Estudos geotécnicos e de estabilidade de taludes da encosta do Alto do padre Cícero no município de Camaragibe-PE

ANNA PAULA LEOPOLDO DE SOUZA

ESTUDOS GEOTÉCNICOS E DE ESTABILIDADE DE TALUDES DA ENCOSTA

DO ALTO DO PADRE CÍCERO NO MUNICÍPIO DE CAMARAGIBE-PE

Recife

2014

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Pernambuco como requisito para obtenção do grau de “Mestre em Engenharia Civil” – Área de concentração: Engenharia Geotécnica.

Catalogação na fonte

Bibliotecária Valdicéa Alves, CRB-4 / 1260

S729e

S

Estudos geotécnicos e de estabilidade de taludes da encosta do alto o padre Cícero no município de Camaragibe-Pe. - Recife: A Autora, 2014.

177folhas, Il., Graf. Qua. e Tab.

Orientador: Prof. Dr. Roberto Quental Coutinho.

Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco. CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, 2014.

Inclui Referências.

1. Engenharia Civil. 2. Caracterização geotécnica. 3. Movimentos de massa. 4. Taludes. 5. Cálculo de Estabilidade. I. Coutinho, Roberto Quental (Orientador). II. Título.

UFPE

624 CDD (22. ed.) BCTG/2015-72

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL

A comissão examinadora da Defesa de Dissertação de Mestrado

ESTUDOS GEOTÉCNICOS E DE ESTABILIDADE DE TALUDES DA ENCOSTA DO ALTO DO PADRE CÍCERO NO MUNICÍPIO DE CAMARAGIBE-PE

defendida por

Anna Paula Leopoldo de Souza

Considerada a candidata APROVADA

Recife, 30 de Janeiro de 2014 Banca Examinadora:

________________________________________________ Prof. Dr. Roberto Quental Coutinho - UFPE

(Orientador)

_________________________________________________ Prof. Dr. Olavo Francisco dos Santos Junior – UFRN

(Examinador Externo)

__________________________________________________ Prof. Dr. Ricardo Nascimento Flores Severo - IFRN

Aos meus filhos, Lara e Felipe, por ser a razão de cada um dos meus dias. A minha mãe, Dilena, por tudo que representa

para mim. Ao meu esposo, Delmo, pelo incentivo, carinho, paciência

AGRADECIMENTOS

Primeiramente, agradeço a Deus pela força e perseverança para concluir a tarefa de executar esta pesquisa.

Ao Professor Roberto Coutinho, pela paciência e por me orientar e mostrar o caminho correto a ser seguido visando obter o melhor resultado possível.

Ao meu esposo, grande amigo e companheiro de todas as horas, e aos meus filhos, que mesmo sem saber me iluminaram neste caminho.

Aos meus avós, por sempre torcerem por mim, em especial ao meu avô Pedro, que um dia sonhou em ter um filho engenheiro e faleceu sem ver a neta realizar seu sonho.

A toda família Leopoldo grande incentivadora e apoiadora com suas demonstrações de união.

A todos os meus amigos que desde a infância acompanham a minha luta em busca do conhecimento e conhecem meu amor pela engenharia.

Ao Professor Roberto Alvares de Andrade (Robertão), o mestre que me apresentou a Mecânica dos Solos com tamanha paixão que não me deixou esquecer jamais.

Ao Professor Silvio Romero de Melo Ferreira, que me guiou nos primeiros passos rumo ao aprofundamento científico na ciência da Geotecnia de uma forma tão suave e amiga.

Aos amigos do GEGEP, em especial Danizete Neto, Everaldo, Renato Palha, Fernanda e a Joany Magalhães pela colaboração nesta pesquisa.

A todos os colegas do Departamento de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPE, em especial ao Dr. Saul Guedes pela ajuda sempre recebida.

Aos amigos de trabalho pela compreensão.

Aos funcionários da Secretaria de Pós-Graduação em Engenharia Civil da UFPE e do Laboratório de Solos e Instrumentação da UFPE Antônio Brito, Seu Biu e Gutemberg, em especial a Andréia e Chico, e aos funcionários.

Aos funcionários da Defesa Civil de Camaragibe, Sônia e Antônio por todo o apoio prestado. Ao CNPq e ao Projeto REAGEO, pelo apoio financeiro.

RESUMO

O trabalho desenvolvido teve como objetivo complementar estudos realizados anteriormente por Magalhães (2013), sobre o comportamento geotécnico da encosta do Alto do Padre Cícero, localizada no município de Camaragibe/PE, quanto à estabilidade dos taludes existentes. Foi realizada uma comparação e discussão entre os parâmetros e classificações aqui obtidas com aqueles apresentados nos estudos de Magalhães (2013), bem como com outros resultados existentes na bibliografia. A unidade geológica da encosta foi classificada como Formação Barreiras. A revisão bibliográfica abrange movimentos de massa e métodos de cálculo de estabilidade de taludes. Durante a elaboração desse estudo, realizou-se levantamento planialtimétrico da área para obtenção da geometria da encosta o que não havia sido apresentado no trabalho de Magalhães (2013), proporcionando a definição da geometria da encosta. A encosta do Alto do Padre Cícero, está localizada a aproximadamente 2 km do Vale das Pedreiras, também pertencente ao município de Camaragibe e onde foram executadas pesquisas científicas por Silva (2007) e Silva (2010). A seção da encosta estudada na pesquisa atual está localizada a leste da seção estudada por Magalhães (2013), a uma distância de aproximadamente 20 metros. Em campo foram executadas sondagens a percussão para prospecção do perfil geotécnico e ensaios do Permeâmetro Guelph para estudo da permeabilidade do solo. Os parâmetros geotécnicos da encosta foram definidos, a partir da coleta de amostras deformadas e indeformadas e ensaios de laboratório tais como caracterização física, classificando o material das camadas de solo, ensaios de cisalhamento direto, cujos parâmetros foram utilizados no cálculo da estabilidade de taludes através do software SLOPE/W 2007, ensaios edométricos, cujos parâmetros obtidos serviram para classificar os solos quanto à colapsibilidade e o ensaio de condutividade hidráulica (Triflex II). Os ensaios de laboratório foram realizados nas condições de umidade natural e na condição inundada, para simular os períodos de chuvas intensas e avaliar a influência da água nos parâmetros de resistência. Dentre os resultados dos fatores de segurança obtidos nas análises de estabilidade, os mais baixos foram relativos à região do Topo da Encosta com valores de 1,705 para a condição de umidade natural e de 1,064 na condição inundada.

PALAVRAS-CHAVE: Caracterização geotécnica. Movimentos de massa. Taludes. Cálculo de Estabilidade

ABSTRACT

The work aimed to complement studies conducted previously on the Geotechical behavior of the Padre Cícero hill, located in the municipality of Camargibe, regarding the stability of existing SLOPEes. A comparison and discussion was held between the parameters and classifications here obtained with those presented in the studies do Magalhães (2013), who had studies this hill previously, as well as with other existing results in the bibliography. The geological unit of the SLOPEe was classified as Formação Barreiras. The literature rewiew includes mass movements and methods of SLOPEe stability calculation. During the preparation of this study, survey was carried out in the area to obtain the geometry of the SLOPEe that had not been presented in the studies of Magal, providing the definition of the geometry of the SLOPEe. The SLOPEe of the Padre Cícero hill is located approximately 2 Km from the Vale das Pedreiras, another area belonging to the municipality of Camaragibe and where were executed scientific researches by Silva (2007) and Silva (2007). The section of the SLOPEe studied at current research is located east of section studied by Magalhães (2013), at a distance of approximately 20 meters. In the fiel were performed polls the percussion for prospecting of the geotechnical profile and tests of the Guelph Permeameter to study of the permeability of soil. The geotechnical parameters of the SLOPEe were defined from the deformed and undeformed samples collection and laboratory testing such as physical characterization, sorting the material layers of soil direct shear strength tests, whose parameters mere used in the calculation of SLOPE stability SLOPE/W software, oedometer, whose parameters were used to classify the soils on the colapsibilidade and the hydraulic conductivity tests (TRIFLEX II). Laboratory tests were conducted under conditions heavy rainfall and assess the influence of water on strength parameters. Among the results of the safety factors obtained in the analyses of stability, the lowest were related to the top of the SLOPE with 1.705 values for natural humidity condition and 1.064 inflooded conditions. KEY WORDS: Geotechnical Caracterization. Mass Movements. SLOPES Stability Calculations.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1: Encosta do Alto do Padre Cícero (Camaragibe/PE) ...22

