AREIA FINA AREIA MÉDIA AREIA GROSSA PEDREGULHO SM-02 (1,5-1,8) FB 9 13,5 38,5 39 0 0 SM-02 (4,3-4,9) FB 7,5 17,5 68 7 0 0 SM-02 (4,9-5,5) FB 6 18 69 7 0 0 SP-01 (1,5-1,8) FB 1 17 73 9 0 0 SP-01 (5,7-6,3) FB 5 18,5 72,5 4 0 0 SP-01 (6,3-6,9) SR 15 20 44 21 0 0 SP-02 (1,5-1,8) SR 5 21 56 18 0 0 SP-02 (2,5-2,8) SR 11 45 40,5 3,5 0 0 SP-02 (6,0-6,7) SR 14 28,5 50 7,5 0 0 Fonte: Silva (2007).
Figura 5.38 – Granulometria de solos residuais maduros de granito, com e sem a utilização de defloculante
Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Segundo a Classificação Unificada (SUCS), para o ensaio de granulometria sem a adição de defloculante, os solos de cada local, profundidade e formação geológica foram classificados de acordo com a Tabela 5.2, sendo areia argilosa (SC) ou argila arenosa (CL).
A permeabilidade também foi determinada em laboratório pelo equipamento Triflex (Tabela 5.4). Foram encontrados valores da ordem de 10-6 m/s para os solos de Formação
Barreiras e de 10-7 m/s para solos residuais maduros de granito, classificados como
permeabilidade baixa e muito baixa, respectivamente.
Tabela 5.4 – Permeabilidade realizada pelo equipamento Triflex LOCAL PROFUNDIDADE (M) PERMEABILIDADE (M/S) DESCRIÇÃO DO SOLO / FORMAÇÃO GEOLÓGICA SM-02 / 1,5 - 1,8 m 4,84 x 10-6 Areia argilosa (FB) SP-01 / 1,5 - 1,8 m 1,22 x 10-6 Areia argilosa (FB) SP-02 / 1,5 - 1,8 m 5,05 x 10-7 Areia argilosa (SR) SP-02 / 2,5 - 2,8 m 8,76 x 10-7 Argila arenosa (SR)
Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Os valores obtidos pelo ensaio no equipamento Triflex são concordantes com os obtidos in situ, através do ensaio “Guelph” e com a própria granulometria dos solos estudados, onde o caráter mais argiloso encontrado nos solos residuais maduros de granito coincide com permeabilidade mais baixas (SILVA, 2007).
Ensaios químicos também foram realizados e observou-se a predominância dos cátions de Ca++ e Mg++ com baixos teores de bases trocáveis, próximo a 18 cmol
c/kg, apontando que os
solos em estudo são bastante intemperizados. A capacidade de troca catiônica (CTC), representando a atividade do solo, apresentou valores inferiores a 24 cmolc/kg, caracterizando
atividades baixas, típico de solos cauliníticos. Ainda, o solo possui características que o indicam como eutrófico (fértil), ácido, álico (tóxico para plantas) e com baixo teor de salinidade.
O pH foi determinado em água e em solução normal de KCl, apresentando-se ácido (3,4 – 5,4) para todos os solos estudados, o que indica a presença predominante de caulinita na composição dos solos.
A análise mineralógica tem importância fundamental na resistência ao cisalhamento dos solos, principalmente na residual, já que se apresenta como um dos fatores de maior influência nos valores de resistência. Foram realizados estudos nos materiais, tendo como base as análises realizadas por lupa binocular, referente a fração areia, e as análises através de difração de Raio X, referentes a fração silte e argila. Tanto as amostras da Formação Barreiras quanto as de solos residuais maduros de granito apresentaram grãos de areia mal selecionados com a presença do mineral quartzo em sua composição, com alguns grãos revestidos por películas de óxido de ferro. Quanto à cor, ocorre a predominância dos hialinos e quanto ao arredondamento é observada a predominância de grãos sub-angulosos a angulosos e alguns grãos sub- arredondados. Este arredondamento reflete a característica de possíveis sedimentos depositados sob condições de alta energia. A análise da fração argila indica, em ambas as geologias, a presença de caulinita, mica e quartzo e na fração silte há presença predominante do mineral quartzo.
