Umidade natural (pico) 47 44,2°
Umidade natural (pós-pico) 31,8 38º
Inundada (pico) 0 34,6º
Limite de liquidez (residual) 0 35,6º Reversão múltipla (residual) 0 30,3°
Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Para se obter uma caracterização geotécnica mais abrangente a respeito dos materiais envolvidos no movimento de massa ocorrido, foram realizados ensaios de cisalhamento com sucção controlada de 25 kPa, 100 kPa, 300 kPa e 500 kPa. Os parâmetros do solo residual maduro de granito encontram-se na Tabela 5.7 e a envoltória de resistência representada na Figura 5.42 faz referência ao solo da Formação Barreiras.
Tabela 5.7 – Parâmetros da envoltória de resistência, cisalhamento direto com sucção controlada.
Patamar SP-02 (2,5-2,8m). Argila arenosa, solo residual maduro de granito
SUCÇÃO COESÃO (KPA) ÂNGULO DE ATRITO APROXIM. (Ua – Uw) = 0 kPa 9,7 26,3° R² = 0,996 (Ua – Uw) ~ 5 kPa 9,8 29,2º R² = 0,977 (Ua – Uw) = 25 kPa 15,4 31,6º R² = 0,999 (Ua – Uw) = 100 kPa 36,5 31,3º R² = 0,991 (Ua – Uw) = 300 kPa 58,7 31,5° R² = 0,987 (Ua – Uw) = 500 kPa 74,7 34,4º R² - 0,956 Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Figura 5.42 – Envoltória de resistência, cisalhamento direto com sucção controlada.
Patamar SP-01 (1,5-1,8m). Areia argilosa, solo Formação Barreiras
Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Os parâmetros considerando a sucção de 0 kPa referentes a condição inundada e os parâmetros correspondentes a condição natural, ambos obtidos através dos ensaios de cisalhamento direto convencionais, também estão apresentados na Tabela 5.7 e Figura 5.42.
Os parâmetros de resistência na condição de umidade natural, apresentam sucções aproximadas de 90 kPa para o solo de Formação Barreiras e 5 kPa para o solo residual de granito. Estes valores estão de acordo com as curvas características dos materiais estudados.
Nas envoltórias de resistência de pico dos ensaios na umidade natural referente aos solos da Formação Barreiras, observa-se pouca variação nos valores obtidos dos interceptos de coesão (45 e 47 kPa), porém os ângulos de atrito apresentam maior variação (31,3º e 44,2°). Para os solos residuais de granito, observa-se significativa diferença entre os parâmetros de resistência no estado natural (coesão entre 9,8 e 42,3 kPa e atrito de 29,2° e 43,7°), com maiores valores da camada de areia argilosa.
Para o caso em estudo, considerando o estágio de primeira ruptura, os materiais envolvidos no movimento de massa estão localizados abaixo do nível freático. Sendo assim, para a análise de estabilidade serão utilizados os parâmetros de resistência na condição inundada.
Observa-se que no ensaio de cisalhamento direto com sucção controlada, os ângulos de atrito dos solos da Formação Barreiras e do solo residual maduro de granito variaram de 31,2° a 35,1° e de 26,3º a 34,4º, respectivamente, com menores valores correspondentes a sucção zero (condição inundada). Os interceptos de coesão obtidos apresentam-se crescentes com o aumento das sucções impostas na faixa de 3,7 a 64,3 kPa para o solo da Formação Barreiras e de 9,7 a 74,7 kPa para o solo residual maduro de granito.
O intercepto de coesão obtido nos ensaios com reversões múltiplas foi nulo para Formação Barreiras e apresentou ângulo de atrito de 30,3° e para o solo residual de granito o intercepto de coesão foi nulo com ângulo de atrito de 26,5°.
Os parâmetros de resistência residual obtidos nos ensaios “ring shear”, realizados próximos à superfície de ruptura, para os solos da Formação Barreiras e residual de granito apresentam-se na Tabela 5.8. Os valores são próximos àqueles obtidos através do ensaio de cisalhamento direto com reversões múltiplas.