Figura 1.2: Distância entre a área da Encosta do Alto do Padre Cícero e a área dos estudos de Silva (2007) e Silva (2010) - Vale das Pedreiras (GOOGLE EARTH 2014) ...24

Figura 2.1: Índice de Mortes por escorregamento na RMR (Década de 90)-CODECIR, (a partir de Alheiros, 1998)...28

Figura 2.2: Esquema do processo de queda, adaptado de Carvalho et al., 2007 ...37

Figura 2.3: Esquema do processo de tombamento (Cruden & Varnes, 1996). (a partir de Coutinho, 2010) ...37

Figura 2.4: Esquema do processo de escorregamento (Cruden & Varnes, 1996) (a partir de Coutinho, 2010) ...38

Figura 2.5: Esquema do processo de escorregamento rotacional, Cruden & Varnes (1996) (a partir de Coutinho 2010) ...39

Figura 2.6: Esquema do processo de escorregamento em cunha (Cruden & Varnes, 1996) (a partir de Coutinho, 2010) ...39

Figura 2.7: Esquema do rastejo ...40

Figura 2.8: Forças normais e de corte numa fatia genérica (Silva, 2011) ...45

Figura 3.1: Locação das Seções de ondagem na Encosta Alto do Padre Cícero nos estudo de Magalhães(2013) e no estudo atual ...49

Figura 3.2: Partes integrantes da Encosta do Alto do Padre Cícero ...50

Figura 3.3: Fissura localizada no topo da Encosta ...50

Figura 3.5: Mapa Geológico do Município de Camaragibe, Pfaltzgraff(2007), a partir de

Magalhães (2013) ...54

Figura 3.6: Seçõe colunares para a Formação Barreira, Alheiros (1998) ...55

Figura 3.7: Ocupação informal da Encosta do Alto do Padre Cícero ...56

Figura 3.8: Preciptações mensais registradas no período de 2007 a 2012 ...57

Figura 4.1: Realização de Sondagem a Percussão ...62

Figura 4.2: Preparação para retirada de Bloco de Amostra Indeformada ... 64

Figura 4.3: Princípio de Mariott empregado no furo do ensaio de Guelph (Silva, 2007) ... 65

Figura 4.4: Esquema de funcionamento do Permeâmetro Guelph (Silva, 2007) ... 66

Figura 4.5: Furo realizado próximo ao ponto de retirada do BL 04 ... 68

Figura 4.6: Utilização do trado escova ... 68

Figura 4.7: Permeâmetro Guelph montado ... 69

Figura 4.8: Etapas do Ensaio de Sedimentação ... 71

Figura 4.9: Moldagem do corpo-de-prova para realização do ensaio Triflex II ... 72

Figura 4.10: Painel de controle do Triflex II ... 73

Figura 4.11: Válvulas de Pressão do Triflex II ... 73

Figura 4.12 (a): Colocação da pedra porosa e papel filtro na base ... 74

Figura 4.12 (b): Colocação do corpo de prova ... 74

Figura 4.12 (c): Colocação de papel filtro no topo ... 74

Figura 4.12 (d): Colocação da pedra porosa no topo ... 74

Figura 4.12 (e): Colocação do “ top cap” (Tampa de acrílico) ... 75

Figura 4.12 (f): Colocação de membrana protetora ... 75

Figura 4.12 (g): Colocação da câmara triaxial ... 75

Figura 5.1: Resultado do Levantamento Planialtimétrico da Encosta ... 82

Figura 5.2: Locação dos Ponto de ondagem e Retirada de amostras ... 83

Figura 5.3: Seção de Sondagem S 02 (Alto do Padre Cícero) ... 84

Figura 5.4: Seção Topográfica S 02 – Alto do Padre Cícero ... 85

Figura 5.5: Seção Topográfica S 01 – Alto do Padre Cícero ... 85

Figura 5.6: Perfil de Sondagem SPT 01 – Topo da Encosta ... 86

Figura 5.7: Perfil de Sondagem SPT 02 – Meia Encosta ... 87

Figura 5.8: Perfil de Sondagem SPT 03 – Base da Encosta ... 88

Figura 5.9: Perfil de Sondagem SPT 04 – Topo da Encosta ... 89

Figura 5.10: Perfil de Sondagem SPT 05 – Topo da Encosta ... 90

Figura 5.11: Perfil de Sondagem SP 01 (Magalhães, 2013) ... 92

Figura 5.12: Perfil de Sondagem SP 02 (Magalhães, 2013) ... 93

Figura 5.13: Perfil de Sondagem SP 03 (Magalhães, 2013) ... 94

Figura 5.14: Coeficiente de Permeabilidade “in situ” (Guelph) e Laboratório (Triflex II) ... 99

Figura 5.15: Perfil geotécnico com esquema da locação do ensaio de Guelph ... 100

Figura 5.16: Granulometria da Amostra AM 01 com e sem Defloculante ... 102

Figura 5.17: Granulometria da Amostra AM 02 com e sem Defloculante ... 102

Figura 5.18: Granulometria da Amostra AM 03 com e sem Defloculante ... 102

Figura 5.19: Granulometria da Amostra AM 04 com e sem Defloculante ... 103

Figura 5.20: Granulometria da Amostra AM 05 com e sem Defloculante ... 103

Figura 5.21: Carta de Plasticidade associada à carta de atividade(Vargas,1988,1992) ...107

Figura 5.22: Intervalo de Variação de K para diversos solos(CASAGRANDE) ... 112

Figura 5.24:Tensão vertical x Índice de Vazios, amostras inundadas (Magalhães, 2013) ... 147

Figura 6.1: Perfil topográfico utilizado nas simulações do SLOPE/W no estudo atual ... 151

Figura 6.2: Seção heterogênea utilizada nas simulações de SLOPE/W no estudo atual ... 152

Figura 6.3: Seção simplificada utilizada por Magalhães (2013) ... 152

Figura 6.4: Análise da estabilidade do Topo da Encosta – SLOPE/W (umidade natural) ... 155

Figura 6.5: Análise da estabilidade da Meia Encosta – SLOPE/W (umidade natural) ... 155

Figura 6.6: Análise da estabilidade da Base da Encosta – SLOPE/W (umidade natural) ... 156

Figura 6.7: Análise da estabilidade do Topo da Encosta – SLOPE/W (Condição inundada) ... 156

Figura 6.8: Análise da estabilidade da Meia Encosta – SLOPE/W (Condição inundada) ... 157

Figura 6.9: Análise da estabilidade da Base da Encosta – SLOPE/W (Condição inundada) ... 157

Figura 6.10: Análise da estabilidade da Meia Encosta considerando Sobrecarga-SLOPE/W (Condição inundada) ... 158

Figura 6.11: Perfil topográfico simplificado utilizado no estudo de Magalhães (2013) ... 163

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1: Composição do solo em função da rocha mãe (Gerscovich, 2012) ... 32

Tabela 5.1:Resultados dos ensaios de granulometria com Defloculante ... 105

Tabela 5.2: Resultados dos ensaios de granulometria sem Defloculante ... 106

Tabela 5.3: Proposta de Classificação incluindo Solos Tropicais (Vargas, 1988,1992) ... 108

Tabela 5.4: Classificação das Argilas em função da atividade (Vargas, 1978) ... 108

Tabela 5.5: Caracterização de Solos da Formação Barreiras (a partir de Silva, 2007) ... 110

Tabela 5.6: Dados para determinação de Permeabilidade Saturada ... 111

Tabela 5.7: Relação dos Valores de Condutividade Hidráulica e Tipos de Materiais ... 113

Tabela 5.8: Condições iniciais dos corpos de prova- Ensaios de Cisalhamento Direto ... 115

Tabela 5.9: Parâmetros de Resistência do solo – Ensaios de Cisalhamento Direto ... 116

Tabela 5.10: Parâmetros de Resistência do solo, Silva (2007) ... 127

Tabela 5.11: Comparação entre os resultados dos parâmetros de resistência do solo obtidos por Magalhães (2013) e o Estudo Atual ... 128

Tabela 5.12: Condições iniciais e finais dos corpos de prova nos ensaios edométricos simples .. 129

Tabela 5.13: Valores do Potencial de Colapso e Coeficiente de Colapso Estrutural ... 131

Tabela 5.14: Critério de Jemmings e Knight (1975) para classificação do solo quanto a colapsibilidade ... 132

Tabela 5.15: Condições Iniciais e Finais dos Ensaios Edométricos Duplos ... 134

Tabela 5.16: Índices dos Ensaios Edométricos ... 138

Tabela 5.17: Classificação quanto a colapsibilidade dos solos segundo a proposta de Reginatto e Ferrero (1973) ... 140

