A Formação Guabirotuba. Alessander Kormann

Alessander Kormann

Formação Guabirotuba



 

Principal unidade geológica da Região

Metropolitana de Curitiba



 

Denominação popular: “sabão de

caboclo”



 

Início da deposição: Oligoceno-Mioceno



 

Predominância de argilas siltosas,

ocorrência de pacotes granulares



 

Elevada consistência

120 0m 2 1 112 5m 100 0m _{980 m 970 m 980 m} 3 4 6 960 m 950 m 5

E vers ã o  m od erna p ós -­‐F orm a ç ã o G ua birotuba E vers ã o  m od erna

p ós -­‐F orm a ç ã o G ua birotuba

E m ba s a m ento B a c ia  de  C uritib a

1.  S up erfíc ie  p ré-­‐D evoniana;  2.  S up erfíc ie  d o  P urunã;  3.S up erfíc ie  d o  A lto  Ig uaç u 4.  S up erfíc ie  p ré-­‐F ormaç ão  G uab iro tub a;  5.S uperfíc ie  d e  C uritib a;  6.  S uperfíc ie  atual

Fig. 07: Superfícies de aplainamento na região da Bacia de Curitiba (mod. BIGARELLA et al., 1.961)

B a c ia  do P a ra ná

Problemas Geotécnicos



 

Instabilidade em escavações



 

Escorregamentos em taludes



 

Estacas moldadas in loco:

–  desprendimento de blocos de solo

–  estrangulamento do fuste



 

Erodibilidade



 

Prática regional: os problemas são

atribuídos à expansibilidade do solo



 

Na realidade, mecanismos adicionais estão

PERÍODO DE CHUVAS * NA 'EMPOLEIRADO' AREIA, VERDE MARROM ESVERDEADA / ESVERDEADA CLASSIF. MAT. 7,00 - 10,45 m DURA, COM POUCA ARGILA SILTOSA, RIJA E DURA, CINZA RIJA, CINZA ARGILA SILTOSA, 2,90 - 7,00 m ARGILA SILTOSA 0,00 - 2,90 m P RO FU ND IDAD E ( m) 9 10 8 7 4 6 5 3 2 10 1 0 0,0m GOLPES SPT 20 30 40 NA SP-P9

Propriedades Índice

Argilas Pouco Intemperizadas (24 locais)



 

Umidade: 32 % (4,5%)



 

Grau de saturação: 94 % (6,8%)



 

Índice de vazios: 0,9 (0,15)



 

Peso específico natural: 18,4 kN/m

3

(0,7 kN/m

3

₎



 

LL = 73% (18,3%)

Gráfico de Plasticidade

0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 20 40 60 80 100 120 Limite de liquidez (%) Ín d ic e d e p la st ic id a d e ( % ) Linha A Linha B Sedimentos inalterados Sedimentos alterados ou retrabalhados

AMOSTRA LIMITE DE LIQUIDEZ – LL (%) VIA SECA VIA ÚMIDA

4.0040.00 75 48 4.0047.00 63 47 4.0050.00 55 45

Ensaios de Caracterização –

Influência da Secagem

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0,001 0,01 0,1 1 10 100

Diâmetro das partículas (mm)

% P a s s a n d o

Amostra 4.0040.00 - Via seca Amostra 4.0040.00 - Via úmida

Compressibilidade e

Curvas Características

0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 10 100 1000 10000

Pressão vertical efetiva (kPa)

Ín d ic e d e v azio s 4.0040.00 - LL = 75 % 4.0047.00 - LL = 63 % 4.0050.00 - LL = 55 % 4.0061.01 - LL = 61 % 4.0039.00 - LL = 82 % 4.0040.00 - Remoldado - LL = 75 % 4.0050.00 - Remoldado - LL = 55 % 0 5 10 15 20 25 30 35 10 100 1000 10000 100000 Sucção (kPa) Um id a d e ( % ) Amostra 4.0040.00 Amostra 4.0047.00 Amostra 4.0050.00 Amostra 4.0050.01 Amostra 4.0061.01

