dos massapés
provenientes da intemperização das rochas argilosas das demais formações da
Bacia. Em conseqüência apresentam menores expansões, assim como
permeabilidades e resistências ao cisalhamento mais elevado.
Ensaios mineralógicos da fração argila foram executados também nos
sedimentos granulares da formação São Sebastião, constituídos de areias silto-
argilosas. Na Tabela 9.2 os resultados desses ensaios são mostrados, verificando-
se os teores reduzidos de ilita, que conferem potencial de expansibilidade bastante
baixo a estes sedimentos.
81
Tabela 9.2 - Composição mineralógica semi-quantitativa da fração argila dos sedimentos
granulares (areia sítio argilosa) da formação São Sebastião (SIMÕES, 1991)
AMOSTRA Nº
C O M P O S I Ç Ã O M I N E R A L Ó G I C A (%)
MONTMORILONITA ILITA CAULINITA
1 - 5 95
2 - 5 95
3 - 5 95
4 - 5 100
Nas tabelas 9.3 e 9.4 apresentam os resultados de ensaios de granulometria
e peso específico dos grãos, limites de consistência, respectivamente, realizados no
solo da Formação São Sebastião por Simões (1991).
Tabela 9.3 - Granulometria: solo Formação São Sebastião (Simões, 1991)
Amostra/fração
granulométrica
Areia Silto Argilosa Argila Silto Arenosa
(Massapê)
Pedregulho (%) 1 1
Areia (%) 61 12
Silte (%) 20 28
Argila (%) 18 59
Tabela 9.4 - Peso específico dos grãos e limites de consistência determinados por Simões
(1991): solo Formação São Sebastião
Amostra s(kN/m3) wL (%) wP (%) IP (%)
Areia Silto Argilosa 26,7 34 19 15
Argila Silto Arenosa
(Massapê)
27,1 57 28 29
9.5 Parâmetros de resistência dos solos da região
82
A tabela 9.5 apresenta os parâmetros de resistência dos solos da Formação
São Sebastião, determinados por Simões (1991), por meio de ensaios de
cisalhamento direto.
Tabela 9.5 – Parâmetros de resistência ao cisalhamento dos sedimentos da Formação São
Sebastião determinados por Simões (1991)
MATERIAL ENSAIADO AMOSTRA
Nº
PARÂMETROS DE RESITÊNCIA
PICO RESIDUAL
c' θ' c'r θ'r
(kN/m²) (°) (kN/m²) (°)
ARGILA SILTOSA COM AREIA (MASSAPÊ)
1 20 18 0 16
1* 40 10 - -
2 90 16 0 13
3 60 20 0 18
3* 60 22 - -
5 25 15 0 14
11 25 15 0 15
11* 30 15 - -
15 20 18 0 17
15* 80 12 - -
27 10 21 0 17
28 17 21 0 16
ARGILA ARENOSA COM SILTE 33 29 29 - -
AREIA SILTO-ARGILOSA
4 0 33 0 33
4* 0 31 - -
7 0 31 0 31
7* 50 22 - -
8 0 32 0 32
8* 0 311 - -
9 0 32 0 32
9* 0 35 - -
10 25 29 0 29
10* 0 29 - -
16 0 32 0 29
16* 0 28 - -
17 10 30 0 30
18 37 31 0 31
19 6 24 0 22
20 10 23 0 20
21 10 25 0 22
22 0 29 0 29
23 6 27 0 25
24 13 28 0 25
25 8 30 0 27
26 10 27 0 25
SILTE ARGILO-ARENOSO COMPACTO
6 60 32 0 27
6* 150 23 - -
12 175 29 0 26
12 80 39 0 27
13 160 44 0 26
13* 170 28 - -
14 100 29 0 19
14 270 33 0 24
CONTATO AREIA SILTO-ARGILOSA X ARGILA SILTOSA COM AREIA (MASSAPÊ)
29 10 26 0 25
30 10 22 0 20
31 12 30 0 28
32 10 25 0 22
83
Da tabela 9.5, a resistência residual da coesão foi sempre zero, conforme a praxe, e
o valor do ângulo de atrito apresentado mostra pouca variação do valore de pico ao residual,
tendo o ângulo máximo residual de 33 ° e o mínimo em 13°.
As tabelas 9.6 e 9.7 apresentam os valores adotados neste trabalho:
Tabela 9.6- Parâmetros de resistência de pico determinados por Simões (1991) e adotados
neste trabalho: solo Formação São Sebastião
Amostra (kN/m3) c‟(kPa) ‟(o)
Argila Siltosa com
Areia (Massapê) 17,43 30 15
Areia Silto-Argilosa 13,01 6 27
Tabela 9.7 - Parâmetros de resistência residual determinados por Simões (1991) e adotados
neste trabalho: solo Formação São Sebastião
Amostra (kN/m3) c‟(kPa) - residual ‟(o)
Argila Siltosa com
Areia (Massapê) 17,43 0 15
Areia Silto-Argilosa 13,01 0 25
84
10 Análise da estabilidade do Talude
Este capítulo apresenta as hipóteses levantadas sobre as prováveis causas
da instabilização do talude estudado, os parâmetros adotados para avaliação da sua
estabilidade e análise propriamente dita.