Tabela 5.19: Classificação do solo para pelo critério de Jennings e Knight ... 142

Tabela 5.20: Classificação do solo quanto a colapsibilidade através de Métodos Indiretos ... 144

Tabela 5.21: Comparação entre os resultados dos ensaios edométricos duplos do Estudo Atual e do Estudo de Magalhães (2013) ... 145

Tabela 5.22: Comparação entre os índices dos ensaios edométricos do Estudo Atual e do estudo de Magalhães (2013) ... 146

Tabela 5.23: Comparação entre os resultados da classificação de Reginatto e Ferrero (1973) No Estudo Atual e nos estudos de Magalhães (2013) ... 146

Tabela 5.24: Síntese dos Resultados dos Ensaios Realizados ... 149

Tabela 6.1: Parâmetros utilizados nas simulações da análise da estabilidade da encosta ... 154

LISTA DE QUADROS

Quadro 2.1: Classificação dos Movimentos de Massa (Cruden & Varnes, 1996)

(a partir de Bandeira, 2003) ... 34

Quadro 2.2: Classificação dos Movimentos de Massa quanto à velocidade (Varnes, 1978 e WL/WLI, 1994) (a partir de Coutinho e Silva 2005) ... 35

Quadro 2.3: Características dos principais movimentos de massa (Augusto Filho, 1992) (a partir de Coutinho e Silva, 2005) ... 36

Quadro 2.4: Causas dos Movimentos de Massa (Cruden & Varnes, 1996) (a partir de Coutinho, 2010) ... 42

Quadro 2.5: Causa dos Movimentos de Massa (Varnes, 1978) (a partir de Coutinho 2010) ... 43

Quadro 3.1: Preciptações Mensais e Anuais ( período de 2001 a 2013) ... 58

Quadro 4.1: Localização e Quantidade de Amostras Coletadas ... 64

Quadro 5.1: Comparação entre valores de NSPT de Magalhães (2013) x Estudo Atual ... 95

Quadro 5.2: Dados do SPT da pesquisa realizada no Vale das Pedreiras (Silva, 2007) ... 96

Quadro 5.3: Dados do SPT da pesquisa realizada no Vale das Pedreiras (Silva, 2010) ... 97

Quadro 5.4: Permeabilidade de solos da Formação Barreiras do estado de Pernambuco ... 101

Quadro 5.5: Coeficientes de Permeabilidade saturada obtidos no ensaio Triflex ... 111

Quadro 5.6: Coeficientes de Permeabilidade de solos típicos (CASAGRANDE) ... 112

Quadro 5.7: Resultados da permeabilidade saturada dos estudos de Magalhães (2013) e do Estudo Atual ... 114

Quadro 5.8: Índices de vazios de alguns solos da Formação Barreira a partir de Coutinho e Severo (2009) ... 125

Quadro 5.9: Parâmetros de Resistência de Pico de Solos da Formação Barreiras ... 126

Quadro 5.11: Classificação de Reginatto e Ferrero (1973) ... 140

Quadro 6.1: Resultados dos Fatores de Segurança (FS) para região do topo da encosta ... 160

Quadro 6.2: Valores de FS para o método de Morgenstern & Price ... 161

Quadro 6.3: Fator de Segurança mínimo para escorregamentos, NBR 11682 ... 161

Quadro 6.4: Valores de FS obtidos nos estudos de Magalhães(2013) e nos de Neto e Carneiro (2014) ...164

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 5.1: Tensão Cisalhante x Deslocamento Horizontal AM 01(Natural)-TOPO ...117

Gráfico 5.2: Envoltória de Resistência Condição Natural AM 01-TOPO ...117

Gráfico 5.3: Tensão Cisalhante x Deslocamento Horizontal AM 01(Inundada)-TOPO ...118

Gráfico 5.4: Envoltória de Resistência Condição Inundada AM 01(TOPO) ... 118

Gráfico 5.5: Envoltórias de Resistência Natural e InundadaAM 01 – TOPO ... 119

Gráfico 5.6: Tensão Cisalhante x Deslocamento Horizontal AM 02(Natural)-MEIA ENCOSTA 119 Gráfico 5.7: Envoltória de Resistência Condição Natural AM 02-MEIA ENCOSTA... 120

Gráfico 5.8: Tensão Cisalhante x Deslocamento Horizontal AM 02(Inundada)-M.ENCOSTA... 120

Gráfico 5.9: Envoltória de Resistência Condição Inundada AM 02(MEIA ENCOSTA) ... 121

Gráfico 5.10: Envoltórias de Resistência Natural e Inundada AM 02 – MEIA ENCOSTA ... 121

Gráfico 5.11: Tensão Cisalhante x Deslocamento Horizontal AM 03(Natural)-BASE ...122

Gráfico 5.12: Envoltória de Resistência Condição Natural AM 03-BASE...122

Gráfico 5.13: Tensão Cisalhante x Deslocamento Horizontal AM 03(Inundada)-BASE...123

Gráfico 5.14: Envoltória de Resistência Condição Inundada AM 03(BASE) ...123

Gráfico 5.15: Envoltórias de Resistência Natural e Inundada AM 03 – BASE ... 124

Gráfico 5.16: Deformação x Tensão Vertical(Topo)-Edométrico Duplo ... 135

Gráfico 5.17: Deformação x Tensão Vertical(Meia Encosta)-Edométrico Duplo ... 135

Gráfico 5.18: Deformação x Tensão Vertical(Base)-Edométrico Duplo ... 136

Gráfico 5.19: Comparação entre a variação do índice de vazios para o Topo, Meia Encosta e Base (umidade natural) ... 137

Gráfico 5.20: Comparação entre a variação do índice de vazios para o Topo, Meia Encosta e Base (inundado) ... 137