Fraturamento

_→

Efeitos de Escala

Dimensões do corpo de prova

Re si st ên ci a ao ci sal h am en to

a

₀ R e s is tê n c ia d o m a te ria l in ta c to R e s is tê n c ia o p e ra c io n a l R e s is tê n c ia d a fra tu ra

Lo (1970)

Ensaios de Cisalhamento Direto

0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 300 350

Tensão normal (kPa)

Te ns ã o c is a lha nt e ( k P a ) Corpos de prova 50 x 50 mm Corpos de prova 100 x 100 mm c' = 34,9 kPa φ' = 21,5 o c' = 46,2 kPa φ' = 29,2 o

Solo Indeformado

Ensaios Triaxiais CIU

0 200 400 600 800 1000 1200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400

Tensão normal efetiva (kPa)

Te ns ão ci sa lha nt e (k P a) 38 mm 50 mm 70 mm c' = 114 kPa φ’ = 21º c' → 0 φ’ = 30,7º

Parâmetros Efetivos

Ensaios Triaxiais CIU

S_u = 0,309σ'₀ + 187 R2 = 0,985 S_u = 0,304σ_{'0 + 175} R2 = 0,996 Su = 0,363σ'0 + 122 R2 = 0,960 0 100 200 300 400 500 600 700 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

Tensão efetiva inicial (kPa)

Res is tê n cia n ão -d re n ad a ( kP a) 38 mm 50 mm 70 mm

Resistência Não-Drenada

Provas de Carga - Resultados

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 20 30 40 50 60 70

Diâmetro real médio (cm)

R e s is tê nc ia t ot a l (k N ) _{Resistência não-drenada}

Décourt e Quaresma (1978), Décourt (1996) Bustamante e Gianeselli (1982) BP-1A BP-1B BP-2A BP-2B BP-3B 0 50 100 150 200 250 20 30 40 50 60 70

Diâmetro real médio (cm)

At rit o la te ra l u n it ár io ( kP a) BP-1A BP-1B BP-1C BP-2A BP-2B BP-2C BP-2D BP-3B BP-3C BP-3D

0 2 4 6 8 10 12 0 1 2 3 4 5 6 7

Coeficiente de empuxo no repouso - K0

Pr o fu n d id ad e (m ) Área 1 Área 2

Coeficiente de Empuxo

no Repouso –

K

₀

 

Estado de ruptura

passiva

σ’_V σ’H V H K _' ' 0 σ σ =

Conclusões

Síntese do Comportamento

Geomecânico

 

Origem do sobre-adensamento: possível

mecanismo inicial de sobre-adensamento por

processos erosivos

 

Estudar solos abaixo da cota 900 m e acima da

cota 930 m

 

Valores muito altos da pressão de

pré-adensamento: ressecamento e cimentação

 

No estado natural, ligações diagenéticas entre

partículas atenuam o comportamento expansivo

da esmectita

 

Quando a rigidez é elevada, pequenas variações

de umidade geram grandes variações de sucção

matricial

→

tensão efetiva → resistência ao

cisalhamento

870 880 890 900 910 920 930 940 950 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 σ_'vm − σ_'v Co ta ( m ) y = -15,225x + 1193,9 R2 _{= 0,3691} 870 880 890 900 910 920 930 940 950 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0

Peso Esp. Natural (kN/m3)

C ot a do t e rr e no prof un dida de ( m) y = 0,8948Ln(x) + 12,914 R2 _{= 0,5687} 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Pressão de pré-adensamento (kPa)

P e s o e s p. na tura l (k N /m 3 )

 

Modificação do equilíbrio natural (obras) → elevadas

sucções se desenvolvem no solo ressecado → água

provoca desagregação → ligações entre partículas

são destruídas

 

Intemperismo químico gera variações nas

propriedades índice, ao longo da profundidade

 

Coeficiente de empuxo no repouso elevado,

possivelmente associado a processos erosivos ou

tectonismo → estado de ruptura passiva

 

O acúmulo de eventos de deformação (tectonismo,

erosão, ressecamento, intemperismo) fraturou o solo

 

Ao longo das descontinuidades surgiram estrias, visíveis

ou não a olho nú, e as partículas estão orientadas →

resistência residual

 

Estacas escavadas → atrito lateral unitário se reduz com

o aumento do diâmetro → efeito de escala

 