Após visita ao talude, foi possível fazer as seguintes considerações:
Não existe sistema de drenagem superficial
No topo do talude, não existe vegetação
O talude tem sido erodido pelo dreno,
localizado à direita e que lança água ao
longo de sua superfície
As fendas (Figura 10.2) possibilitam
livremente a entrada de água de chuva,
que irá acumular no maciço de solo,
aumentando a poro pressão do mesmo.
O processo de instabilidade se inicia, a partir dessas trincas de retração.
A camada de topo (Figura 10.3) é composta por material laterítico, material
transportado, lançado no local e possui espessura aproximada de 1 metro
Existe massa de solo já rompida a partir da fenda no topo
A massa rompida escorregou e parte dela se sobrepôs ao topo do muro de
arrimo, situado no pé do talude
O muro no pé do talude (Figura 10.4) perdeu a estabilidade e está inclinado
para fora
O solo do talude é bastante fino, com plasticidade ao tato e coloração
amarela, vermelha e roxa, identificados durante a inspeção “in situ”
Figura 10.2 Trinca de tração no topo do talude próximo a borda. Foto do autor, julho de 2008.
Figura 10.1 - Foto retirada em momento de chuva. Foto do autor, junho-2008
85
Figura 10.5: Massa rompida escorregada e sobreposta ao muro de arrimo
Foto do autor, junho-2008
Existe a possibilidade de o revestimento do poço (no topo do talude) estar
furado
Costa e Silveira em 1954, no estudo do escorregamento ocorrido na rodovia
PE-BR-11-Sul – Trecho Ponte dos Carvalhos em Pernambuco, embora o tipo de
solo estudado não tenha sido o massapê, concluíram que a causa do acidente, pelo
menos a principal delas, foi a ação das águas de chuva que, ao se infiltrarem
através das fissuras da argila rija, encontraram uma camada de argila dura e sobre
ela se depositaram. A ação prolongada dessas águas diminuiu a consistência da
argila anteriormente rija, tornando menor a sua coesão.
Figura 10.3: Perfil demonstrando diferentes
camadas. Foto do autor, dezembro-2008.
Figura 10.4: Muro de arrimo rompido. Foto do autor, outubro-2008
+/- 1 m de material
transportado
Terreno
natural
86
De acordo com Simões (1991), nos taludes da Formação São Sebastião, as
redes de fluxo são fundamentalmente verticais, conduzindo as águas infiltradas até o
N.A.(Nível d‟água) estático do sub-solo, geralmente a maiores profundidades. A
ruptura se dá por perda de sucção parcial ou total dos massapês, em zonas
específicas da superfície de ruptura, devido principalmente à infiltração das águas
das precipitações pluviométricas através das trincas.
Os deslizamentos ocorrem nos períodos de chuvas intensas, tendo as chuvas
antecedentes, também, certa influência no mecanismo, devido ao elevado teor de
material argiloso (SOBRAL, 1956).
10.1 Informações geotécnicas utilizadas e análise
As informações geotécnicas utilizadas na análise estão relacionadas a seguir:
sondagem a percussão, realizada previamente em julho de 2007. Os perfis
estão no ANEXO A;
inspeção “in situ”;
coleta de amostra deformada no topo do talude e material do topo e berma
para e realização de ensaios de caracterização em laboratório. A amostra 1 é
referente ao material coletado no topo do talude e a amostra 2 trata-se do
material coletado na berma do talude, todos eles após a camada superficial
de material laterítico.
A inspeção “in situ” detectou um solo argiloso com presença de areia, solo
bastante pedogeneizado, sua coloração variando em bandas arroxeadas a
avermelhadas. A amostra indeformada retirada “in loco” teve peso específico de
15,98 kN/m³, e umidade em 16,2 % verificada pelo método Speedy.
Os valores dos limites de consistência encontrados na tabela abaixo possui
semelhança com os valores ora encontrados por Simões, fazendo valer a afirmativa
que os estudos estão correlacionados por se tratar de solos com características
parecidas.
Os resultados desses ensaios estão nas tabelas 10.1 e 10.2;
87
Tabela 20.1- peso específico dos grãos e limites de consistência determinados em laboratório:
solo do talude
Amostra s(kN/m3) wL wP IP (%)
Carta de
Plasticidade
(SURCS)
1 (Topo) 26,82 43 20 23 CL
2 (Berma) 27,50 48 24 24 CL
O limite de liquidez, como é sabido, é o teor de umidade em que o solo passa
ao estado fluido denso, se houver aumento de umidade suficiente para provocar
essa mudança no estado de consistência. Enquanto que o limite de plasticidade é o
teor de umidade mínimo com que o solo se mantém no estado plástico. A partir
desses dois teores de umidade, obtém-se o índice de plasticidade, definido como a
diferença numérica entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade do solo, e
representa o espaço em que ele permanece plástico.
Tabela 10. 3 - Granulometria do solo coletado no topo e berma do talude
Fração do solo ABNT DNER
Amostra 01 (Topo)
Amostra 02 (Berma)
Amostra 01 (Topo)
Amostra 02 (Berma)
Pedregulho 0% 0% 0% 0%
Areia grossa 0% 0% 0% 0%
Areia média 3% 1% 8% 3%
Areia fina 25% 9% 11% 8%
Silte 32% 39% 33% 33%
Argila 40% 51% 48% 56%
IA SKEMPTON 0,58 0,47 0,48 0,43
Os valores de atividade de Skempton demonstram que o solo do talude
possui predominância de caulinita (0,3-0,5), segundo Mitchell, 1976; Skempton,
1953, apud Braja, 2007. O que reforça a informação de Simões, 1991.