SUMÁRIO

2.1 BREVE HISTÓRICO SOBRE DESLIZAMENTOS DE ENCOSTAS ... 26

2.2 MECANISMOS DE INSTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NA RMR ... 29

2.3 TIPOS DE TALUDE E MOVIMENTOS DE MASSA ... 31

2.3.1 Conceitos ... 31

2.3.2 Tipos de Taludes ... 32

2.3.2.1 Taludes Naturais ... 32

2.3.2.2 Taludes Construídos ... 33

2.4 TIPOS DE MOVIMENTOS DE MASSA ... 33

2.4.1 Conceito de Movimentos de Massa ... 33

2.4.2 Classificação dos Movimentos de Massa ... 33

2.5 CAUSAS E CONDICIONANTES DOS MOVIMENTOS DE MASSA ... 41

2.6 ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES ... 43

2.6.1 Métodos de Análise de Estabilidade de Taludes ... 46

3 CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ... 48

3.1 LOCALIZAÇÃO ... 48

3.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DO MUNICÍPIO ... 51

3.3 GEOLOGIA GERAL ... 52

3.4 MODELO DE OCUPAÇÃO DA ENCOSTA ESTUDADA ... 56

3.5 CLIMA ... 57

3.6 TOPOGRAFIA DA ENCOSTA ... 58

4 METODOLOGIA DOS ENSAIOS DE CAMPO E LABORATÓRIO ... 60

4.1 INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA DE CAMPO ... 60

4.1.1 Investigação de Superfície – Levantamento Topográfico ... 60

4.1.2 Investigação de subsuperfície – Sondagem SPT ... 61

4.1.3 Amostragem ... 62

4.1.4 Ensaio do Permeâmetro Guelph ... 65

4.2 ENSAIOS DE LABORATÓRIO ... 70

4.2.1 Ensaios de Caracterização Física ... 70

4.2.2 Ensaios de condutividade hidráulica – TRIFLEX II ... 72

4.2.3 Ensaios Edométricos ... 76

4.2.4 Ensaio de Cisalhamento Direto ... 78

5 APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ... 81

5.1 ATIVIDADES DE CAMPO ... 81

5.1.1 Levantamento Planialtimétrico ... 81

5.1.2 Sondagem SPT ... 84

5.1.3 Discussão sobre os resultados dos valores de NSPT obtidos ... 92

5.1.4 Ensaio de Condutividade Hidráulica-Guelph ... 98

5.1.5 Discussão sobre os valores obtidos no ensaio de Guelph ... 100

5.2 ENSAIOS DE LABORATÓRIO ... 101

5.2.1 Ensaios de Caracterização Física ... 101

5.2.2 Discussão sobre os resultados dos ensaios de caracterização ... 109

5.2.3 Coeficientes de Permeabilidade – TRIFLEX II ... 110

5.2.4 Discussão sobre os resultados do Ensaio Triflex II ... 113

5.2.5 Resistência ao Cisalhamento ... 114

5.2.6 Discussão sobre os resultados dos ensaios de cisalhamento direto ... 127

5.2.7 Ensaios Edométricos ... 129

5.2.7.1 Edométricos simples ... 129

5.2.7.2 Ensaios Edométricos Duplos ... 133

5.2.8 Discussão sobre os resultados dos ensaios edométricos ... 144

6 ANÁLISES DA ESTABILIDADE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ... 150

6.1 METODOLOGIA ADOTADA PARA ANÁLISE DE ESTABILIDADE ... 150

6.2 APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS E ANÁLISES DA ESTABILIDADE ... 153

6.3 DISCUSSÃO SOBRE OS RESULTADOS OBTIDOS ... 162

7 CONCLUSÕES, RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS ... 166

7.1 CONCLUSÕES ... 166

7.2 RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS ... 171

20

1

INTRODUÇÃO

1.1 Considerações Iniciais

As Engenharias Civil e Geotécnica, há tempos enfrentam problemas recorrentes, com relação à segurança, envolvendo os taludes de solos, alteração de rocha, movimentos de massa, fraturas e descontinuidades, seja relacionada às encostas naturais ou aos taludes de cortes e aterros. Os problemas sociais no Brasil, relativos à habitação, se prolongaram por anos, sem que fossem tomadas providências por parte do poder público, ocasionando grandes áreas de ocupação desordenada, sujeitas a ação antrópica e natural, desfavoráveis a segurança e estabilidade das regiões ocupadas.

A partir do momento em que o poder público despertou para a necessidade de desenvolver ações que proporcionassem a segurança devida para os milhares de habitantes de áreas consideradas de risco iminente, desencadeados por agentes geológicos, antrópicos ou naturais, diversas obras passaram a serem executadas e diversas intervenções a serem implementadas, tendo em vista, à garantia da integridade física dos moradores e diminuição de perdas materiais e humanas.

Esta dissertação de mestrado é resultado de um estudo que integra o projeto “Engenharia Geotécnica e Hidrologia no Sistema Encosta-Planície Costeira” do Reageo – Instituto Geotécnico de Reabilitação do Sistema Encosta-Planície, sob a coordenação geral do Professor Willy A. Lacerda e coordenação em Pernambuco (UFPE) do Professor Roberto Quental Coutinho. O Reageo é formado por profissionais de dedicação exclusiva da Coppe/UFRJ, Instituto de Geociências – Igeo/UFRJ, PUC–Rio, Uerj, UFPE, UFRGS e UNB, com grande atuação em geotecnia de encostas e planícies, propriedades de solos e rochas, geologia, geomorfologia e hidrologia. Tendo como patrocinador o INCT – Institutos Nacionais de Ciências e Tecnologia do CNPQ - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

Este trabalho, sob a coordenação do Professor Roberto Quental Coutinho, representa a continuidade de outras pesquisas desenvolvidas no GEGEP – Grupo de Engenharia Geotécnica

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de Encostas e Planícies, UFPE, sobretudo, da pesquisa desenvolvida por Magalhães (2013). Os estudos dessa dissertação foram desenvolvidos na mesma região estudada Magalhães (2013), denominada encosta do Alto do Padre Cícero, no Município de Camaragibe, em uma seção situada 20 metros a leste da seção estudada anteriormente. A sequência de investigação científica do estudo atual seguiu a mesma linha de desenvolvimento do estudo de Magalhães (2013), complementando as informações e testando novas possibilidades.

O Grupo GEGEP é bastante experiente na linha de pesquisa de estabilidade de encostas, e já desenvolveu diversos trabalhos sobre o assunto, como exemplo, alguns deles são citados abaixo:

1. Costa (1996) – DISSERTAÇÃO: em convênio com o DER, desenvolvida na encosta Espinhaço da Gata, situada no Município de Machados – PE;

2. Souza Neto (1998) – DISSERTAÇÃO: em convênio com o DER, desenvolvida na encosta Espinhaço da Gata, situada no Município de Machados – PE;

3. Silva (2003) – DISSERTAÇÃO: com avaliação da resistência de um solo de calcário na Encosta Continental situada no Município de Paulista – PE;

4. Bandeira (2003) – TESE: Abordando Mapa de Risco de Erosão e Escorregamento das encostas com ocupação desordenada do Município de Camaragibe - PE;

5. Melo Neto (2005) – DISSERTAÇÃO: com a caracterização e classificação geotécnica de dois movimentos de massa ocorridos em Pernambuco;

6. Santana (2006) – DISSERTAÇÃO: abordando análises de soluções de engenharia para estabilização de encostas ocupadas na Região Metropolitana do Recife. Podemos citar também alguns;

7. Silva (2007) – TESE: abordando o estudo geológico-geotécnico de uma encosta com problemas de estabilidade no Município de Camaragibe;

8. Coutinho & Severo (2009) – COBRAE - São Paulo - Investigação Geotécnica Para Projeto de Estabilidade de Encostas;

9. Silva (2010) – DISSERTAÇÃO: com uma proposta de estabilização de uma encosta ocupada em Camaragibe;

10. Magalhães (2013) – DISSERTAÇÃO: abordando o estudo da estabilidade da encosta do Alto do Padre Cícero no Município de Camaragibe;

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Segundo relatos de funcionários da Defesa Civil de Camaragibe, desde o ano 2002, a Encosta do Alto do Padre Cícero, apresenta histórico de aparecimento de fissuras de pequeno porte, porém, em 2010 surgiu uma fissura de grande porte, motivando a realização primeiramente da pesquisa realizada por Magalhães (2013) e consequentemente a realização da pesquisa atual.

De acordo com o Mapa de Risco desenvolvido por Bandeira (2003), a encosta do Alto do Padre Cícero, foi classificada como de Alto Grau de Risco de Escorregamentos e Erosão. A encosta encontra-se ocupada por uma população de baixa renda, que desordenadamente e sem critérios técnicos construiu suas moradias ao longo da mesma, como pode ser visto na Figura 1.1. É uma encosta que apresenta indícios de problemas relacionados com a estabilidade devido às fissuras presentes em seu Topo.

Figura 1.1 – Encosta do Alto do Padre Cícero (Camaragibe/PE)

1.2 Objetivo Geral

O principal objetivo para o desenvolvimento desse trabalho foi apresentar um estudo da caracterização geotécnica da encosta do Alto do Padre Cícero quanto à sua estabilidade. Esta encosta já havia sido estudada anteriormente por Magalhães (2013). Sendo assim, nesta

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dissertação de Mestrado foram feitos estudos semelhantes aos realizados anteriormente em uma seção localizada a leste da seção estudada por Magalhães (2013), e apresentada uma discussão a cerca dos resultados obtidos na pesquisa atual frente àqueles obtidos pelo estudo anterior.

Levando em consideração o objetivo principal, pode-se dizer que também foi objetivo desta pesquisa:

 Caracterização geológico-geotécnica dos materiais envolvidos na encosta, mediante uma campanha de investigação de campo e de laboratório;

 Compreender os prováveis mecanismos de instabilização da encosta, a partir dos dados obtidos nas investigações de campo e de laboratório;

 Ampliação do banco de dados dos parâmetros geotécnicos da encosta do Alto do Padre Cícero e da Formação Barreiras, já que o Alto do Padre Cícero está geologicamente enquadrada nesse grupo;

 Disponibilizar ao meio científico as informações obtidas na presente pesquisa.

1.3 Justificativa

A importância do estudo do tema vem do fato de grandes perdas socioeconômicas em todo o mundo, pois além de perdas humanas, movimentos de massa podem atingir a infraestrutura doméstica, urbana, industrial, rural e o meio ambiente. Os danos causados pelos desastres provocados por movimentos de massa, que ocorrem no mundo todo, já acontecem em escala elevada e a tendência é aumentarem ainda mais, pois a ocupação desordenada continua acontecendo, de maneira cada vez mais intensa e ainda com pouca fiscalização.

Os tipos de Obras e intervenções possíveis de serem executadas em áreas de risco são inúmeras e dotadas de técnicas variadas. A escolha do tipo de solução a ser aplicada a determinada região, vai depender de inúmeros fatores, dentre os quais estão incluídos os índices geotécnicos e o custo de implantação da Obra.

Este trabalho foi realizado em uma área sujeita a diversos riscos, dentre os quais, estão incluídos os movimentos de massa, provocados pela ocupação inadequada de áreas que antes eram desocupadas. Essas ocupações inadequadas, que ocorrem em virtude dos graves e já conhecidos problemas sociais que atingem grande parte da população carente, transformam-nas em áreas de risco.

