UTILIZAÇÃO DE PARÂMETROS DE SOLOS NÃO SATURADOS EM ENCOSTAS
Luis Edmundo Prado de Campos
(1)
Sumário
A Cidade de Salvador, como diversas outras cidades localizadas em regiões de topografia acidentada,
sofre com deslizamentos de terra no período chuvoso. Por se localizar numa região tropical, apresenta
suas encostas com solo na condição não saturada, tendo em muitas vezes, o movimento de terra
provocado pela infiltração de água, não necessariamente levando a saturação do terreno. Baseado
neste diagnóstico, vem sendo adotado na Cidade de Salvador uma metodologia de análise de
estabilidade de talude que leva em consideração os parâmetros não saturados, propiciando a uma
redução significativa nos custos dos serviços para estabilização das encostas. São apresentados
resultados de ensaios realizados e sua aplicação na análise de estabilidade dos taludes
Palavras chaves : Encosta, Estabilidade de Talude, Solo Não Saturado
1 Introdução
o poder público a ter que recuperar a área,
sendo o custo em muitas vezes elevado na
Na região tropical, onde o intemperismo químico
implantação das contenções, uma vez que os
predomina, propicia uma formação de solos
projetos são realizados utilizando resultados de
residuais de grande espessura, estando o mesmo,
ensaios em amostras previamente inundadas ou
na maioria das vezes não saturados. A não
saturadas.
saturação induz ao terreno um acréscimo de
Se este fato se alastra com o crescimento das
resistência devido a sucção, sendo essa muitas
cidades com o êxodo rural, os custos ficam
vezes a responsável pela estabilização da encosta
elevados, não permitindo ao poder publico
Morgenstern e Matos (1975); Campos (1984).
atender a grande demanda de solicitação de
Quando a ocupação dessas encostas, pela
contenções em encostas, podendo ocasionar, em
população urbana, principalmente de baixa
caso de deslizamento de terra, um número cada
renda, ocorre de forma desordenada, retirando a
vez maior de vítimas a cada ano.
vegetação, fazendo cortes e propiciando a
Visando reduzir esse custo para atender um
infiltração de água, seja pluviais ou servidas, leva
maior número da população que ocupa as áreas
1
Professor Titular de Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahía
Utilização de Parâmetros de Solos Não Saturados em Encostas
de risco da cidade, foi feito um estudo visando
Cidade esta assente sobre o solo residual
avaliar o mecanismo de ruptura, de diversos
proveniente
taludes na Cidade de Salvador – Bahia – Brasil,
matamórfica de facie granulito, que devido ao
donde
dos
grande fenômeno tectônico ocorrido na região,
escorregamentos estavam condicionados apenas
aliado ao clima quente e úmido, propiciou a
à saturação do talude, sendo muito pouco
formação de espesso manto de solo residual. O
provável a possibilidade de ruptura pela elevação
nível de água, observado em grande parte da
do nível de água devido a grande profundidade
cidade, está localizado aproximadamente a 12
do mesmo, além da rocha encontrar-se bastante
metros de profundidade, em média, em relação
fraturada.
ao nível da superfície do terreno, geralmente no
Com base nestas observações, foi apresentado
contato solo /rocha.
ao poder público uma alternativa para melhoria
Com os dados dos deslizamento de terra
da condição de estabilidade a baixo custo,
ocorridos na Cidade obtidos através do órgão
porém com segurança inferior aos projetos
de Defesa Civil e dados de chuvas obtidos no
tradicionalmente realizados, passando a agir na
Instituto Nacional de Meteorologia, verificou-se
proteção das encostas ao invés da contenção
grande parte dos deslizamentos (~78 %)
das mesmas, permitindo desta forma, reduzir em
ocorrem no período chuvoso (abr-jul), onde
muito o número de acidentes/mortos diante da
chove aproximadamente 46 % da precipitação
possibilidade de realização de obras em uma
anual. Tal fato indica a forte correlação da água
quantidade maior de localidades da Cidade. Para
com a ruptura dos taludes. Em visitas aos locais,
poder adotar esta solução é necessário entender
observa-se que grandes partes das mesmas são
o mecanismo de instabilização das encostas, bem
superficiais. Diante da posição do nível de água
como os parâmetros de resistência envolvidos e
em relação à superfície de ruptura, conclui-se
pressão neutra.