A partir dos valores mostrados na Tabela 10.2, o material coletado é
classificado como uma argila siltosa ou argila silto-arenosa, conforme já identificado
nos perfis de sondagem a percussão.
Na formação São Sebastião é encontrado predominantemente camadas de
sedimentos granulares (areias siltosas e siltes arenosos), simplesmente apoiadas
88
em sedimentos argilosos ou perfis mais complexos constituídos de maciços
granulares com intercalações múltiplas de camadas argilosas menos permeáveis.
Em alguns taludes específicos, pode ocorrer em profundidade a presença de
folhelhos intemperizados, sotopostos às referidas camadas de sedimentos
(SIMÕES, 1991).
Os materiais constituintes dos horizontes de intemperismo na região estudada
apresentam em geral, porcentagem passando na peneira 200 superior a 80 % e
limite de liquidez superior a 50%. Os valores encontrados para as amostras
estudadas, estão representados nas tabelas 10.1 e 10.2. E de acordo com o
Sistema Unificado de Classificação, os massapês são enquadrados quase na sua
totalidade como CH, de alta plasticidade. Os materiais dos horizontes subjacentes
são classificados também como CH, com algumas ocorrências de MH (SIMÕES,
1991). As amostras ensaiadas foram classificadas como CL (argila de baixa
plasticiadade).
Simões (1991) afirma que os sedimentos granulares predominantes nesta
Formação são areias silto-argilosas, podendo ocorrer também em alguns locais
siltes areno-argilosos e siltes argilo-arenosos. Geralmente não são expansivos,
podendo, no entanto, exibir em alguns casos expansões moderadas, função da
composição granulométrica e mineralógica da fração argila. Em comparação com os
sedimentos argilosos (massapês) desta mesma Formação, são muito mais
permeáveis e resistentes.
A Formação São Sebastião, principalmente na parte nordeste da Bacia
Sedimentar, onde as condições de deposição favoreceram a formação de taludes
homogêneos, espessos, constituídos de massapês de coloração
predominantemente amarela a marrom avermelhada, possui teor elevado de areia e
silte. Em decorrência destas características granulométricas, os taludes são mais
altos e íngremes com trincas de retração mais espaçadas, tendo no topo a presença
de trincas de tração (SIMÕES, 1991). Esta observação é coincidente com algumas
observações realizadas no talude estudado, cuja localização está na Formação São
Sebastião, de acordo com o mapa geológico do recôncavo baiano de Sobral, 1956.
Com a definição da geometria do talude, as observações feitas e tendo
resultados de investigações geotécnicas, o próximo passo foi aplicar os métodos
para análise da estabilidade de talude, para calcular os fatores de segurança.
89
10.2 Avaliação da estabilidade do talude
O perfil do talude estudado está representado na figura 10.6.
Figura 10.6 – Perfil do talude estudado
90
Na área, foram realizadas sondagens à percussão em 9 pontos distintos do
talude (ver anexo B), perfazendo um total de 86,43 metros perfurados com o objetivo
de obter o perfil geotécnico do terreno, através da identificação das diferentes
camadas observada. Os furos de sondagens foram realizados de acordo com as
exigências da NBR 6484/2001 (Sondagens de simples reconhecimento com SPT –
Método de ensaio).
Conforme se observa, as sondagens a percussão (ANEXO B) mostram perfis
de material predominantemente silto-argiloso, tendo o furo 06 detectado nível de
água a uma profundidade de 0,76 m. Ainda neste furo, a camada que se inicia a
uma profundidade de 4 metros passa a ter consistência rija a dura, diferente das
demais que possuem consistência mole a médio.
Os parâmetros de resistência utilizados foram obtidos de Simões (1991) e
adotaram-se os valores residuais, conforme Tabela 9.6, porque uma parte do talude
já está rompida.
A tabela 10.3 resume os parâmetros geotécnicos adotados para o talude
estudado.
Tabela 10.4 - Parâmetros geotécnicos adotados para o talude baseado em Simões (1991)
Camada (kN/m3) c‟ (kPa) - residual ‟ (o) residual
1 15,98 15 15
2 8 3 15
Para análise da estabilidade, foram utilizados os métodos de Bishop
Simplificado e de Hoek & Bray, para efeito comparativo.
Foram analisadas 36 superfícies de escorregamento, conforme mostradas no
ANEXO C, envolvendo ruptura superficial e rotacional passando pelo pé do talude,
acima e abaixo. Algumas superfícies analisadas partiram da fenda existente no topo
do talude, pois este já um ponto crítico, que mostra o início de uma potencial
superfície de ruptura.
91
11 Resultados e análises
Neste capítulo são apresentados os fatores de segurança encontrados, para
algumas seções (superfícies de ruptura) analisadas, que foram consideradas
representativas das demais, por apresentarem fator de segurança muito próximo.
A Tabela 11.1 apresenta o fator de segurança encontrado, de acordo com os
dois métodos utilizados, para as seções representativas.