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Esta dissertação, desenvolvida a partir de estudos na região do Alto do Padre Cícero, no Município de Camaragibe, Pernambuco, tem a finalidade de servir como mais uma opção de referência aos profissionais e estudantes da área da geotecnia, bem como para a população de um modo geral, norteando suas decisões e práticas na intervenção preventiva ou corretiva das soluções de engenharia a serem adotadas.

Também serviram como norteadoras deste estudo, outras três pesquisas realizadas pelo GEGEP, por Bandeira (2003), Silva (2007) e Silva (2010), sendo que a primeira pesquisa elaborou o Mapeamento de Risco de Erosão e Escorregamentos de todo o Município e os dois últimos investigaram uma área, também pertencente ao Município de Camaragibe denominada Vale das Pedreiras/Jardim Primavera, conforme mostra a Figura 1.2.

Figura 1.2 – Distância entre a área da Encosta do Alto do Padre Cícero e a área de estudos de Silva (2007) e Silva (2010) - Vale das Pedreiras/Jardim Primavera (GOOGLE EARTH/2014).

1.4 Estrutura da Dissertação

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Capítulo 1: Introdução. Apresenta uma contextualização das situações que envolvem

problemas relacionados aos taludes de solo no Município de Camaragibe, os objetivos da dissertação e justificativa de desenvolvimento da mesma.

Capítulo 2: Apresenta uma revisão bibliográfica, abordando os temas desenvolvidos nesta

dissertação, que dizem respeito a movimentos de massa e estabilidade de taludes, discorrendo suscintamente sobre os tipos de movimentos de massa e os tipos de talude, conceitos básicos aplicados a estudos de estabilidade, tais como conceitos de tensão e deformação e resistência ao cisalhamento.

Capítulo 3: Apresenta as características gerais da área de estudo, incluindo a descrição das

características climáticas e geológicas da área e das características gerais do Município de Camaragibe.

Capítulo 4: Apresenta a metodologia utilizada na campanha de investigação geológica e

geotécnica de campo e laboratório, incluindo procedimentos, materiais, equipamentos e normas utilizadas.

Capítulo 5: Apresenta os resultados dos ensaios de campo e laboratório realizados com as

amostras coletadas nas três áreas componentes da seção estudada, sendo elas Topo da Encosta, Meia Encosta e Base da Encosta, fazendo também a discussão de tais resultados em comparação com outros resultados presentes na bibliografia.

Capítulo 6: Apresenta os resultados das simulações feitas com o software SLOPEEE/W 2007,

em relação à estabilidade dos taludes, testando diversas situações, tais como diferentes condições de umidade do solo. É feito também neste capítulo, uma discussão sobre os resultados obtidos na pesquisa de Magalhães (2013) e complementados por Souza Neto & Carneiro (2014).

Capítulo 7: Apresenta as conclusões obtidas com este estudo e faz recomendações e sugestões

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REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este capítulo apresenta ao leitor, uma revisão da bibliografia, abordando os aspectos e temas que auxiliarão na melhor compreensão do assunto tratado na presente dissertação. A abordagem principal é o estudo dos movimentos de massa, suas causas e os métodos de estudo de estabilidade de encostas existentes na bibliografia geotécnica. Para compreender melhor a motivação que levou a elaboração desse trabalho, é preciso conhecer um pouco sobre o histórico dos deslizamentos de encostas no mundo, em especial na Região Metropolitana do Recife, e entender o porquê da preocupação sobre este tema e da realização de tantos trabalhos, contribuindo para o conhecimento do problema.

2.1 BREVE HISTÓRICO SOBRE DESLIZAMENTOS DE ENCOSTAS

Segundo Brabb (1991) (a partir de Magalhães (2013)), os indícios sobre deslizamentos de encostas no mundo datam de 186 a.c. e ocorreram na China. Leroueil (2001), relata um deslizamento induzido por um terremoto, que causou a morte de 100.000 pessoas, na Província de Ningxia em 1920.

Segundo Coutinho e Silva (2005), movimentos de massa já vêm sendo relatados há vários séculos na Ásia e na Europa. O primeiro deslizamento de que se tem notícia ocorreu na Província de Honan localizada na China no ano de 1767 provocado por um terremoto. Desde então vários são os relatos de deslizamentos ocorridos em todo o mundo até os dias atuais, geralmente seguidos por relatos de perdas humanas e econômicas.

A China e o Japão são provavelmente os países que mais sofrem com fatalidades decorrentes de movimentos de massa. (Coutinho e Silva, 2005).

Nas últimas décadas pesquisas tem mostrado que houve um aumento considerável na frequência e na intensidade dos desastres naturais, o que resultou em sérios danos e prejuízos socioeconômicos em todo o globo. Dentre os principais fatores responsáveis pelo aumento do registro dos desastres naturais em todo o mundo citam-se: o crescimento populacional, a segregação socioespacial (aumento das favelas e bolsões de pobreza) e as mudanças climáticas globais. (Coutinho e Bandeira, 2012).

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Segundo Gusmão Filho (1997), na Região Metropolitana do Recife (RMR), tem sido observado que os deslizamentos em solos, em sua maioria são rasos e a superfície de ruptura é translacional, paralela ao talude. Nesta Região a chuva e a forma de ocupação das encostas são os principais fatores que contribuem para as ocorrências dos movimentos de massa e dos processos erosivos, sendo a erosão hídrica pluvial e os escorregamentos planares os principais processos de instabilização de encostas.

Nas áreas ocupadas o processo erosivo se dá de forma acelerada, devido à união do fator antrópico aos demais fatores condicionantes (clima, ação de microrganismos, topografia, tipo de solo e cobertura vegetal).

A aceleração da urbanização, sobretudo nos países menos desenvolvidos, veio acompanhada por um crescimento urbano desordenado, ocasionando inúmeros problemas socioambientais, como a multiplicação de bairros com infraestrutura deficiente, habitações situadas em áreas de risco e alterações nos sistemas naturais.

As áreas menos valorizadas são então ocupadas pela população de baixa renda. Nas moradias implantadas em patamares cortados. O material removido pelo corte é lançado sobre a borda da encosta, sem nenhuma compactação, sendo frequentes os deslizamentos nos taludes tanto de corte quanto de aterro, causando vítimas fatais (a partir de Coutinho e Bandeira, 2012).

Os frequentes desastres por escorregamentos de encostas ocorridos em vários Municípios brasileiros mostram a necessidade de maior atuação da Defesa Civil, do meio técnico, de especialistas, da comunidade e principalmente dos governantes. Estudos realizados nas áreas de riscos indicam que a deficiência de infraestrutura urbana é uma das causas dos desastres ocorridos nos períodos chuvosos. Em toda a Região Metropolitana do Recife, os fatores decorrentes da forma inadequada de ocupação das encostas são importantes na deflagração dos deslizamentos, associados aos condicionantes naturais (chuvas, litologia, declividade, forma da encosta, etc.). O acúmulo de lixo, os cortes inadequados dos taludes, o acúmulo do material proveniente desses cortes e a inexistência de infraestrutura adequada são os principais fatores geradores dos processos erosivos e dos movimentos de massa em áreas ocupadas (Coutinho e Silva, 2005).

Pernambuco, em especial a Região Metropolitana do Recife, experimentou por anos os elevados índices de perdas de vidas e danos econômicos e ambientais provocados pelos deslizamentos de encostas. Após algum tempo, o poder público deu início a algumas ações, como implantação de sistemas de gerenciamento de risco, dentre os quais podemos citar o

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Programa Metropolitano “Viva o Morro”, criado em 1997 pela Agência Estadual Condepe/Fidem, gerenciando várias ações estruturais e não estruturais nas áreas de encostas e alagados na RM-Recife, e o Programa Guarda-Chuva da cidade do Recife, implantado em 2001 pela Defesa Civil do Recife gerenciando os riscos da cidade. Com a implantação dessas ações esses números diminuíram, porém não deixaram de existir.

Na Região Metropolitana do Recife (RMR), o problema dos deslizamentos se tornou mais grave a partir da década de 1980, quando foram registradas dezenas de escorregamentos na zona norte da cidade de Recife (no período de 1993 a 1996 foram registrados 757 escorregamentos), que causaram 67 mortes (Gusmão, 1997).

Entre 1994 e 2005 foram registradas 100 mortes em toda RMR, devido principalmente ao aumento da urbanização, desenvolvimento e desmatamento em áreas sujeitas a esses movimentos e ao aumento das precipitações regionais (Coutinho & Silva, 2005).