Resistência de ponta unitária → efeito de escala

provavelmente ocorre em todos os tipos de fundação

 

Fraturas geram efeitos de escala em laboratório →

importante o uso de corpos de prova com as maiores

dimensões possíveis

 

Parâmetros de pico devem ser encarados com cautela,

mesmo se amostras de grandes dimensões forem

utilizadas (enfoque empírico → solo remoldado)

0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 300 350

Tensão normal efetiva (kPa)

Te ns ão ci sa lha nt e (k P a)

Cis. direto - amostra indeformada - 50x50 mm Cis. direto - amostra indeformada - 100x100 mm Triaxial - amostra indeformada - 70 mm Cis. direto - solo remoldado

Ring shear - resistência residual (Duarte, 1986) c’ = 46 kPa φ’ = 29º c’ = 0 φ’ = 8º c’ = 0 φ’ = 30,7º c’ = 0 φ’ = 19,7º

u +

u -

  História geológica → pressões horizontais elevadas

  Escavação (descarregamento) provoca uma redução das

poro-pressões, que tende a ser acentuada devido ao K₀ elevado

  As tensões efetivas aumentam nas regiões intactas

K

₀

elevado

K

₀

u +

u -

  Remoção do suporte lateral tende a “abrir” fraturas

  As fraturas não suportam sucções

  Descontinuidades abertas não possuem resistência ao

cisalhamento

K

₀

  Primeira conseqüência: queda de blocos de solo

  Descontinuidades e lentes granulares tendem a favorecer a

dissipação das sucções

  A curto prazo: redução da resistência não-drenada

K

₀

  Fraturas orientadas criticamente em relação à escavação

aumentam os riscos de deslizamentos

  A resistência disponível nas descontinuidades seria

mínima, sob influência da baixa resistência residual

K

₀

  A infiltração de água de chuva no terreno pode gerar excessos

de pressão hidrostática nas descontinuidades

  Pequenos acréscimos de umidade podem anular as sucções

  Esses fatos, aliados à baixa resistência do maciço, podem

deflagar um processo de instabilização

K

₀

  Surgem concentrações de tensão nas regiões intactas,

particularmente, na base da escavação

  A superfície de ruptura incorpora descontinuidades

  Pressões horizontais elevadas intensificam os

deslocamentos do maciço → mais concentração de tensão

K

₀

K

₀

elevado

  Concentrações de tensão implicam em deformações não

uniformes

  Em alguns pontos, a resistência de pico do material intacto

pode ser ultrapassada

  Strain softening → ruptura progressiva a longo prazo

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0

De sl ocam e n to H ori z on tal (m m )

T en são T an g en ci a l (k P a ) 50 100 150 T ensão Norm al Nom inal (kP a)

(a) Velocidade de deslocamento = 0,0018 mm/min

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0 140,0 160,0 180,0 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0

De slocam e n to Horiz on tal (m m )

Te n sã o T an g en ci al ( k P a) 50 100 150 T ensão Normal Nominal (kP a)

(b) Velocidade de deslocamento = 0,016 mm/min

0 ,0 2 0 ,0 4 0 ,0 6 0 ,0 8 0 ,0 1 0 0 ,0 1 2 0 ,0 1 4 0 ,0 1 6 0 ,0 0 ,0 0 ,5 1 ,0 1 ,5 2 ,0 2 ,5 3 ,0 3 ,5 4 ,0 De s l o ca m e n to H o ri z o n ta l (m m ) T en sã o T an g en ci al ( k Pa ) 5 0 1 0 0 1 5 0 T en são No rm al No m in al (k P a)

 

Estacas escavadas e tubulões: no curto

prazo, fraturamento e infiltrações são

responsáveis pela instabilidade das

perfurações

 

Fundações diretas: solicitam o terreno com

fraturas “fechadas” → pequenas

deformações devido à elevada rigidez

 

Interveniência dos diferentes fatores é

variável

 

CONHECIMENTO DISPONÍVEL +

ATENÇÃO ÀS CONDIÇÕES ESPECÍFICAS

DE CADA SÍTIO → EVITAR PROBLEMAS

GEOTÉCNICOS

Obrigado!