Tabela 11.1 - Fatores de segurança encontrados para o talude estudado
Superfície de ruptura FS (Bishop Simplificado) FS (Hoek & Bray)
1 1,11 0,84
2 1,03 0,79
3 1,19 0,88
4 1,05 0,81
5 1,03 0,80
A memória de cálculo dos métodos utilizados está no ANEXO D.
O talude estudado apresenta FS menores que 1,5, indicando que já houve
ruptura. A NBR 11682 de 1991 (Tabela 6.2) apresenta valores mínimos de fator de
segurança.
Nas figuras 11.1 e 11.2, é mostrado graficamente, a superfície de ruptura, a
malha de pontos, as lamelas e a disposição das camadas. Estes dados, são
encaminhados para planilha de Excel, que usa a formulação dos métodos ora
indicados na revisão para o encontro dos valores indicados na tabela 11.1
92
Figura 11.1 – Perfil de Superfície de Ruptura Raio maior
93
Figura 11.2 – Superfície de Ruptura Raio Menor
94
12 Conclusão
Nesses taludes, nos períodos de precipitações intensas, formam-se
temporariamente níveis d‟água suspensos nas camadas de materiais granulares
sobrejacentes aos estratos de argila siltosa de baixa permeabilidade. São formadas,
portanto redes de percolação em vários níveis do talude, com direções paralelas às
respectivas superfícies de contato, gerando em conseqüência, forças de percolação
distintas nos estratos permeáveis. Nesses perfis podem ocorrer também que as
camadas permeáveis aprisionadas entre camadas argilosas, sejam submetidas a
excessos de pressões neutras, influenciando na instabilização dos taludes.
Durante o acompanhamento do talude em discussão, ficou confirmada a
observação de SIMÕES (1991), em que na dinâmica evolutiva desses taludes é
comum a ocorrência com o tempo, de pequenos deslizamentos seguidos de erosão
superficial. Os sedimentos resultantes desses processos são arrastados pela água e
pela gravidade, sendo depositados ao longo dos taludes. A deposição contínua dos
sedimentos dá origem à formação de capas de colúvio, constituídas da mistura de
materiais argilosos e granulares, podendo dificultar a livre drenagem das águas dos
extratos mais permeáveis que afloram na face do talude. Em conseqüência,
excessos de pressões neutras podem aí se desenvolver, piorando as condições de
estabilidade, podendo ocasionar até rupturas mais profundas.
Para o caso em estudo, algumas investigações precisariam ser realizadas
para dispormos de informações mais precisas. Tais investigações seriam:
- monitoramento de deslocamentos verticais e horizontais do talude, para
verificar a velocidade e o tipo de movimento
- monitoramento da pressão e da variação do nível de água no maciço
- coleta de amostras indeformadas, para determinação da coesão e do ângulo
de atrito do solo local
- análises químicas e mineralógicas para identificar a possibilidade de
expansibilidade do solo
- ensaio de expansão no CBR.
Na ausência dessas informações, ainda assim, é possível indicar algumas
soluções. Independente de qual seja a solução, será necessário remover parte do
solo que compõe o talude superior (acima da berma), pois o mesmo já rompeu. A
95
retirada desse material reduzirá o peso de solo sobre o talude e facilitará a livre
drenagem nos extratos que afloram à superfície, conforme já foi dito.
O excesso de solo escorregado e que se encontra próximo ao pé do talude
deverá ser removido, mas apenas a porção que se sobrepõe ao muro de arrimo. É
importante que o solo permaneça na parte superior para contribuir como força
resistente à tendência de movimento.
As superfícies nuas deverão receber plantação com as espécies da região,
para evitar os processos erosivos pela ação do escoamento superficial da água de
chuva.
Será necessário fazer o sistema de drenagem superficial, horizontalmente e
acompanhando a face do talude, para reduzir a infiltração e a ação dos processos
erosivos. O sistema deverá ser composto por material flexível, que possa
acompanhar os movimentos causados pela variação volumétrica do maciço, caso
ele seja expansivo. Como sugestão, o uso de calhas pré-moldadas com uso de solo
cimento juntamente com mantas que colaboram com as movimentações. Os drenos
superficiais poderão ser compostos por sacos ou “salsichões” de geotêxtil,
preenchidos com material drenante, como brita e no centro, tubo flexível perfurado
tipo canaflex para condução da água de chuva até a canaleta no pé do talude. Este
tubo será utilizado nos salsichões”.
Além desse conjunto de ações que deverão ser realizadas, para aliviar a poro
pressão no maciço, proveniente de contribuições adjacentes, poderão ser instalados
drenos sub-horizontais profundos, por meio da perfuração do maciço e colocação de
tubos de plásticos drenantes de 2” a 3” de diâmetro. Seus comprimentos se situam
normalmente entre 6 e 18m, entretanto, recomenda-se a realização de um estudo do
fluxo da água no interior do talude, pois, deve-se assegurar ainda na fase de projeto,
o desempenho satisfatório dos drenos, tanto na retirada da água que exerce
pressões nas possíveis linhas de ruptura, quanto da que está contida em eventuais
linhas internas de fluxo de água, situadas em profundidades maiores no interior do
maciço terroso. Esse estudo poderia ser feito, por meio de monitoramento do nível
de água, instalando-se piezômetros em diversos pontos do maciço, a exemplo do
piezômetro tipo Vector.