Alheiros (1998), em sua pesquisa, reuniu dados dos acidentes registrados na década de 90 pelos principais jornais locais e pelos órgãos de defesa civil na RMR. A partir desses dados, observou que a ocorrência de escorregamentos se dá em toda a RMR, à exceção de Itamaracá e Ipojuca, com maior concentração no Recife, Olinda, Camaragibe e Abreu e Lima (Figura 2.1). Figura 2.1 – Índice de Mortes por escorregamento na RMR (Década de 90)-CODECIR, (a partir de Alheiros, 1998).

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Entre os anos de 1990 e 2000, Bandeira (2003), relata que houve 150 óbitos e mais de 9000 desabrigados na região metropolitana do Recife.

Os valores que envolvem as perdas econômicas, nas últimas décadas, decorrentes desses deslizamentos, alcançam as cifras de bilhões de dólares.

De acordo com o site do IBGE, entre os anos de 2008 e 2013, 40,9 % das cidades brasileiras (cerca de 2.276 cidades) foram atingidas por pelo menos um desastre natural (enchentes, deslizamentos e etc.). Dessas cidades, 895 foram atingidas por deslizamentos de encostas e deixaram 303.652 cidadãos sem moradia.

Segundo informações dadas pela CODECIPE, de janeiro até o início de agosto de 2014, já aconteceram 24 deslizamentos de encostas na Região Metropolitana do Recife.

Ocupações presentes em regiões de encostas, sempre estão sujeitas a riscos de deslizamentos, principalmente nos casos de ocupações irregulares, aquelas feitas sem nenhuma orientação técnica de profissional ou por parte do poder público. O grau do risco a que estas moradias estão submetidas, variam e dependem da realização de um mapeamento. Por isso, essas habitações merecem atenção especial.

No Plano Municipal de Redução de Riscos em Assentamentos Precários do Município de Camaragibe (PMRR), realizado no ano de 2006, existiam 164 setores de risco no Município, sendo 38 de risco muito alto, 52 de risco alto, 22 de risco médio e 52 de risco baixo.

Ainda de acordo com o PMRR, 111.174 pessoas ocupam os morros de Camaragibe das quais 34.992 (cerca de 32 % da população), encontram-se nas 164 áreas de risco. Dessas pessoas em área de risco, 4.824 pessoas (cerca de 14% da população) estão diretamente ameaçadas por ocuparem moradias em situação mais crítica de risco.

Estudar as causa e os efeitos, maneiras de estabilizar ou evitar a deflagração e entender processos desencadeadores de problemas geotécnicos ligados aos desastres naturais, são formas de evitar ou minimizar os índices alarmantes de perdas. Faz parte do processo de busca por soluções, mapear os riscos e conscientizar a população.

2.2 MECANISMOS DE INSTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NA REGIÃO

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Segundo (Coutinho e Bandeira, 2012), as águas, sejam de subsuperfície ou provenientes de chuva, representam de um modo geral, o fator acionante ou agravante de maior influência nos movimentos de massa da Região Metropolitana do Recife, de várias cidades brasileiras e até do mundo. É no período chuvoso que ocorre o maior número de deslizamentos de encostas. Os principais mecanismos de atuação das águas no desencadeamento dos processos nas encostas são:

a) Avanço da frente de umedecimento, reduzindo a resistência dos solos pela redução da coesão aparente;

b) Elevação do nível d’água, gerando aumento das pressões neutras e reduzindo as tensões efetivas e a resistência do solo ao cisalhamento;

c) Elevação da coluna d’água em descontinuidades, reduzindo as tensões efetivas e gerando esforços laterais cisalhantes, podendo ocasionar ruptura;

d) Erosão subterrânea retrogressiva (pipping).

Segundo Carvalho (1989) (a partir de Coutinho e Bandeira, 2012) a umidade inicial do solo influencia a velocidade do avanço das franjas de umedecimento, ou seja, o grau de saturação prévio do solo também se mostra determinante para a deflagração de escorregamentos de encostas. Considerando este fato, têm-se as águas servidas como um dos fatores de redução da resistência do solo.

Nas ocupações com infraestrutura inadequada, sem saneamento básico, as águas servidas são lançadas diretamente sobre o solo durante todo o ano , independente do período chuvoso.

O estudo realizado por Silva (2007), em um importante movimento de massa ocorrido numa encosta de Camaragibe, RM-Recife, revelou a influência da geologia, da ocupação desordenada e da forte presença de água na área. Em relação a águas servidas o estudo encontrou valores importantes que contribuíram para o entendimento do mecanismo. Os volumes das águas servidas são maiores que o volume das chuvas na maioria dos dias do ano, sendo que o volume de águas servidas ultrapassa o volume diário de chuvas em 68,2% dos dias do ano, ou seja, em 249 dias.

Segundo Santana & Coutinho (2006), Além das águas servidas e das chuvas os vazamentos nas tubulações de abastecimento de água, que são bastante comuns nas ocupações precárias, devido a ligações clandestinas, também são de grande importância nas instabilizações de encostas.

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Em janeiro de 2009, um vazamento de tubulação de abastecimento de água provocou um deslizamento de encosta no Recife, causando a morte de duas pessoas de uma mesma família. (Bandeira, 2010).

Os movimentos de massa referentes a materiais pertencentes a Formação Barreiras na RM-Recife estão relacionados, de um modo geral, a ocupação antrópica desordenada, a qual provoca uma maior possibilidade de ocorrência de processos erosivos e movimentos de massa.( Coutinho e Severo, 2009).

2.3 TIPOS DE TALUDE E MOVIMENTOS DE MASSA

2.3.1 Conceitos

Segundo Gerscovich (2012), talude é a denominação que se dá a qualquer superfície inclinada de um maciço de solo ou rocha. Ele pode ser natural, também denominado encosta, ou construído pelo homem, como por exemplo, os aterros e cortes.

A instabilidade de encostas é consequência da própria dinâmica de evolução das encostas, que com o avanço dos processos físico-químicos de alteração das rochas, resulta num material menos resistente e que a depender da influência da topografia, gera condições propícias para deflagração da ruptura.

Os mecanismos de instabilização de encostas associados aos escorregamentos em encostas urbanas estão ligados ao aumento de umidade devido à infiltração de águas de chuva e servidas. O aumento da umidade induz à perda de resistência do solo (Coutinho e Bandeira – DESASTRES NATURAIS, 2012).

A ruptura do talude em si, é caracterizada pela formação de uma superfície de cisalhamento contínua na massa de solo. Há uma camada de solo em torno da superfície de cisalhamento que perde suas características durante o processo de ruptura, formando assim a zona cisalhada, primeiro forma-se a zona cisalhada e em seguida, surge à superfície de cisalhamento.

Gerscovich (2012) cita algumas situações, onde as análises da estabilidade são necessárias, tais como:

 Encostas Naturais – Para avaliação da necessidade de medidas de estabilização;

 Cortes ou Escavações – Para a definição da inclinação do corte e/ou avaliar a necessidade de medidas de estabilização;

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 Barragem de Terra – Para a definição de seção da barragem e configuração economicamente mais viável;

 Aterros sobre solos compressíveis – Para a definição da geometria da seção economicamente mais viável;

 Barragem de rejeito (alteamento a montante) – Para a definição da seção dos diques e configuração economicamente mais viável;

 Retroanálise de ruptura para avaliação dos parâmetros de projeto.

2.3.2 Tipos de taludes 2.3.2.1 Taludes Naturais

Podem ser constituídos por:

 Solo residual: Formados a partir do intemperismo físico e químico da rocha sã, alterando progressivamente suas propriedades geomecânicas. As camadas mais superficiais vão se transformando em solo. Permanecem no local onde são gerados. Podem chegar à espessura de dezenas de metros. A evolução do intemperismo acontece da superfície para as regiões mais profundas, por isso o solo residual pode apresentar diferentes horizontes, formando um perfil de intemperismo. A composição deste tipo de solo depende da composição mineralógica da rocha-mãe. Alguns exemplos são mostrados na tabela 2.1.

Tabela 2.1 – Composição do solo em função da rocha mãe, Gerscovich 2012.

ROCHA TIPO DE SOLO

Basalto Argiloso

Quartzito Arenoso

Filito Argiloso

Granito Arenoargiloso(micáceo)

Calcário Argiloso

Gnaisse Siltoso e micácio

 Solo coluvionar: Material heterogêneo constituído por fragmentos de rocha sã ou com sinais de intemperização, imersos em matriz de solo. Formados como resultado do transporte, tendo como agente principal a ação da gravidade. Ficam depositados no pé do talude ou a

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pequenas distâncias de taludes mais íngremes ou escarpas rochosas. O colúvio é chamado de Tálus, quando há grande acúmulo de blocos rochosos de dimensões significativas. É difícil, na maioria dos casos, identificar a transição entre solo residual e colúvio, porque o intemperismo destrói feições geológicas e deixa a camada visualmente homogênea.

