Geologia e Geotecnia

A cidade de São Paulo está construída sobre uma bacia sedimentar cuja área geográfica compreende terrenos pré-câmbricos (rochas alcalinas, gnaisses), sedimentos terciários da Bacia de São Paulo, além de coberturas colúvio-aluviais quaternárias.

A origem tectónica da bacia de São Paulo, bem como a alternância de regimes torrencial e lacustre, que predominaram durante a época de sua formação, explicam a extrema heterogeneidade dos seus solos (Riccomini & Coimbra, 1992).

Uma porção significativa da cidade de São Paulo tem seus substratos menos profundos, até as profundidades que usualmente interessam aos problemas rotineiros de engenharia, constituídos por sedimentos terciários (Riccomini & Coimbra, 1992). Estes sedimentos se subdividem em duas formações: Formação de São Paulo e inferiormente, Formação de Resende.

Os sedimentos da Formação de São Paulo estão representados por argilas siltosas e areias argilosas vermelhas e variegadas que em função de sua gênese, são bastante heterogéneos e mal graduados. Predominam as argilas siltosas com lentes esparsas de areia fina a média argilosa, conferindo aos sedimentos permeabilidade baixa, excepto em camadas localizadas de areias finas e médias que se apresentam com elevada permeabilidade devido ao menor grau de intemperismo sofrido (Yassuda, Kenzo, & Rocha, 1992).

Um aspecto pouco estudado que afeta a Formação de São Paulo é o intemperismo e a elevada laterização que conferem aos sedimentos uma melhoria sensível em sua coesão e demais características geotécnicas (Yassuda et al., 1992).

Couraças (crostas e concreções limoníticas) de espessura variada são frequentes na interface entre sedimentos argilosos e arenosos da Formação de São Paulo, conferindo pronunciada impermeabilidade no topo das camadas pelíticas (Yassuda et al., 1992). A Formação Resende encerra depósitos originários de leques aluviais associados à planície aluvial de rios entrelaçados. Estes sedimentos constituem camadas de argilas e de areias de coloração cinza e amarela, caracterizadas por elevada consistência ou compacidade, com pronunciada pré-consolidação (Yassuda et al., 1992).

As argilas da Formação de Resende, chamadas localmente de “taguá”, praticamente não possuem areia e as areias são em geral pouco argilosas. A principal característica destes sedimentos é a maior homogeneidade e persistência lateral das camadas quando

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comparadas com as da Formação São Paulo. Tratam-se de sedimentos pouco afectados pelo intemperismo e pelos processos de laterização, uma vez que estão próximos ou dentro da zona de saturação (Yassuda et al., 1992).

Apesar das dificuldades de previsão do comportamento das obras subterrâneas executadas nesses sedimentos, elas têm um histórico de sucesso, caracterizando-se por parâmetros geotécnicos favoráveis e elevada capacidade de autossustentação, tanto em taludes como em túneis (Riccomini & Coimbra, 1992).

Descrevem-se a seguir alguns aspectos destes solos que interessam referir:

→ Os sedimentos situados acima do nível de drenagem (cota 715 m a 720 m, aproximadamente), maioritariamente correspondentes à Formação de São Paulo, sofreram um processo de intemperismo que deixaram sinais tais como a cor variegada e a sobreconsolidação por secagem, imprimindo aos mesmos características sui generis. Os solos mais superficiais foram submetidos a um processo de laterização, dando origem a solos vermelhos, ricos em óxido de ferro (Massad, Pinto, & Nader, 1992).

→ Abaixo do nível de drenagem ocorrem as argilas duras cinza esverdeadas da Formação de Resende que aparentemente mantêm a sua pressão de pré-consolidação original. Vargas (citado em Massad et al., 1992) descreve as argilas duras cinza esverdeadas como fortemente sobreconsolidadas, efeito que teria sido provocado por erosão dos atuais vales dos Rios Tietê e Pinheiros.

→ As areias basais da Formação de Resende receberam este nome pelo facto de ocorrerem no fundo da bacia, assentes diretamente sobre o substrato rochoso. Trata-se de depósitos de areias predominantemente médias, pouco argilosas, constituídas por grãos pouco arredondados, de cor amarela ou cinza claro (Massad et al., 1992).

→ Uma das características marcantes destes solos terciários é a sua heterogeneidade, inclusive no que se refere à pressão de pré-consolidação, que, exceção feita às argilas cinza esverdeadas (Formação de Resende), não guarda nenhuma relação com o peso da terra erodida. Atribui-se este facto a processos de secagem (solos variegados) e processos de cimentação e lixiviação (solos vermelhos) que sem dúvida modificaram as suas pressões de pré-consolidação (Massad et al., 1992).

→ Massad et al. (1992) refere que os solos do terciário da Bacia de São Paulo se comportam como solos rijos a duros.

11 → A grosso modo, as camadas da Formação de São Paulo são menos permeáveis que as da Formação de Resende (Yassuda et al., 1992).