As novas trincas e fendas que venham a surgir no maciço, se não forem
profundas, deverão ser “obturadas” (fechadas) com solo cimento ou solo cal na
96
superfície, mas antes deverão ser preenchidas com material de permeabilidade
semelhante ao solo local ou calda com cal.
Das técnicas de contenção apresentadas na revisão bibliográfica, duas
mostram-se aplicáveis ao caso. O muro gabião bem aplicado, com o uso de geotêxtil
entre o muro e o aterro. E a cortina atirantada, porém está com um alto custo. Em
ambos os casos entre a contenção e o solo do talude, deverá ser colocado um
colchão de areia compactada com largura de pelo menos sessenta centímetros para
permitir a livre movimentação do solo e para facilitar a drenagem.
Outra solução, é a enfilagem de tubo no sentido vertical em pontos
estratégicos, fazendo com que esses tubos atinjam a camada suporte posterior a
superfície de ruptura. Neste caso, poder-se-á reaproveitar tubo da própria
companhia (PETROBRAS).
97
Referências
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11682: Estabilidade de
taludes. Comitê Brasileiro de Construção Civil. Origem: Projeto 02:04.07-001/90. Rio de Janeiro, 1991.
ASCOM–BA – ASSOCIAÇÃO COMERCIAL DA BAHIA,10 jul. 2007. Disponível em <http://www.direitodoestado.com/noticias/noticias_detail.asp?cod=4128>. Acesso em: 20 jul. 2008
ANTUNES, Paulo de Tarso Silva. Modelagem Numérica Tridimensional visando o Estudo de Tensões na Bacia do Recôncavo via Método dos Elementos Finitos.
Tese ( Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 2003.
BRAJA, M. das. Fundamentos de Engenharia Geotécnica. 6ª edição. Thomson
Learning (Pioneira), São Paulo, 2007.
BRITO, Alinson A. S. de. Estudo de manifestação patológica em edificação assente sobre solo expansivo – massapê. Monografia do curso de Especialização em Gerenciamento da Construção Civil – Universidade Estadual de Feira de Santana – UEFS. Bahia, 2006.
BUONO, André; et al. In: 2° Simpósio Pan-americano de Escorregamentos de Terra e a 2ª Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas (2ª COBRAE) organizada pela Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica (ABMS) através do Núcleo do Rio de Janeiro. 1997. Volume 2.
CAPUTO, Homero Pinto. Mecânica dos Solos e suas Aplicações. 6. ed. Rio de
Janeiro: LTC, 1987
CASTRO, Lúcio André Jorge de; CRESTANA, Silvio. Sistema integrado para análise de raízes e cobertura do solo – SIACS, 1996.
CBDB – Comitê Brasileiro de Barragens. II Simpósio Sobre Instrumentação de Barragens. São Paulo, 12/06/2006. Disponível em: <
www.cbdb.org.br/site/simposios.asp>. Acesso em 20 março 2009.
GAIOTO, Nélio. Estabilidade de Taludes. Textos publicados por Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos, publicação 075/92, 1979.
GUIDICINI, Guido; NIEBLE, Carlos M. Estabilidade de Taludes Naturais e de Escavação. São Paulo: Edgard Blücher, 1984.
GUIMARÃES NETO, Jonas Madeira. Estudo de metodologias adotadas no cálculo de estruturas de contenção com solos grampeados (soil nailing) com a apresentação de um estudo de caso. Trabalho de Conclusão de Curso
(graduação em Engenharia Civil). Universidade Estadual de Feira de Santana. 2008
HORST, Rafael. Avaliação dos Métodos para cálculo de Estabilidade de Taludes em Maciço Terroso. 2007. Trabalho de Conclusão de Curso (graduação
98
em Engenharia Civil) – Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, Ijuí, 2007.
IBGE – Instituti Brasileiro de Geografia e Estatística. Produto Interno Bruto dos Municípios 2002-2005, 1 de jun. De 2008. Disponível em <http://www.ibge.gov.br/home/estatistica/economia/pibmunicipios/2005/tab01.pdf.>
Acessado em: 31 out. 2008.
LEINZ, Viktor. Geologia Geral. Sérgio Estanislau do Amaral – 10 ed. rev. – São Paulo: Editora Nacional, 1987.
MASSAD, Faiçal. Obras de Terra: Curso Básico de Geotecnia. São Paulo: Oficina
de Textos, 2003.
MEHTA, Kumar P. Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais. São Paulo. Editora PINI, 1994.
OLIVEIRA, Márcio Eduardo Fernandes. Metodologia para cadastro de cortes e aterros. Monografia do Curso de Especialização em Transportes Ferroviário de
Cargas. Instituto Militar de Engenharia. Rio de Janeiro, 2006.
PUGLIESE, P.B.: et al. (1997). Uma aplicação do “SIARCS” em Geotecnia. In:
Congresso Íbero Latino-americano de Métodos Computacionais em Engenharia –
CILAMCE, XVIII, Brasília-DF, out. 8p. (submetido e aceito).
RANZINI, Stelvio M.T. et al. Fundações: Teoria e Prática. São Paulo: PINI, 1998.
SEI - Superintendência de Estudos Econômicos e Sociais da Bahia. Projeto
RADAMBRASIL - MNE, 1981-1983 e IBGE – Pesquisa Agrícola Municipal.
Disponível em www.sei.ba.gov.br, acessado em 11 nov. 2008.