que é improvável que o mecanismo de ruptura
se
conclui
que
muitos
da
decomposição
da
rocha
esteja relacionado com a geração de pressão
2 Mecanismo de instabilização
neutra positiva, a menos da existência de uma
camada menos permeável superficialmente, fato
Para identificar o mecanismo de ruptura foi
este pouco provável na Cidade do Salvador.
inicialmente realizado um estudo para conhecer
Assim,
as características do subsolo da Cidade do
deslizamentos
Salvador, uma vez que não existe carta
relacionados com a perda de resistência com a
geotécnica. A principal área de ocupação da
infiltração de água no terreno.
pode-se concluir que muito dos
ocorridos
na
cidade
estão
Utilização de Parâmetros de Solos Não Saturados em Encostas
É importante observar que neste tipo de
estabilidade de talude, analisando as diversas
mecanismo de ruptura, a intensidade da chuva é
posições da frente de umedecimento.
bem mais importante que a precipitação
acumulada em 24 horas. Uma chuva de grande
3 Parâmetros de Resistência
intensidade e curta duração irá causar problemas
de inundação, devido à elevada declividade e
Diante do estágio atual da determinação de
baixa taxa de infiltração, que uma chuva de baixa
propriedades de resistência ao cisalhamento com
intensidade e longa duração, já que grande parte
controle ou medição de sucção, não é ainda
da água irá infiltrar-se.
possível sua utilização em aplicações na prática
Não só as intensidades da chuva, como também
da
o
são
realização de ensaios de cisalhamento direto ou
responsáveis pela velocidade de frente de
triaxial sem o umedecimento dos corpos de
umedecimento.
prova pode indicar a contribuição da parcela da
Para verificar a influência da intensidade da
sucção na resistência ao cisalhamento do solo.
chuva e a chuva acumulada com deslizamentos,
Apesar da precariedade deste procedimento, já
foi realizado um levantamento junto aos serviços
que não se tem controle da trajetória de sucção
de Metereologia e Defesa Civil, se chegando a
durante
seguinte equação, com base no trabalho de
diferentes no decorrer do mesmo, podemos
Guidicini e Iwasa (1976), apresentada por
obter parâmetros significativos de resistência
Elbachá, Campos e Bahia (1992):
para análise de estabilidade.
histórico
de
chuvas
anteriores,
engenharia
o
geotécnica.
ensaio,
gerando
Entretanto,
a
contribuições
Os resultados de diversos ensaios realizados
I = 1.873,06 Ac-1,258
Sendo:
pelo Laboratório de Geotecnia para os solos de
granulito
da
Cidade
de
Salvador
são
I = intensidade de chuva horária (mm/h);
apresentados nos gráficos a seguir, sendo
Ac = precipitação acumulada - 4 dias (mm).
também representada a curva de distribuição
Esta equação admite que à frente umedecimento
normal do estudo estatístico dos dados para a
atingiu a superfície de ruptura.
condição de corpos de prova na umidade
A equação acima permite prever as possíveis
natural. Semelhantes a este procedimento são
áreas de risco com a continuidade do período
apresentados os resultados para os corpos de
chuvoso, permitindo a retirada da população.
prova previamente inundados ou saturados.
A melhor forma de análise é a utilização de
formulações de infiltração acoplada a método de
Utilização de Parâmetros de Solos Não Saturados em Encostas
Analisando os gráficos, observa-se a grande
5
Frequência
4
dispersão dos resultados, mostrando que a
3
distribuição normal não representa a melhor
2
forma de expressar a média e desvio padrão,
1
Std. Dev = 48,96
Mean = 68
N = 13,00
0
0
40
80
120
C o esão Ap aren te (kP a)
tanto para coesão quanto para o ângulo de atrito.