A composição química e mineralógica é importante para entender o comportamento do solo, mas é preciso conhecer também a sua estrutura, definida como a combinação do efeito do arranjo das partículas, cujos parâmetros são responsáveis pelas suas propriedades geotécnicas que podem ser modificadas pela remoldagem. Nos solos da Formação Barreiras, observa-se de um modo geral, uma estrutura agregada, constituída principalmente por grãos de quartzo revestidos por finos que possivelmente são compostos de argila e óxidos de ferro que formam as concreções lateríticas. Nos solos residuais maduros de granito verifica-se também a presença de grãos de quartzo revestidos por película de finos (argila e óxidos de ferro), em menor escala comparando-se com o encontrado nos solos da Formação Barreiras. Próximo a superfície de ruptura, observou-se que a estrutura dos solos é bastante modificada: no caso em estudo, onde o movimento de massa encontra-se no estágio de reativação, a resistência ao cisalhamento na superfície de ruptura é controlada pela resistência residual após as deformações.
Para a determinação das curvas características das duas formações geológicas foram realizados ensaios de sucção através de três métodos:
Papel filtro: foram moldados corpos-de-prova de anéis em aço inoxidável utilizando o papel filtro Whatman 42, que permite medir sucções na faixa de 0 a 29 Mpa;
Funil de Haines: foram moldadas amostras em anéis de PVC e aplicadas sucções de 0,1 kPa; 0,3 kPa; 0,5 kPa; 1,0 kPa; 1,5 kPa; 2,0 kPa; 3,0 kPa; 5,0 kPa; 7,5 kPa e 10 kPa; Câmara de Richards: foram moldadas as amostras em anéis de PVC e submetidas a
sucções de 34 kPa e 1549 kPa.
Para os solos da Formação Barreiras, a forma das curvas características é típica de solo arenoso. No trecho inicial ocorre grande variação na umidade com pequena variação na sucção, seguido por outro trecho onde se observa uma pequena variação da umidade para um grande aumento de sucção. Observa-se na curva (Figura 5.39 – a) que a umidade correspondente à sucção residual atinge valores da ordem de 1,5%, com valor da sucção do ponto de entrada de ar em torno de 1,0 kPa, onde inicia a dessaturação da macroestrutura do solo.
Para os solos residuais maduros de granito, os formatos das curvas mostram um aspecto de “sela” dividido em três trechos distintos (Figura 5.39 – b). As curvas indicam um valor de entrada de ar de 1 kPa, onde se tem o início da dessaturação. Depois se observa um patamar horizontal, onde a sucção varia de 20 a 200 kPa. No último trecho ocorre o segundo valor da entrada de ar, onde o teor de umidade volta a diminuir com o acréscimo da sucção, devido à remoção de água na microestrutura do solo. Esta distribuição no formato “sela” deve-se aos processos de intemperismo, responsável pela formação de agregações de partículas de solo.
Figura 5.39 – Curvas características de secagem e umedecimento.
(a): Formação Barreiras (b): Solo residual de granito
O comportamento da compressibilidade dos solos foi baseado nos ensaios edométricos convencionais na condição natural. O intervalo de tensões de 5, 10, 20, 40, 80, 160, 320, 640 e 1280 kPa foi utilizado no carregamento e de 640, 160 e 40 kPa no descarregamento. A Figura 5.40 ilustra a relação entre o índice de vazios em escala linear e a tensão vertical de consolidação em escala logarítmica.
