Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original
11 Movimentos de MassaMovimentos de Massa UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DISCIPLINA: ESTABILIDADE DE TALUDES Prof. FProf. Fáábio Lopes Soares, DSc.bio Lopes Soares, DSc. 22 SumSumáário da Aulario da Aula 1 1 –– IntroduIntroduçção;ão; 2 2 –– Ocorrência e Importância;Ocorrência e Importância; 3 3 –– Terminologia e ClassificaTerminologia e Classificaçção;ão; 3.1 3.1 –– CaracterCaracteríísticas dos Movimentos de Massa;sticas dos Movimentos de Massa; 3.2 3.2 –– Velocidade dos Movimentos de Massa;Velocidade dos Movimentos de Massa; 3.3 3.3 –– ClassificaClassificaçção dos Movimentos de Massa;ão dos Movimentos de Massa; 3.4 3.4 –– DescriDescriçção Geral dos Tipos de Movimentos de Massa;ão Geral dos Tipos de Movimentos de Massa; 4 4 –– CaracterizaCaracterizaçção Geotão Geotéécnica e Avaliacnica e Avaliaçção do Risco;ão do Risco; 33 1 – Introdução; Movimentos de Massa (solos, rochas, detritos) tem sido objeto de amplos estudos em diversos países, não apenas por sua importância como agentes atuantes na evolução das formas de relevo, mas também em função de suas implicações práticas e de sua importância do ponto de vista econômico. Os estudos dos processos de instablilização de taludes e suas formas de contenção tornam-se necessários, devido a desastrosas conseqüências que os escorregamentos acarretam. Pode-se dizer que a ocorrência dos mesmos deve aumentar devido principalmente a: -Aumento da urbanização e do desenvolvimento de áreas sujeitas a escorregamentos; - Desflorestamento contínuo destas áreas; - Aumento das taxas de precipitação causadas pelas mudanças de clima. 44 Definições de Solos : Solos são materiais que resultam do intemperismo das rochas, por desintegração mecânica ou decomposição química. Dentre os principais tipos podemos citar: - Solos Residuais – são os que permanecem no local da rocha de origem, observando-se uma gradual transição do solo até a rocha. - Solos Sedimentares ou Transportados – são os que sofrem a ação de agentes transportadores, podendo ser aluvionares (transportados pela água), eólicos (pelo vento), coluvionares (pela ação da gravidade) e glaciares (pelas geleiras). - Solos de Formação Orgânica – são os de origem essencialmente orgânica, seja de natureza vegetal (plantas, raízes), seja animal (conchas). 55 Definições de Rochas: Rocha são os materiais naturais consolidados, duros e compactos, da crosta terrestre. Quanto à sua gênese as rochas podem ser classificadas em: - Rochas Magmáticas – são as resultantes do resfriamento e consolidação de material fundido ou “magma”. Se formadas a grandes profundidades são chamadas de intrusivas, e de extrusivas quando se formam na superfície através do resfriamento de “lava”. - Rochas Sedimentares – formadas pela deposição de detritos oriundos da desagregação de rochas preexistentes. - Rochas Metamórficas – provêm da transformação ou metamorfismo das rochas magmáticas ou sedimentares. 66 Talude é um nome genérico dado a quaisquer superfície inclinada que limitam um maciço de terra, de rocha ou de terra e rocha. Podem ser naturais, casos das encostas, ou artificiais, os taludes de cortes e aterros. Definição de Talude: 77 Os Escorregamentos geram dois tipos de custos: -Os diretos que correspondem ao reparo de danos, relocação de estruturas e manutenção de obras e instalações de contenção. - Os Indiretos: Perda de produtividade industrial, agrícola, interrupão de sistemas de transportes; perda de valor de propriedades; perdas de vidas, invalidez física ou trauma psicológico em locais afetados por escorregamentos. Escorregamento em Salvador (2005) 88 2 – Ocorrência e Importância Os estudos de movimentos de massa podem ser relacionados a: (a) Taludes Naturais e de Corte (b) Escavações: canais e Fundações (c) Aterro sobre Solo Mole: Estradas, Rodovias e Urbanização (d) Barragens: Reservatório Cheio/ Rebaixamento Rápido 99 3 – Terminologia / 3.1 - Características MERO NOME DEFINIÇÃO 1 Parte superior do talude (coroa) Material praticamente não movimentado adjacente à parte mais alta da escarpa principal 2 Escarpa principal Superfície íngreme do terreno intacto à banda superior do deslizamento causado pelo movimento do material deslocado (13, área pontilhada) fora do terreno intacto; é a parte visível da superfície de ruptura (10) 3 Topo Ponto mais alto do contato entre o material deslocado (13) e a escarpa