Para Gerscovich (2012), os taludes naturais estão sempre sujeitos a problema de instabilidade, porque as ações das forças gravitacionais contribuem naturalmente para a deflagração do movimento. Encostas que se mantinham estáveis por muitos anos, comumente sofrem processos de movimentação, pois determinados fatores alteram o estado de tensões da massa e provocam tensões cisalhantes que se igualam à resistência ao cisalhamento do solo.

2.3.2.2 Taludes Construídos

Os taludes que resultam da ação humana como realização de cortes e aterros em encostas naturais, são os chamados taludes construídos.

2.4 TIPOS DE MOVIMENTOS DE MASSA

2.4.1 Conceito de movimentos de massa

Entende-se como movimentos de massa qualquer deslocamento de um determinado volume de solo. Na maioria dos casos, a literatura trata dos movimentos de massa como processos associados a problemas de instabilidade de encostas. São muitas as propostas de classificação dos movimentos de massa.

2.4.2 Classificação dos movimentos de massa

A primeira classificação de movimentos de massa no Brasil foi proposta por Rodrigues (1954) (a partir de Wolle, 1988), em que ele denomina como relativa a “desmoronamentos e fenômenos correlatos”. Embora este autor tenha se baseado na classificação de Sharpe (1938) (a partir de Guidicini & Nieble, 1984), ele não introduziu alterações significativas nesta classificação, tendo se preocupado em procurar na região sudeste do Brasil exemplos de sua aplicação. Ressaltam-se, também, as classificações de Vargas (1966), Barata (1969) e Costa Nunes (1969), com conotações regionais, voltadas para a ocorrência de movimentos de massa nos estados do Rio de Janeiro e São Paulo.

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A classificação de movimentos de massa proposta por Cruden & Varnes (1996), ainda é uma das mais utilizadas em todo mundo, sendo considerada a classificação oficial da International Association of Engineering Geology – I AEG. Esta classificação é bem simples e baseia-se no tipo de movimento e do material transportado. Os tipos de materiais dessa classificação são: rocha (rock), solos (earth) e detritos (debris); e os tipos de movimento são: quedas (falls), tombamentos (topples), escorregamentos (slides), espalhamentos (spreads), corridas/escoamentos (flows). As corridas/escoamentos são subdivididas de acordo com a velocidade e conteúdo de água dos materiais mobilizados. O quadro 2.1, apresenta a classificação dos tipos de movimentos proposta por Cruden & Varnes (1996), (a partir de Bandeira, 2003).

Quadro 2.1 – Classificação dos Movimentos de Massa (Cruden & Varnes, 1996) (a partir de Bandeira, 2003).

Os movimentos de massa podem ser classificados também, quanto a sua velocidade de acordo com o Quadro 2.2.

PREDOMINANTEMENTE GROSSO

PREDOMINANTEMENTE FINO

QUEDA QUEDA DE ROCHA QUEDA DE DETRITOS QUEDA DE SOLO TOMBAMENTO TOMBAMENTO DE

ROCHA TOMBAMENTO DE DETRITOS TOMBAMENTO DE SOLO ESCORREGAMENTO ESCORREGAMENTO

DE ROCHA ESCORREGAMENTO DE DETRITOS ESCORREGAMENTO DE SOLO EXPANSÕES LATERAIS EXPANSÕES

LATERAIS DE ROCHA EXPANSÕES LATERAIS DE DETRITOS EXPANSÕES LATERAIS DE SOLO ESCOAMENTO MOVIMENTO LENTO/CORRIDA DE MOVIMENTO LENTO/CORRIDA DE DETRITOS MOVIMENTO LENTO/CORRIDA DE SOLO TIPO DE MATERIAL SOLO TIPO DE MOVIMENTO ROCHA

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Quadro 2.2 – Classificação dos movimentos de massa quanto à velocidade, Varnes (1978 e WP/WLI, 1994) (a partir de Coutinho e Silva, 2005).

As características principais dos movimentos de massa podem ser vistas no Quadro 2.3

VELOCIDADE DESCRIÇÃO DA VELOCIDADE TIPO DE MOVIMENTO

> 3m/s EXTREMAMENTE RÁPIDA DESMORONAMENTO

0,3m/min - 3 m/s MUITO RÁPIDA DESMORONAMENTO

1,5 m/dia - 0,3m/min RÁPIDA DESMORONAMENTO E

ESCORREGAMENTO

1,5 m/mês - 1,5 m/dia MODERADA ESCORREGAMENTO

1,5 m/ano - 1,5 m/mês LENTA ESCORREGAMENTO/CREEP

0,06 m/ano - 1,5 m/ano MUITO LENTA CREEP

< 0,06 m/ano EXTREMAMENTE LENTA CREEP

CLASSES DE VELOCIDADE DESCRIÇÃO DA VELOCIDADE VELOCIDADE

7 EXTREMAMENTE RÁPIDA > 5 m/s

6 MUITO RÁPIDA 3 m/min - 5 m/s

5 RÁPIDA 1,8 m/h - 3 m/min

4 MODERADA 13 m/mês - 1,8 m/h

3 LENTA 1,6 m/ano - 13 m/mês

2 MUITO LENTA 16 mm/ano - 1,6 m/ano

1 EXTREMAMENTE LENTA < 16 mm/ano

CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS SEGUNDO SUA VELOCIDADE, VARNES (1978)

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Quadro 2.3 – Características dos principais movimentos de massa (Augusto Filho, 1992) (a partir de Coutinho e Silva, 2005).

Os movimentos de massa classificam-se em:

 QUEDAS - Subsidências bruscas, em alta velocidade, envolvem blocos rochosos que se deslocam em queda livre ou ao longo de um plano inclinado. A formação dos blocos surge com a ação do intemperismo nas fraturas, pressões hidrostáticas na fratura, perda de desconfinamento lateral, decorrentes de obras subterrâneas, vibrações, etc.

PROCESSOS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO, MATERIAL E GEOMETRIA

Vários planos de deslocamentos (internos);

Velocidades muito baixas (cm/ano) a baixas e decrescentes com a profundidade; Movimentos constantes, sazonais e intermitentes;

Solo, depósito, rocha alterada/fraturada; Geometria indefinida;

Poucos planos de deslocamentos (externos); Velocidade média (m/h) e altas (m/s); Pequenos a grandes volumes de material; Geometria e materiais variáveis;

PLANARES = solos pouco espessos, solos e rochas com um plano de fraqueza; CIRCULARES = solos espessos homogêneos e rochas muito fraturadas; EM CUNHA = solos e rochas com dois planos de fraqueza.

Sem planos de deslocamentos;

Movimentos tipo queda livre ou em plano inclinado; Velocidades muito altas (vários m/s);

Material rochoso;

Pequenos a médios volumes;

Geometria variável: lascas, placas, blocos e etc,; ROLAMENTO DE MATAÇÃO;

TOMBAMENTO.

Muitas superfícies de deslocamentos (internas e externas à massa de movimentação); Movimento semelhante ao de um líquido viscoso;

Desenvolvimento ao longo das drenagens; Velocidades médias e altas;

Mobilização de solo, rocha, detritos e água; Grandes volumes de material;

Extenso raio de alcance mesmo em áreas planas.

CORRIDAS (FLOWS)

CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS (AUGUSTO FILHO, 1992)

RASTEJO (CREEP)

ESCORREGAMENTOS (SLIDES)

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Figura 2.2 – Esquema do processo de queda, adaptado de Carvalho et al., 2007.

 TOMBAMENTO – Rotação de um bloco de solo ou rocha em torno de um ponto abaixo do centro de gravidade da massa, podendo ser um movimento lento ou rápido.

Figura 2.3 – Esquema do processo de tombamento, Crudem & Varnes (1996) (a partir de Coutinho 2010).

 ESCORREGAMENTO – Movimentos rápidos, com superfície de ruptura definida, com duração relativamente curta, massas de terreno geralmente bem definido quanto ao seu volume, cujo centro de gravidade se desloca para baixo e para fora do talude (Guidicini & Nieble, 1984).

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Os escorregamentos são um dos processos mais importantes relacionados com os movimentos de massa no Brasil, devido a elevada frequência com que ocorrem e da grande extensão da área com potencialidade para ocorrência destes processos. Tudo isso, devido às características geológicas, geomorfológicas e climáticas do Brasil, associadas à intensa urbanização e ao baixo poder de renda da população.