Tabela 5.8 – Parâmetros da envoltória de resistência residual do ensaio “ring shear” FORMAÇÃO GEOLÓGICA COESÃO (KPA) ÂNGULO DE ATRITO SM-02 (4,9-5,5m) – Areia argilosa – FB* 3,8 31,5°
SP-02 (6,0-6,6m) – Argila arenosa – SR* 3,0 27,6° Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
5.3.2.4 Análises de estabilidade
No trabalho de Coutinho e Severo (2009), destaca-se a importância de realizar investigações para se obter parâmetros da encosta, a fim da análise de sua estabilidade, devido às grandes perdas socioeconômicas provocadas por deslizamentos de terras e pelos diferentes aspectos geológicos-geotécnicos relacionados com o comportamento dos solos e rochas.
Anderson e Richards (1987) relataram que para a escolha do método de análise de estabilidade para uma dada inclinação de encosta, é importante considerar a forma da superfície de ruptura (circular ou não) e adotar o método mais apropriado. Comentários relevantes sobre métodos de estabilidade de taludes, tipos de deslizamento de terra e processos e medidas de mitigação, também estão presentes em várias bibliografias, como Turner e Schuster (1996) e Bromhead (2000).
O entendimento do mecanismo de instabilização ocorrido na área se fez em conjunto com a análise de estabilidade, a qual foi realizada para os estágios de ruptura e reativação do movimento de massa.
A resistência a ser considerada na avaliação da estabilidade do talude depende, dentre outros fatores, dos níveis de resistência e do grau de saturação. Para o caso em estudo, considerando o estágio de ruptura, os materiais envolvidos no movimento de massa ocorrido estão localizados abaixo do nível freático. Sendo assim, serão utilizados os parâmetros de resistência na condição inundada devido aos elevados níveis d’ água observados durante o período de monitoramento da encosta, chegando a aflorar em alguns locais durante períodos de precipitações intensas. Quanto ao nível de resistência, os ensaios de resistência ao cisalhamento convencionais na condição inundada mostraram que o comportamento tensão-deformação dos solos da Formação Barreiras e dos solos residuais maduros de granito apresentam comportamento plástico, sem apresentar pico nas curvas tensão-deformação. Este comportamento pode justificar porque a ruptura se fez de forma lenta ao longo do tempo.
Os parâmetros utilizados nas análises de estabilidade, considerando o estágio de ruptura, estão apresentados na Tabela 5.9, referindo-se aos obtidos dos solos situados a 1,5 m e a 2,5 m de profundidade, coletados através de amostragem em blocos.
Tabela 5.9 – Parâmetros de resistência da análise de estabilidade no estágio de ruptura LOCAL, PROFUNDIDADE E
FORMAÇÃO SOLO
PARÂMETROS C (KPA) SM-02 (1,5-1,8m) - FB Areia argilosa variegada 0,0 34,6° SP-01 (1,5-1,8m) - FB Areia argilosa variegada 3,7 31,2° (SM-02 e SP-01) – FB (Média) Areia argilosa variegada 2,0 33,0° SP-02 (1,5-1,8m) - SR Areia argilosa amarela escura 3,8 29,4° SP-02 (2,5-2,8m) SR Argila arenosa cinza variegada 9,7 26,3° Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Para a análise de estabilidade considerando o estágio de reativação, serão utilizados os parâmetros de resistência residual obtidos nos ensaios de resistência ao cisalhamento com reversões múltiplas, referentes aos materiais coletados em bloco a profundidades de 1,5 m e 2,5 m e parâmetros de resistência residual obtidos nos ensaios “ring shear”, referentes aos materiais localizados próximos à superfície de ruptura, através de amostragem Denisson (Tabela 5.10).
Os parâmetros de resistência utilizados e os valores adotados para resistência residual justificam-se pelo enquadramento em correlações propostas por Skempton (Figura 5.43). Esta correlação, que envolve ângulos de atrito residual e fração argila, não se mostrou satisfatória para os solos da Formação Barreiras e para alguns solos residuais (incluindo-se este estudo), colúvios e solos em processo de laterização, pois utilizou as frações de argila encontradas no resultado de caracterização física com o uso de defloculante (grãos de argila isolados). Para
tanto, sugere-se que a correlação de Skempton utilize os parâmetros de fração argila resultantes do ensaio de caracterização sem o uso de defloculante (Tabela 5.3).
Tabela 5.10 – Parâmetros de resistência utilizados na análise de estabilidade no estágio de reativação
TIPO DE SOLO, PROFUNDIDADE E FORMAÇÃO TIPO DE ENSAIO PARÂMETROS