Observa-se que o solo residual de granito apresenta maior índice de vazios inicial (0,75), seguidos pelos solos da Formação Barreiras, que apresentaram índice de vazios iniciais na faixa de 0,53 a 0,65. Os índices de compressão (Cc) e expansão (Ce) obtidos para os solos da Formação Barreiras variaram na faixa de 0,22 a 0,27 e de 0,02 a 0,04, respectivamente. O Cc e Ce para o solo residual de granito foram de 0,45 e 0,04, respectivamente. A variação do coeficiente de adensamento (cv) se deu na faixa de 0,15x10-5 m²/s a 2,3x10-6 m²/s, para os solos
da Formação Barreiras e de 0,07x10-5 a 1,35x10-5 m²/s para o solo residual.
Figura 5.40 – Variação do índice de vazios com a tensão e vertical de consolidação na condição natural
Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Para as tensões de inundação equivalente ao peso das terras, a análise conjunta dos ensaios edométricos duplos e simples indica que os solos são estáveis (não colapsíveis). Os resultados sugerem que o colapso da estrutura dos solos não tem influência nas movimentações ocorridas na área, desde que as pressões devido ao peso das terras domine o estado de tensão no local. As correlações obtidas entre o índice de compressão Cc e o índice de vazios inicial, valida a tendência de aumento do índice de compressão com o índice de vazios inicial, tento
para solos da Formação Barreiras como para solos residuais de granito. O estudo realizado de influência da estrutura na compressibilidade dos solos mostra que a tensão de escoamento dos solos é maior no seu estado intacto em relação à amostra remoldada, indicando uma provável estruturação dos solos estudados a 1,5 e 2,5m. Tal comportamento pode ser atribuído a ligações estruturais provenientes de agentes cimentantes (óxidos de ferro).
Para a determinação dos parâmetros de resistência a serem utilizados na análise de estabilidade, foram realizados os seguintes ensaios com respectivos objetivos:
Ensaios de cisalhamento direto convencionais (condição inundada e na umidade natural): obtenção da resistência de pico e pós-pico;
Ensaios de cisalhamento direto com reversões múltiplas (condição inundada): obtenção dos parâmetros de resistências residuais;
Ensaios de cisalhamento direto utilizando amostra remoldada com umidade de 20% acima do limite de liquidez: avaliação de efeito da estrutura dos solos e obtenção de parâmetros de resistência residuais para comparação com parâmetros de resistência obtidos nos ensaios com reversões múltiplas;
Ensaios de cisalhamento por torção (“ring shear”): feitos apenas nas amostras coletadas na profundidade próxima à superfície de ruptura (amostragem Denisson), com o objetivo de se avaliar a resistência ao cisalhamento residual tendo em vista o estágio de reativação do movimento de massa;
Ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada: obtenção dos parâmetros de resistência ao cisalhamento não saturados.
Os resultados obtidos nos ensaios de cisalhamento direto convencionais e com reversões múltiplas para solo residual de granito (SP 02: 2,5 a 2,8 m - argila arenosa) apresentam-se na Tabela 5.5; para o solo residual granito (SP 02: 1,5 a 1,8 m - areia argilosa) na Figura 5.41; e para Formação Barreiras (SM 02: 1,5 a 1,8 m - areia argilosa) na Tabela 5.6.
Tabela 5.5 – Parâmetros da envoltória de resistência, cisalhamento direto.
Patamar SP-02 (2,5-2,8m). Argila arenosa, solo residual maduro de granito
CONDIÇÃO COESÃO (KPA) ÂNGULO DE ATRITO
Umidade natural (pico) 9,8 29,2º
Inundada (pico) 9,7 26,3º
Limite de liquidez (residual) 0 25,3º Reversão múltipla (residual) 0 26,5º Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Figura 5.41 - Envoltória de resistência, cisalhamento direto.
Patamar SP-02 (1,5-1,8m). Areia argilosa, solo residual granito
Fonte: Silva (2007) e Coutinho et al. (2016).
Tabela 5.6 – Parâmetros da envoltória de resistência, cisalhamento direto.
Patamar SM-02 (1,5-1,8m). Areia argilosa, solo Formação Barreiras