Estabilidade de TaludesRUPTURA PLANA

SUMRIO:1.INTRODUO2.TIPOS DE RUPTURAS2.1.Mtodos para Anlise de Estabilidade 2.2.Ruptura PlanaDeslizamentoTombamento

1. INTRODUOOs taludes so definidos como superfcies inclinadas de macios terrosos, rochosos ou mistos (solo e rocha). Pode ser natural (originados de processos geolgicos e geomorfolgicos diversos), caso das encostas e vertentes, ou artificiais, quando apresentam modificaes antrpicas, caso de cortes (estradas, mina a cu aberto), aterros, desmatamentos, introduo de cargas, etc.Atualmente, o estudo e controle da estabilidade de taludes e encostas podem ser relacionados a trs grandes reas de aplicao: construo e recuperao de grandes obras civis (rodovias, ferrovias, barragens, etc.); minerao e consolidao de ocupaes urbanas em reas de encostas.

1. INTRODUOProjetos de minerao (mina a cu aberto) considera-se:Angulo talude X dimensionamento do projeto X economia na abertura Angulo do talude X economia o mais ingrime possvel p/ reduzir ao mnimo a quantidade de bota fora, mas evitando a perda de equipamentos ou de vidas.Projeto (dimensionamento bancadas): Espao para operao dos equipamentos; Configurao taludes devem suportar o transporte de caminhes ou trens e vibraes causadas por desmonte por explosivos.Problema adicional depsitos de estril

1. INTRODUO DESCONTINUIDADE Definio plano de fraqueza na rocha, por meio do qual o material rochoso estruturalmente descontinuo e apresenta uma menor resistncia ao cisalhamento, podendo ser nula dependendo da espessura e natureza do preenchimento. A resistncia dos macios rochosos depende:Descontinuidades (> importncia)Resistncia da rocha intacta (tipo litolgico e grau de alterao)

Caractersticas das descontinuidades que influenciam na resistncia e deformabilidade dos macios: Natureza da descontinuidade (falhas, juntas, planos de acamamento, discordncias, foliao metamrfica, zonas de cisalhamento, fendas de trao e veios ou diques). Orientao espacial das descontinuidades (direo e mergulho), relao entre as suas atitudes e a geometria dos taludes e encostas ; Abertura, espaamento, freqncia, rugosidade (irregularidades nas superfcies), persistncia ou extenso, grau de alterao das descontinuidades, preenchimento (solo, cimentao, etc.); Presena de gua nas descontinuidades; Cisalhamentos e movimentaes anteriores.Baixa profundidade (tenses baixas) deslizamento entre as descontinuidades

Resistncia das paredes ao Cisalhamento ()Fatores de controle: coeso (c), angulo atrito () e peso especfico (densidade) da rocha.Resistncia cisalhamento picoResistncia cisalhamento residual

Valores tpicos de peso especfico, ngulo de atrito () e coeso (c) p/ solos e rochas.

Valores de atrito p/ rocha intacta, em zona de junta ou em zonas j cisalhadas

Influncia das irregularidades no cisalhamento

Influncia do preenchimento no cisalhamento

ngulo mergulho X altura crtica (condio drenada)

Influncia da gua no cisalhamentoReduz a coeso

Influncia do intemperismo na resistncia(rocha)

2. TIPOS DE RUPTURASAs descontinuidades condicionam diretamente os mecanismos e a geometria das rupturas

2.1 Mtodos para Anlise de EstabilidadeMtodos analticos: baseados na teoria do equilbrio-limite e nos modelos matemticos de tenso e deformao; Mtodos experimentais: empregando modelos fsicos de diferentes escalas; Mtodo observacional: calculados na experincia acumulada com a anlise de rupturas anteriores (retroanlise, bacos de projetos, opinio de especialistas, etc.); Mtodo da projeo estereogrfica: estruturas geolgicas marcantesMtodo grfico: representao em escala do diagrama de foras atuantes

Mtodos Analticos para clculo da estabilidade de taludes.

2.2 Ruptura PlanaOcorre quando uma estrutura plana tem direo sub-paralela a do talude e mergulha com ngulo maior que o ngulo de atrito.