principal (2) 4 Cabeça Parte superior do deslizamento ao longo do contato entre o material deslocado e a escarpa principal 5 Escarpa secundária Superfície íngreme no material deslocado do deslizamento, produzida por movimentos diferenciais dentro do material deslocado 6 Corpo principal Parte do material deslocado do deslizamento que fica sobre a superfície de ruptura entre a escarpa principal (2) e o pé da superfície de ruptura (11) 7 Pé do talude Porção do deslizamento que se deslocou além da base da superfície de ruptura (11) permanecendo sobre a superfície original do terreno (20) 8 Ponta Ponto na base (9) mais distante do topo (3) do deslizamento 9 Base Usualmente apresenta margem curva do material deslocado no deslizamento mais distante da escarpa principal (2) 10 Superfície de ruptura Superfície que forma o limite mais baixo do material deslocado (13) abaixo da superfície original do terreno (20) 11 Base da superfície de ruptura Intersecção entre a parte mais baixa da superfície de ruptura (10) de um deslizamento e a superfície original do terreno (20) 12 Superfície de separação Parte da superfície original do terreno (20) que ficou coberta pela base (9) do deslizamento 13 Material deslocado Material deslocado da sua posição original no talude pelo deslizamento; forma tanto a massa desprendida (17) e a acumulação (18); é representado pelo pontilhado na Figura 4 14 Zona de redução Área do deslizamento em que o material desprendido (13) permanece abaixo da superfície original do terreno (20) 15 Zona de acumulação Área do deslizamento em que o material desprendido permanece acima da superfície original do terreno (20) 16 Redução Volume limitado pela escarpa principal (2), massa desprendida (17) e superfície original do terreno (20) 17 Massa desprendida Volume do material desprendido que fica sobre a superfície de ruptura (10), mas fica sob a superfície original do terreno (20) 18 Acumulação Volume de material desprendido (13) que fica sobre a superfície original do terreno (20) 19 Flanco Material intacto adjacente às laterais da superfície de ruptura; limitar direções são preferíveis na descrição dos flancos, mas se esquerda e direita são utilizados, eles referem-se a como são vistos os flancos da coroa 20 Superfície original do terreno Superfície da encosta existente antes do deslizamento 1010 3.2 – Velocidade dos Movimentos de Massa CASSES ANTERIORES (VARNES, 1978) CLASSES ATUAIS (PROPOSTA) (WP / WLI, 1994) Velocidade Valor (mm/s) Classes de velocidade Descrição da velocidade Limites de velocidade Valor (mm/s) Extremamente rápida Muito rápida Rápida Moderada Lenta Muito lenta 3 m/s 0,3 m/mim 1,5 m/dia 1,5 m /mês 1,5 m/ano 60 mm/ano 3.103 5.101 17.10-3 0,6.10-3 48.10-3 1,9.10-3 7 6 5 4 3 2 1 Extremamente lenta 5 m/s 3 m/mim 1,8 m/h 13 m /mês 1,6 m/ano 16 mm/ano 5.103 5.101 5.10-1 5.10-3 5.10-5 5.10-7 CLASSE DE VELOCIDADE PROVÁVEIS DANOS 7 Catástrofes de maior violência; construções destruídas por impacto de materiais lançados; muitas mortes, fuga improvável 6 Algumas vidas perdidas; velocidade muito rápida para permitir que todas as pessoas consigam escapar 5 Possível evacuação do local; estruturas, propriedades e equipamentos destruídos 4 Estruturas pouco sensíveis podem permanecer temporariamente intactas 3 Estruturas podem ser mantidas com trabalhos de manutenção freqüente, se o movimento não for muito grande durante alguma fase de aceleração 2 Estruturas não danificadas pelo movimento 1 Imperceptível sem instrumentos; construções são possíveis com precaução 1111 3.3 – Classificação dos Movimentos de Massa Os movimentos de massa podem ser classificados em dois grupos: - Devido a Ação da Gravidade; - Devido ao Processo de Transporte (Erosão: Superficial ou Profunda) No geral, as classificações de movimentos de massa são baseadas na combinação dos seguintes critérios: - Cinemática do movimento: relacionada à velocidade, direção e seqüência dos deslocamentos em relação ao terreno estável; - Tipo de material: solo rocha, solos e rochas, detritos, depósitos, etc., estrutura, textura e percentagem de água; - Geometria: tamanho e forma das massas mobilizadas. 