SEIXAS, Bráulio Luiz Sampaio. Fundamentos do manejo e conservação do solo. Salvador: Centro Editorial e didático da UFBA, 1984.
SOBRAL, H.S. Contribuição ao estudo de Massapê como solo para construção.
Tese para Cátedra de matérias de Construção. Universidade Federal da Bahia. Escola de Belas, Bahia, 1956.
SIEIRA, Ana Cristina Castro Fontenla. Análise do comportamento de um muro de contenção utilizando pneus. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro – PUC-RJ, Rio de Janeiro, 1998.
SILVA, A.M.B.G. Condicionantes Geológicos-Geotécnicos de Escavação Grampeada em Solo Residual de Gnaisse. Dissertação (Mestrado) – Universidade
Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro, 2006.
SIMÕES, Paulo Roberto Matos. Mecanismos de instabilização dos taludes naturais das formações expansivas da bacia sedimentar do Recôncavo Bahiano. Tese – Universidade Federal do Rio de Janeiro, COPPE/UFRJ, D. Sc, Engenharia Civil, 1991.
VARGAS, Milton. Introdução à Mecânica dos Solos. São Paulo: McGraw-Hill do
Brasil, 1978.
99
Anexo A
(Croqui dos furos de sondagens)
100
Anexo B
Sondagens
101
102
103
104
105
106
107
108
109
ANEXO C (CALCULOS)
Dados Geométricos, Topográficos e Físicos - Raio 39 m Fatia b h (m) h solo C α b° γ
Parâmetros Físicos
n.° (m) total mole (kPa) (°) (m) (kN/m³)
C mole(c1) = 3 kPa
1 4,61 2,31 2,31 3,00 -22 5 10,00
C rijo(c2) = 20 kPa
2 4,61 5,49 1,50 15,36 -16 4,79 14,35
γ mole(c1) = 10 kN/m³
3 4,61 8,83 2,50 15,19 -9 4,67 14,29
γ rijo(c2) = 15,98kN/m³
4 4,61 11,62 4,25 13,78 2 4,61 13,79
5 4,61 13,86 3,33 15,92 5 4,62 14,54
γ e C médio =
c1xh1 +
c2xh2
6 4,61 15,56 1,66 18,19 11 4,7 15,34
h1+h2
7 4,61 16,69 1,03 18,95 19 4,85 15,61
8 4,61 15,76 0,88 19,05 26 5,1 15,65
9 4,61 13,19 0,00 20,00 34 5,5 15,98
10 4,61 14,03 2,84 16,56 42 6,16 14,77
11 4,61 12,89 3,82 14,96 52 7,39 14,21
12 4,61 7,23 3,80 11,07 62 10,74 12,84
MÉTODO DE FELLENIUS
Fatia h γ W θ ∆x C Ф' u c' x l W. cos θ u.∆x.sec.θ tg Ф' W.sen θ
[1]+([2]-
[3]).[4] n.° (m) (kN/m³) (kN) (°) (m) (kPa) (°) [1] [2] [3] [4] 1 2,31 10 106,49 -22 4,61 3,00 15 0 13,830 98,737 0,000 0,268 -39,892 40,286
2 5,49 14,35 363,08 -16 4,61 15,36 15 0 70,787 349,019 0,000 0,268 -100,080 164,307
3 8,83 14,29 581,57 -9 4,61 15,19 15 0 70,011 574,407 0,000 0,268 -90,977 223,923
4 11,62 13,79 738,86 2 4,61 13,78 15 0 63,536 738,407 0,000 0,268 25,786 261,392
5 13,86 14,54 929,23 5 4,61 15,92 15 0 73,371 925,699 0,000 0,268 80,988 321,411
6 15,56 15,34 1100,5 11 4,61 18,19 15 0 83,839 1080,289 0,000 0,268 209,987 373,302
7 16,69 15,61 1201,1 19 4,61 18,95 15 0 87,364 1135,682 0,000 0,268 391,047 391,669
8 15,76 15,65 1136,7 26 4,61 19,05 15 0 87,824 1021,700 0,000 0,268 498,316 361,588
9 13,19 15,98 971,68 34 4,61 20,00 15 0 92,200 805,558 0,000 0,268 543,356 308,049 10 14,03 14,77 955,27 42 4,61 16,56 15 0 76,336 709,901 0,000 0,268 639,198 266,554 11 12,89 14,21 844,27 52 4,61 14,96 15 0 68,975 519,784 0,000 0,268 665,293 208,250 12 7,23 12,84 427,86 62 4,61 11,07 15 0 51,010 200,868 0,000 0,268 377,778 104,832
F =
0,945
Soma 3200,800 3025,562
110
MÉTODO DE BISHOP SIMPLIFICADO
1 ª iteração 2ª iteração 3 ª iteração
Fatia W α b c' Ф' Ru T = W.senα c'd.b [1] W(1-Ru)tg Ф'd
[3] = [1] +
[2] F = 0,945 F = 0,971 F = 0,981 F = 0,982
n.° (kN) (°) (m) (kPa) (°) (kN) (kN) (kN) [2] (kN) mα [4] [3]/[4] mα [4] [3]/[4] mα [4] [3]/[4] mα [4] [3]/[4]