Deslizamento Devido a Carga GravitacionalResistncia ao cisalhamento:Tenso normalEquilbrio limite:Se c = 0

Influncia da Presso dguaA presso gua na trinca aumenta linearmente com a profundidade e a fora total V, devido a esta presso da gua atuando na face de trs do bloco, aciona para baixo do plano inclinado. Na superficie de deslizamento a distribuio da presso dgua resulta numa fora de sobrepresso U que reduz a fora normal atuando atravs desta superfcie. Resultando no decrscimo da estabilidade.Condio de equilbrio limite :

Reforo para Prevenir o DeslizamentoEquilbrio Limite:O tirante reduz a fora perturbadora forando o bloco para o plano > fora normal e > resistncia ao atrito.Para estabilizar = Onde, T a trao de carga exercida pelo tirante

Fator de Segurana de um Talude (mtodo analtico)Bloco fora dgua + tiranteTeoria do equilbrio limite massa na eminncia de rupturaFATOR DE SEGURANAFS=1 limite de equilbrio

FS para projetos minerao=1,3 e para obras civis = 1,8.Medidas de conteno (>FS):Reduo de U, V por drenagemAumentar a tenso no tiranteReduo do peso do bloco (W)

Relao entre angulo do talude X altura do talude para diferentes materiaisRuptura em material intacto de rocha macia c/ camadas horizontalizadasRuptura plana em descontinuidades como juntas planares ou planos de acamamento.Ruptura em degrau em blocos de rocha macio tais como calcrio.Ruptura circular em rocha densamente fraturada e em depsitos de rejeito de rochaRuptura circular em solos e argilas tipicamente em aterros de resduos e taludes com sobrecarga

Ruptura plana c/ Juntas de TraoRuptura plana rara em macios rochososA anlise considera uma condio bidimensional. Condies para ruptura:p ~ f (20o) f > p p>A resistncia nas superf. laterais so desprezadas. Bloco deslizante limitado por fatias com angulos retos a face do talude.

Anlise para Talude com Fenda de TraoFenda no topo do taludeFenda na face do talude

Calculo F para Talude com fenda de trao OndeFenda de trao no topoFenda de trao no taludew densidade da gua

Comparao de geometrias do talude, profundidade da gua e influncia da resistncia ao cisalhamentoNo topo:Na face:(grfico)(grfico)(grfico)(grfico)(geomtrico) (grfico)P,Q,R,S so adimensionais. Dependem da geometria e no das dimenses talude

Valores das razes P, Q, S para diversas geometrias de taludes

Influncia da gua subterrnea na estabilidadea. Talude seco (completamente drenado)U=V=0oub. Talude seco com gua na junta de trao (chuva intensa durante periodo curto de tempo) com U=0.ouc. gua na junta de trao e na superficie de deslizamento (rocha fortemente fraturada)d. Talude saturado com recarga pesada

Profundidade crtica da junta de traoConsiderando talude seco temos a prof. da junta de trao crtica ser:Posio da junta de trao:Influncia da prof. da junta de trao (z) e da prof. da gua(zw) na estabilidade. Figura

Profundidade e localizao crtica da junta de traoProfundidade da junta de trao para um talude secoLocalizao da junta de trao para um talude seco

Exemplo de junta de trao em Mina a Cu Aberto

Exemplos

2.3 TombamentosCaractersticas principais:Definio: giro para fora do talude de uma massa de solo e/ou rocha sobre um ponto na base devido a estruturas geolgicas com grandes mergulhos (figura);Velocidade varivel (extremamente lenta a extremamente rpida)Pode ser por flexo ou dobra (chevron), dependendo da geometria e resistncia do material)Tombamentos de detritos devido a eroso no sop

Tipos tombamentosDireto (dobra): centro de gravidade fica fora da linha de base do bloco momento crtico de tombamento.Flexural: ocorre quando uma camada de rocha aflora no talude e a tenso principal paralela a face do talude induz o deslizamento entre as camadas o que provoca a fratura da rocha intacta e resulta no tombamento.

Condies para deslizamento e tombamentose c=0Desliza : > Tomba: bloco alto e esbelto (h>b), o vetor peso (W) pode cair para fora da base b, e quando isso acontecer o bloco tende a tombarBloco estvel, tende a no tombar ou deslizarBloco desliza porm no tomba.Bloco tomba porm no desliza.Bloco pode tombar e deslizar.

Tombamento flexural

Deslizamento entre as camadasEsforo cisalhante entre os blocos.

Tombamento flexural

Exerccio 1Considerando um bloco, com peso de 100 MN, que repousa sobre um plano de deslizamento numa mina a cu aberto. Qual deve ser o angulo deste plano para que o fator de segurana seja igual 1,3 (F=1,3), sendo o talude drenado (seco), sem coeso e ngulo de atrito de 45o?

Resoluo 1

Exerccio 2Considerando o mesmo talude com plano de deslizamento mergulhando a 40o. Qual deve ser a fora aplicada ao tirante em sentido horizontal para que o fator de segurana aumente para 2,5.

Resoluo 2

Exerccio 3Anlise de ruptura plana (anlise paramtrica) sendo:H=30m cj=50 kN/m2f=60o j=30o=26 kN/m3 p= 30oCom fenda de trao seca no topo do talude 9m atrs da face c/ prof. 15m(z).Calcular ainda para profundidades dgua de zw/z = 0,5 e 1 e traar grfico em funo de F.

Resoluo 3