1212 Movimento lento / Corrida de solo Movimento lento / Corrida de detritos Movimento lento/ Corrida de rocha Escoamento Expansões laterais de solo Expansões laterais de detritos Expansões laterais de rocha Expansões laterais Escorregamento de solo Escorregamento de detritos Escorregamento em rocha Escorregamento Tombamento de solo Tombamento de detritos Tombamento de rocha Tombamento Queda de soloQueda de detritos Queda de rochaQueda Predominantement e Fino Predominatemente Grosso SOLO ROCHA TIPO DE MATERIALTIPO DE MOVIMENTO Movimento lento / Corrida de solo Movimento lento / Corrida de detritos Movimento lento/ Corrida de rocha Escoamento Expansões laterais de solo Expansões laterais de detritos Expansões laterais de rocha Expansões laterais Escorregamento de solo Escorregamento de detritos Escorregamento em rocha Escorregamento Tombamento de solo Tombamento de detritos Tombamento de rocha Tombamento Queda de soloQueda de detritos Queda de rochaQueda Predominantement e Fino Predominatemente Grosso SOLO ROCHA TIPO DE MATERIALTIPO DE MOVIMENTO 1313 3.4 – Descrição Geral dos Tipos de Mov. de Massa Movimento de Massa Quedas Tombamentos Escorregamento Rotacionais Translacionais Escoamento Rastejo Corrida Expansões Laterais 1414 Quedas – acontecem quando materiais rochosos diversos e de volumes variáveis se destacam de encostas muito íngremes, num movimento tipo queda livre, ou em plano inclinado (rolamento de matacões). Estes processos possuem velocidades muito altas e podem atingir grandes distâncias. Os processos de quedas possuem um forte condicionante litológico e estrutural, e sua deflagração pode estar intimamente associada a processos erosivos, como na queda de detritos em taludes de rochas sedimentares, ou rolamento de matacões em rochas graníticas (Augusto Filho, 1994). 1515 solo rocha sã descontinuidades do maciço surgências d'água blocos deslocados da encosta blocos instáveis S O L U Ç Õ E S remoção manual e individual dos blocos instáveis; fixação dos blocos instáveis por meio de chumbadores ou tirantes; execução de obras de pequeno porte para estabilidade da encosta rochosa (cintas, grelhas, montantes, etc.). QUEDA DE BLOCOS 1616 QUEDASQUEDAS 1717 matacão instável S O L U Ç Õ E S proteção da área de apoio do matacão, com a execução de pequenas obras; desmonte e remoção do matacão. ROLAMENTO DE MATACÃO 1818 ROLAMENTO DE MATACÃOROLAMENTO DE MATACÃO 1919 Tombamento - Tipo de movimento de massa em que ocorre a rotação de um bloco de solo ou rocha em torno de um ponto ou abaixo do centro de gravidade da massa desprendida. Este processo está condicionado pela ação da água ou do gelo em planos de fraqueza existentes no maciço rochoso. A velocidade deste tipo de movimento pode variar de extremamente lenta a extremamente rápida. 2020 TOMBAMENTOTOMBAMENTO 2121 Escorregamentos - são movimentos rápidos, apresentado superfície de ruptura bem definida, de duração relativamente curta, de massas de terreno geralmente bem definidas quanto ao seu volume, cujo centro de gravidade se desloca para baixo e para fora do talude. Freqüentemente, os primeiros sinais deste movimento são a presença de fissuras. Este tipo de movimento caracteriza-se por velocidades de deslocamento variando de médias a altas (m/h a m/s). Augusto Filho (1994) descreve que um tipo de escorregamento muito comum em encostas ocupadas, é o escorregamento induzido, ou seja, aquele que é potencializado pela ação antrópica, através da execução de cortes/aterros inadequados, da concentração de águas pluviais e servidas, da retirada da cobertura vegetal, etc. Varnes (1978) subdivide os escorregamentos em rotacionais e translacionais. As diversas categorias de escorregamentos constituem-se nos processos de instabilização que mais causam danos sócio-econômicos das áreas de encostas e adjacências. 2222 Os escorregamentos translacionais - caracterizam-se por apresentarem superfície de ruptura plana, relacionada com a zona de fraqueza (falhas, contato solo/rocha, estratificação). Enquanto escorregamentos rotacionais ocorrem em geral em taludes mais íngremes e possuem extensão relativamente limitada, escorregamentos translacionais podem ocorrer em taludes mais abatidos e são geralmente espessos, podendo atingir centenas ou milhares de metros. Os escorregamentos rotacionais - superfícies de deslizamento curvas e côncavas. Estão associados a materiais homogêneos, aterros, depósitos mais espessos, rochas sedimentares ou cristalinas intensamente fraturadas. Possuem um raio de alcance relativamente menor que os escorregamentos translacionais. 