1 85,19 -22 4,61 3,00 14 0,00 -31,91 13,830 21,24 35,07 0,82 42,71 0,83 42,21 0,83 42,16 0,83 42,15
2 349,25 -16 4,61 11,72 14 0,00 -96,27 54,035 87,08 141,11 0,88 159,76 0,89 158,49 0,89 158,35 0,89 158,34
3 558,52 -9 4,61 11,60 14 0,00 -87,37 53,487 139,25 192,74 0,94 204,30 0,95 203,43 0,95 203,34 0,95 203,33
4 699,67 2 4,61 10,61 14 0,00 24,42 48,917 174,45 223,36 1,01 221,31 1,01 221,51 1,01 221,53 1,01 221,53
5 898,53 5 4,61 12,12 14 0,00 78,31 55,859 224,03 279,89 1,02 274,17 1,02 274,78 1,02 274,84 1,02 274,85
6 1.085,20 11 4,61 13,72 14 0,00 207,07 63,248 270,57 333,82 1,04 322,34 1,03 323,88 1,03 324,04 1,03 324,06
7 1.191,62 19 4,61 14,26 14 0,00 387,95 65,736 297,11 362,84 1,04 349,68 1,03 352,54 1,03 352,84 1,03 352,87
8 1.128,63 26 4,61 14,33 14 0,00 494,76 66,061 281,40 347,46 1,02 339,70 1,01 343,51 1,01 343,91 1,01 343,95
9 971,68 34 4,61 15,00 14 0,00 543,36 69,150 242,27 311,42 0,99 315,43 0,97 320,12 0,97 320,61 0,97 320,66
10 929,08 42 4,61 12,57 14 0,00 621,68 57,952 231,65 289,60 0,93 310,56 0,92 316,43 0,91 317,05 0,91 317,12
11 809,05 52 4,61 11,44 14 0,00 637,54 52,756 201,72 254,47 0,84 303,43 0,82 310,98 0,82 311,79 0,82 311,88
12 392,82 62 4,61 8,69 14 0,00 346,84 40,074 97,94 138,02 0,72 191,87 0,70 198,16 0,69 198,83 0,69 198,91
Soma 3126,37 [1] F = 0,971 Soma 3.035,26 0,981 3.066,02 0,982 3.069,30
0,982 3.069,65
111
MÉTODO DE HOEK E BRAY
Parâmetros Unidade Valores
C kPa 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
γ kN/m³ 15,98 15,31 14,64 13,97 13,3 12,63 11,96 11,29 10,62 9,95 9,28 8,61 8
Ф ° 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
H m 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37
Slope angle 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56°
c 0,03 0,04 0,05 0,07 0,08 0,10 0,12 0,14 0,17 0,19 0,22 0,26 0,30
γ.H.tgФ
ÁBACO Eixo y 0,88 0,78 0,74 0,66 0,64 0,58 0,53 0,5 0,46 0,44 0,4 0,36 0,34
F em y Tan Ф
0,304 0,344 0,362 0,406 0,419 0,462 0,506 0,536 0,582 0,609 0,670 0,744 0,788 y
Eixo x 0,026 0,031 0,038 0,046 0,05 0,058 0,064 0,07 0,08 0,084 0,09 0,098 0,104
F em x c
0,309 0,361 0,385 0,400 0,450 0,467 0,503 0,541 0,554 0,614 0,666 0,710 0,771 γ.H.x
112
Dados Geométricos, Topográficos e Físicos - Raio de 34 m
Fatia b h (m) h solo C α b° γ
Parâmetros Físicos
Verificação de Establização de Talude
n.° (m) total mole (kPa) (°) (m) (kN/m³)
C mole(c1) = 3 kPa
1 3,71 2,03 1,83 4,67 -16 3,93 10,59
C rijo(c2) =
20 kPa
2 3,71 4,39 2,42 10,63 -11 3,78 12,68
γ mole(c1) = 10 kN/m³ 3 3,71 6,77 4,02 9,91 -5 3,72 12,43
γ rijo(c2) = 15,98kN/m³
4 3,71 8,74 3,61 12,98 2 3,71 13,51 5 3,71 10,31 2,66 15,61 8 3,75 14,44
6 3,71 11,46 1,54 17,72 14 3,83 15,18
γ e C médio =
c1xh1 +
c2xh2 7 3,71 12,17 1,05 18,53 21 3,97 15,46
h1+h2
8 3,71 11,49 0,88 18,70 27 4,18 15,52
9 3,71 9,26 0,59 18,92 35 4,52 15,60
10 3,71 6,43 0,00 20,00 43 5,06 15,98
11 3,71 7,92 4,29 10,79 52 6,03 12,74
12 3,71 5,08 3,91 6,92 62 8,54 11,38
MÉTODO DE FELLENIUS
Fatia h γ W θ ∆x C Ф' u c' x l W. cos θ u.∆x.sec.θ tg Ф' W.sen θ
[1]+([2]-
[3]).[4] n.° (m) (kN/m³) (kN) (°) (m) (kPa) (°) [1] [2] [3] [4] 1 2,03 10,59 79,75 -16 3,71 4,67 15 0 17,344 76,661 0,000 0,268 -21,982 37,885
2 4,39 12,68 206,58 -11 3,71 10,63 15 0 39,432 202,780 0,000 0,268 -39,416 93,767