Na Figura 2.3 apresenta-se o perfil geológico-geotécnico do subsolo interessado pela Estação Eucaliptos. No Quadro 2.2 apresenta-se o zonamento geológico-geotécnico considerado em projeto, com a descrição das unidades e parâmetros geotécnicos.

Figura 2.3: Perfil geológico-gotécnico da Estação Eucaliptos, corte pelo eixo longitudinal, linha azul assinala os limites

da estação (Geodata - Consórcio Linha 5 Metrô de São Paulo, 2012f).

O subsolo na zona interessada pela Estação Eucaliptos caracteriza-se do topo para a base pela seguinte sequência (Geodata - Consórcio Linha 5 Metrô de São Paulo, 2012f):

→ Aterros com materiais diversos com predomínio de argila siltosa pouco arenosa, geralmente com pedregulhos e/ou matéria orgânica. As espessuras destas camadas variam entre 1 a 10 m.

→ Sequência de camadas arenosas e argilosas da Formação São Paulo (3Ar e 3Ag) com espessuras variáveis entre 2-10 m;

→ Entre os 15 m a 20 m de profundidade aproximadamente, detectou-se o topo da Formação Resende, constituída por uma alternância de camadas argilosas (4Ag) e arenosas (4Ar). As espessuras das camadas variam entre 2 m a 20 m.

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Quadro 2.2: Parametrização Geotécnica - Estação Eucaliptos (Geodata - Consórcio Linha 5 Metrô de São Paulo, 2012f)

Referência Descrição NSPT  (kN/m3) C’ (kPa)  (º) E (MPa) k (cm/s) At

Aterros com materiais diversos, com predomínio de argila siltosa pouco arenosa, geralmente com pedregulhos e/ou matéria orgânica.

1 – 8 16 10 20 8 - 28 1E05

3Ag1

,2 3Ag1

Argila siltosa pouco arenosa, de consistência rija a dura, variegada (amarela, cinza e vermelha).

10 – 20 17 - 20 40 - 90 18 - 22 20 - 50 5E-06

3Ag2 Argila arenosa pouco siltosa, de consistência média a dura, variegada (amarela, cinza e vermelha).

3Ar1,2

3Ar1 Areia fina a média argilosa medianamente compacta a compacta, amarela e vermelha.

5 – 40 19 1 30 - 35 25 - 60 5E-04

3Ar2 Areia de granulometria variada, argilosa, com pedregulhos finos a médios, medianamente compacta a compacta, vermelha.

4Ag1

,2 4Ag1

Argila siltosa, pouco arenosa (areia fina e média), pouco micácea, medianamente plástica a plástica, rija a dura, cinza.

8-40 19 - 21 40 - 100 21 - 24 25 - 85 1E07

4Ag2 Argila arenosa (areia fina e média), pouco micácea, pouco a medianamente plástica, rija a dura, cinza.

4Ar1,2,3

4Ar1 Areia fina e média argilosa, pouco siltosa, pouco micácea, pouco plástica, pouco compacta a compacta cinza amarela.

10 - 40 19 - 21 1 30 - 35 30 - 100 1E-03

4Ar2 Areia média a grossa, pouco siltosa, medianamente a muito compacta, cinza amarela.

4Ar3

Areia média e grossa, pouco siltosa, com fragmentos de quartzo e pedregulhos variados, medianamente a muito compacta, cinza amarela.

13 Os parâmetros geotécnicos utilizados no projeto foram estimados a partir dos resultados das sondagens com ensaios SPT e com base nos dados publicados nas Normas Técnicas Complementares NC03 – Volume II do Metrô. Para validação adicional dos parâmetros foi utilizada a publicação “Solos da Cidade de São Paulo” (1992). Visto que os parâmetros obtidos a partir das sondagens foram consistentes com os da publicação referida, não foram realizadas análises adicionais (Geodata - Consórcio Linha 5 Metrô de São Paulo, 2012f).

O nível médio de água detectado nas sondagens realizadas no local da estação encontrava-se entre 1 e 3 m de profundidade (Geodata - Consórcio Linha 5 Metrô de São Paulo, 2012f).

De acordo com Vargas (2002), verifica-se, no centro da cidade, a ocorrência de um nível freático permanente mais profundo e níveis de água superiores constituídos por lençóis suspensos por camadas argilosas, observando-se com frequência mais de um nível de água. O nível mais profundo, nas areias basais (Formação de Resende), caracteriza-se pela homogeneidade em granulometria e permeabilidade, com coeficientes de permeabilidade entre 10-2 e 10-4 cm/seg. Os níveis superficiais, nas camadas variegadas (Formação de São Paulo), caracterizam-se por uma extrema heterogeneidade, tanto em granulometria e permeabilidade, como em distribuição espacial, constituindo lençóis “empoleirados” (Vargas, 2002).