Existem diferentes tipos de escorregamentos que podem ser subdivididos em:

Translacionais: Ocorrem predominantemente em solos pouco desenvolvidos das vertentes com

altas declividades. A ruptura é por cisalhamento e caracteriza-se pelo deslocamento da massa sobre uma superfície relativamente plana, de pequena espessura e comprimentos bem superiores às larguras. São condicionados por um plano de fraqueza, desfavorável à estabilidade, originadas de descontinuidades geológicas como fraturas, falhas, foliações e xistosidades.

Figura 2.4 – Esquema do processo de escorregamento, Cruden & Varnes (1996) (a partir de Coutinho 2010).

Rotacionais: Possuem superfícies de deslizamento circular com concavidade voltada para cima,

sendo comum a ocorrência de uma serie de rupturas combinadas e sucessivas. O colapso da massa ocorre por ruptura ao longo da superfície de escorregamento e rotação em torno do centro do arco. A força responsável pelo colapso é, em princípio, o peso da cunha, enquanto a força resistente é, em princípio, a resistência ao cisalhamento ao longo do círculo de ruptura. Em geral, possuem um raio de alcance relativamente menor que os deslizamentos translacionais.

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Figura 2.5 – Esquema do processo de escorregamento rotacional, Cruden & Varnes (1996) (a partir de Coutinho 2010).

Em cunha: São mais comuns em rocha ou em taludes de corte ou encostas que sofreram algum

processo natural de erosão ou deslizamentos anteriores. Este processo está associado à existência de dois planos de fraqueza desfavoráveis a estabilidade, condicionando o deslocamento ao longo do eixo de intersecção destes planos.

Figura 2.6 – Esquema do processo de escorregamento em cunha, Cruden & Varnes (1996) (a partir de Coutinho 2010).

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 EXPANSÕES LATERAIS - Movimentos caracterizados pela expansão de um solo coesivo ou de uma massa de rocha combinado com uma subsidência da massa fraturada numa camada de material subjacente que apresenta pouca resistência. A superfície de ruptura não se apresenta como uma superfície de intenso cisalhamento. Expansões laterais podem resultar da liquefação ou escoamento de materiais. Segundo Varnes (1978), as expansões laterais típicas de rochas são movimentos que não apresentam superfície de ruptura definidas e as expansões laterais em solos ocorrem devido à liquefação dos materiais de camadas subjacentes.

 ESCOAMENTOS – Movimentos contínuos, com ou sem superfície de deslocamento definidos, não associados a uma velocidade específica. Quando o movimento é lento, chamamos de rastejo; quando o movimento é rápido, chamamos de corrida. A deformação dos escoamentos assemelha-se ao movimento de um líquido viscoso.

Rastejo: Movimentos lentos e contínuos, sem superfície de ruptura bem definida, podem

abranger grandes áreas, sem que se possa diferenciar a massa em movimento e a região estável. As causas do movimento são atribuídas à ação da gravidade associada a efeitos causados pela variação da temperatura e umidade.

Corrida: Movimentos de alta velocidade (≥ 10 km/h), gerados pela perda completa das

características de resistência do solo. A massa de solo passa a se comportar como um fluido e os deslocamentos atingem extensões significativas. A fluidificação do material pode ser originada por adição de água em solos predominantemente arenosos, terremotos, cravação de estacas ou amolgamento em argilas muito sensitivas.

Figura 2.7 – Esquema do rastejo

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2.5 Causas e condicionantes dos movimentos de massa

Os movimentos de massa ocorrem sob influência de fatores naturais, antrópicos, ou ambos. As causas ou fatores influentes nos movimentos de massa devem ser bem entendidos, para que acontecimentos similares possam ser previstos, controlados e evitados, uma vez que ocorrem sob a influência de fatores geológicos, topográficos e climáticos específicos que se repetem em várias regiões do planeta.

Os condicionantes naturais podem ser divididos em dois grupos. Os agentes predisponentes, que são o conjunto de características intrínsecas do meio físico natural, como morfologia, litologia, solo, clima, hidrologia, cobertura vegetal e força da gravidade. E os agentes efetivos, que desencadeiam diretamente o processo de movimentação de massas, como chuva, erosão, vibração, vento, ondas, variação de temperatura e umidade, oscilação do nível d’água e ação do homem (Carvalho et al., 2007).

Os condicionantes antrópicos mais danosos às encostas são a remoção da cobertura vegetal, lançamento e concentração de águas servidas e pluviais diretamente sobre o solo, execução inadequada de cortes e aterros, presença de fossas sanitárias e obstrução da drenagem natural, agravada pelo lançamento de lixo ou entulhos.

Em geral, um deslizamento está associado a um conjunto de fatores condicionantes, cujos efeitos somados determinam sua deflagração, e a identificação precisa desses fatores é fundamental para a adoção de medidas corretivas ou preventivas, garantindo maior acerto do ponto de vista técnico e econômico (Carvalho et al., 2007).

Segundo Cruden & Varnes (1996) (a partir de Coutinho, 2010), os fatores causadores dos deslizamentos de encostas podem ser divididos em quatro classes de causas: geológicas, morfológicas, físicas e antrópicas, como mostra o Quadro 2.4.

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Quadro 2.4 – Causas dos movimentos de massa, Cruden & Varnes (1996) (a partir de Coutinho, 2010).

Os movimentos de massa ocorrem quando as solicitações são maiores que a resistência ao cisalhamento dos materiais e, de acordo com Varnes (1978) (a partir de Coutinho, 2010), os fatores deflagradores desses movimentos podem ser separados em dois grupos: os que aumentam as solicitações e os que reduzem a resistência ao cisalhamento, considerando os fenômenos, como pode ser visto no Quadro 2.5.

CAUSAS GEOLÓGICAS CAUSAS MORFOLÓGICAS

-Perfil geotécnico/materiais

problemáticos: sensitivo, colapsível / mole;

-Orientação desfavorável da

descontinuidade de massa (clivagem, acamamentos, xistosidades, falhas, contatos sedimentares);

-Contraste na permeabilidade e seus efeitos na poro-pressão;

-Contraste na rigidez (material denso sobre material plástico);

-Material de preenchimento de juntas alteradas (fissuras).

-Geometria, declividade e forma da encosta/relevo;

-Atividades geológicas: terremotos, vulcanismo, etc;

-Depósito de carregamento no topo do talude;

-Remoção da vegetação (por erosão, queimadas, secas);

-Erosão fluvial no pé do talude/erosão na face do talude;

-Erosão subterrânea (“pipping”).

CAUSAS FÍSICAS CAUSAS ANTRÓPICAS

-Chuvas intensas em períodos curtos; -Chuvas intensas de longa duração; -Inundações;

-Terremotos;

-Contração e expansão de solos expansivos.

- Escavação na base da encosta; -Sobrecarga na encosta ou no topo; -Remoção vegetal;

-Vibração artificial (incluindo tráfego, máquinas pesadas);

-Falta de manutenção de drenagem; -Vazamento de rede de abastecimento (água e esgoto).

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Quadro 2.5 – Causas dos movimentos de massa, Varnes (1978) (a partir de Coutinho 2010).

AÇÃO FATORES FENÔMENOS

GEOLÓGICOS/ANTRÓPICOS Aumento da solicitação Remoção de massa (lateral ou de base) -Erosão, escorregamentos; -Cortes; Sobrecarga

-Peso da água de chuva, etc; -Depósito de material;

-Peso da vegetação; -Construção de estruturas, aterros,

etc;

Solicitações dinâmicas

-Terremotos, ondas, etc; -Explosões, tráfego, sismos

induzidos;

Pressões laterais -Água em trincas, congelamento, material expansivo;

Redução da resistência

Características inerentes ao material (textura, geometria, estrutura)

-Características geomecânicas do material, tensões iniciais;

Mudanças ou fatores variáveis

-Intemperismo →redução da coesão, ângulo de atrito; -Elevação do nível d’água; -Aumento da umidade com

redução da sucção.

2.6 ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES

A análise da estabilidade de uma encosta requer a realização de várias atividades visando à determinação de uma grandeza que permita quantificar o quão próximo da ruptura está uma encosta, considerando pressões, sobrecarga, geometria, natureza do terreno, etc..

Realizando esta análise detalhada pode-se verificar se uma encosta é estável determinando um fator de segurança associado a uma superfície potencial de deslizamento crítica. A definição deste fator de segurança é a forma numérica de quantificar a estabilidade do