3 6,77 12,43 312,18 -5 3,71 9,91 15 0 36,749 310,990 0,000 0,268 -27,208 120,079
4 8,74 13,51 438,07 2 3,71 12,98 15 0 48,149 437,800 0,000 0,268 15,288 165,458
5 10,31 14,44 552,22 8 3,71 15,61 15 0 57,928 546,848 0,000 0,268 76,854 204,455
6 11,46 15,18 645,25 14 3,71 17,72 15 0 65,725 626,082 0,000 0,268 156,100 233,483
7 12,17 15,46 698,21 21 3,71 18,53 15 0 68,758 651,838 0,000 0,268 250,217 243,418
8 11,49 15,52 661,67 27 3,71 18,70 15 0 69,370 589,553 0,000 0,268 300,392 227,340
9 9,26 15,60 535,9 35 3,71 18,92 15 0 70,182 438,981 0,000 0,268 307,378 187,806 10 6,43 15,98 381,21 43 3,71 20,00 15 0 74,200 278,798 0,000 0,268 259,983 148,904 11 7,92 12,74 374,37 52 3,71 10,79 15 0 40,037 230,483 0,000 0,268 295,005 101,795 12 5,08 11,38 214,43 62 3,71 6,92 15 0 25,656 100,667 0,000 0,268 189,326 52,630
F =
1,031
Soma 1761,937 1817,018
113
MÉTODO DE BISHOP SIMPLIFICADO
1 ª iteração 2ª iteração 3 ª iteração
Fatia W α b c' Ф' Ru T = W.senα c'd.b [1] W(1-Ru)tg Ф'd [3] = [1] + [2] F = 1,031 F = 1,171 F = 1,187 F = 1,188
n.° (kN) (°) (m) (kPa) (°) (kN) (kN) (kN) [2] (kN) mα [4] [3]/[4] mα [4] [3]/[4] mα [4] [3]/[4] mα [4] [3]/[4]
1 79,75 -16 3,71 4,67 15 0,00 -21,98 17,344 19,88 37,23 0,89 43,51 0,90 43,08 0,90 43,04 0,90 43,04
2 206,58 -11 3,71 10,63 15 0,00 -39,42 39,432 51,50 90,94 0,93 101,69 0,94 101,02 0,94 100,96 0,94 100,95
3 312,18 -5 3,71 9,91 15 0,00 -27,21 36,749 77,83 114,58 0,97 123,66 0,98 123,31 0,98 123,28 0,98 123,27
4 438,07 2 3,71 12,98 15 0,00 15,29 48,149 109,22 157,37 1,01 164,14 1,01 164,33 1,01 164,34 1,01 164,34
5 552,22 8 3,71 15,61 15 0,00 76,85 57,928 137,68 195,61 1,03 200,60 1,02 201,48 1,02 201,57 1,02 201,57
6 645,25 14 3,71 17,72 15 0,00 156,10 65,725 160,88 226,60 1,03 230,98 1,03 232,73 1,02 232,90 1,02 232,92
7 698,21 21 3,71 18,53 15 0,00 250,22 68,758 174,08 242,84 1,03 249,22 1,02 252,05 1,01 252,32 1,01 252,35
8 661,67 27 3,71 18,70 15 0,00 300,39 69,370 164,97 234,34 1,01 244,51 0,99 248,10 0,99 248,45 0,99 248,48
9 535,90 35 3,71 18,92 15 0,00 307,38 70,182 133,61 203,80 0,97 220,85 0,95 225,13 0,95 225,55 0,95 225,59
10 381,21 43 3,71 20,00 15 0,00 259,98 74,200 95,05 169,25 0,91 194,15 0,89 198,94 0,88 199,41 0,88 199,46
11 374,37 52 3,71 10,79 15 0,00 295,00 40,037 93,34 133,38 0,82 171,13 0,79 176,58 0,79 177,12 0,79 177,17
12 214,43 62 3,71 6,92 15 0,00 189,33 25,656 53,46 79,12 0,70 118,97 0,67 124,01 0,67 124,51 0,67 124,56
Soma 1761,94 [1] F = 1,171 Soma 2.063,42 1,187 2.090,76 1,188 2.093,45 1,188
2.093,71
114
MÉTODO DE HOEK E BRAY
Parâmetros Unidade Valores
C kPa 3 4,5 6 7,5 9 10 11 12,5 14 15,5 17 18,5 20
γ kN/m³ 15,98 15,58 15,04 14,37 13,7 13,03 12,04 11,69 11,62 10,85 10,46 10,26 10,06
Ф ° 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
H m 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37 23,37
Slope angle 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56° 56°
c 0,03 0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,15 0,17 0,19 0,23 0,26 0,29 0,32
γ.H.tgФ
ÁBACO Eixo y 0,86 0,78 0,74 0,66 0,64 0,58 0,53 0,51 0,46 0,44 0,4 0,36 0,32
F em y Tan Ф
0,312 0,344 0,362 0,406 0,419 0,462 0,506 0,525 0,582 0,609 0,670 0,744 0,837 y
Eixo x 0,026 0,031 0,038 0,046 0,05 0,058 0,064 0,07 0,08 0,084 0,09 0,098 0,104
F em x c
0,309 0,399 0,449 0,485 0,562 0,566 0,611 0,654 0,644 0,728 0,773 0,787 0,818 γ.H.x
115