2323 ESCORREGAMENTOS PLANARES ESCORREGAMENTOS PLANARES 2424 ESCORREGAMENTOS EM CUNHAESCORREGAMENTOS EM CUNHA 2525 ESCORREGAMENTOS ROTACIONAISESCORREGAMENTOS ROTACIONAIS 2626 Expansões laterais - são 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 apresenta-se como uma superfície de intenso cisalhamento. Expansões laterais podem resultar da liquefação ou escoamento de materiais. 2727 Escoamentos - são representados por deformações, ou movimentos contínuos, estando ou não presente uma superfície definida ao longo da qual a movimentação ocorra. Guidicini & Nieble (1984) classificam os escoamentos em movimentos lentos (rastejos) e movimentos rápidos (corridas). - Rastejo - envolvem um conjunto de movimentos lentos que não apresentam uma superfície de ruptura marcante, tampouco uma geometria bem definida. À semelhança dos demais movimentos de massa, podem mobilizar qualquer tipo de material, solo, rocha ou a mistura dos dois. Este tipo de movimento apresenta velocidades de deslocamento muito baixas, com taxas de deslocamento decrescentes gradualmente com a profundidade. 2828 2929 - Corridas - são formas rápidas de escoamento, de caráter essencialmente hidrodinâmico, ocasionadas pela perda de atrito interno, em virtude da destruição da estrutura, em presença de excesso de água (Guidicini & Nieble, 1984). Estes fenômenos são bem mais raros que os escorregamentos, porém, podem provocar conseqüências de magnitudes muito superiores, devido ao seu grande poder destrutivo e extenso raio de alcance mesmo em áreas planas. 3030Figura 8. Corrida de areia no município de Camaragibe-PE. 3131 SUBSIDÊNCIAS (Movimento de Massa Vertical) A rigor, subsidência pouco têm a ver com estabilidade de taludes naturais. Num conjunto mais amplo as subsidência também representam um movimento de massa. Nos itens anteriores foram abordadas as mais variadas formas de movimentos de massa, todas envolvendo componentes horizontais e verticais de movimentação. Ao se lidar com subsidências, está-se tratando de movimentos para os quais não há frente livre e nos quais os deslocamento, vertical, se efetua com componente horizontal nula ou praticamente nula. Existem três tipos de subsidência: - Subsidência Propriamente Dita – é o efeito do adensamento ou afundamento de camadas, conseqüência da remoção de alguma fase sólida, líquida ou gasosa do maciço; 3232 - Recalque – movimento vertical de uma estrutura provocada pelo próprio peso ou pela deformação do subsolo por outro agente. Recalques se diferenciam das Subsidência Propriamente por envolverem, via de regra, áreas substancialmente menores e pelo fato de as áreas de subsidências não serem necessariamente portadoras de edificações capazes de provocar deformações verticais. - Desabamento – são formas de subsidências bruscas, envolvendo colapso na superfície, provocadas pela ruptura ou remoção total, ou parcial, do substrato. Sua principal origem é associada a trabalhos subterrâneos ou processos naturais de dissolução de rochas como é o caso do calcáreo. 3333 Características dos Movimentos de Massa - muitas superfícies de deslocamento (internas e externas à massa em movimentação) - movimento semelhante ao de um líquido viscoso desenvolvimento ao longo das drenagens - velocidades médias a altas - mobilização de solo, rochas, detritos e água - grandes volumes de material - extenso raio de alcance, mesmo em áreas planas Corridas - sem planos de deslocamento - queda livre ou rolamento através de plano inclinado - velocidades muito altas (vários m/s) - material rochoso - pequenos e médios volumes - geometria variável : lascas, placas, blocos, etc. - Rolamento de matacão e tombamento Quedas - poucos planos de deslocamento (externos) - velocidades médias (m/h) a 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 Escorregamentos - vários planos de deslocamento (internos) - velocidades muito baixas (cm/ano) a baixas e decrescentes com a profundidade - movimentos constantes, sazonais ou intermitentes - solo, depósitos, rocha alteradas/fraturadas - geometria indefinida Rastejos CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO/MATERIAL/GEOMETRIAPROCESSOS 3434 4 – Caracterização Geotécnica e Avaliação de Risco Associado a um Movimento de Massa Uma caracterização geotécnica constitui uma importante ferramenta para análise de movimentos de massa e sua importância se deve aos seguintes aspectos: a) No Conhecimento de Movimentos de Massa sob diferentes contextos geomofológico, geológico e climáticos; b) Na Descrição Geral de uma Encosta; c) Na Análise da Suscetibilidade e do Risco.