A grande dispersão dos valores de coesão e
Figura 1 – Distribuição de coesão na
condição natural
ângulo de atrito, para ensaios na condição de
Frequência
umidade natural, pode está relacionada com os
5
diversos teores de umidade iniciais dos corpos
4
de prova, cujas amostras foram retiradas em
3
diferentes estações climáticas ao longo do ano,
2
fato este que deverá ser analisado na avaliação
1
Std. Dev = 7,61
Mean = 37
N = 13,00
0
20
30
40
Já para a amostra inundada ou saturada a
Angulo de Atrito (º)
Figura 2 – Distribuição do atrito na
condição natural
distribuição
Frequência
normal
se
manifestou
significativamente para o angulo de atrito, não
acontecendo o mesmo com o valor da coesão.
10
8
Analisando os valores médios, observa-se uma
6
grande
4
inundação/saturação, principalmente na parcela
2
Std. Dev = 10,39
Mean = 18
N = 47,00
0
3
8
13
18
23
28
33
38
43
perda
de
resistência
com
a
de coesão.
Vale salientar que, em muitos dos ensaios, o
Coesão Efetiva (kPa)
comportamento dos corpos de prova realizados
Figura 3 – Distribuição de coesão na
condição saturada
Frequência
de segurança.
50
na condição natural apresentaram curvas de
10
tensão deformação típicas de solos pré-
8
adensados, enquanto que para a condição
6
inundada/saturada o comportamento foi tipo de
4
solos normalmente adensando, indicando um
2
Std. Dev = 4,67
Mean = 29
N = 47,00
0
18
22
26
30
34
38
42
Angulo de Atrito (º)
Figura 4 – Distribuição do atrito na
condição saturada
pré-adensamento pela sucção perdido com o
umedecimento.
Utilização de Parâmetros de Solos Não Saturados em Encostas
indica que não ocorrerá ruptura do talude
4 Verificação da Estabilidade
caso haja a saturação do mesmo, porém não
oferece segurança. Quando o fator de
As análises de estabilidade são realizadas
segurança para a condição na umidade natural
considerando
terreno,
for superior a 1,6, pode ser mantida a
parâmetros de resistência obtidos de amostras
geometria, desde que sejam realizadas
previamente inundadas/saturadas, pressão neutra
medidas para evitar a infiltração de água;
a
geometria
do
nula e método de estabilidade de Bishop
3. Análise na condição saturada com fator de
simplificado. Este procedimento tem levado a
segurança inferior a 1 indica que se houver
conclusão da instabilidade de algumas áreas
saturação ou até mesmo determinado nível de
onde os taludes apresentam-se aparentemente
umedecimento haverá deslizamento, onde a
estáveis, implicando na adoção de contenções de
adoção de medida deve ser realizada com
alto custo.
muita cautela. Para proceder à análise na
A justificativa da condição de estabilidade destes
condição
taludes está na condição de campo de não
importância, saber em que épocas do ano
saturação,
foram coletadas as amostras. Se as mesmas
sendo
a
parcela
de
sucção
responsável por este valor.
Para
proceder
à
análise,
natural
é
de
fundamental
foram coletadas na época do final da estação
levando
em
seca,
os
valores
dos
parâmetros
de
consideração a parcela de sucção, as mesmas
resistência estarão superestimados e ao
são realizadas utilizando os parâmetros obtidos
contrário, se for coletada no final da estação
dos ensaios realizados em corpos de prova na
chuvosa. Para esta condição, desde que o
umidade natural, justificando a condição de
fator de segurança não seja inferior a 0,8, a
estabilidade observado no campo.
solução anterior pode ser adotada desde que
Baseado nestas análises e observações de
a coleta da amostra não tenha sido realizada
campo, sugere-se que estas duas análises sejam
numa época muito seca, e o fator de
realizadas
segurança para a condição natural seja
(condição
natural
e
saturada),
adotando-se os seguintes critérios:
superior a 1,6;
1. Análise na condição saturada com fator de
4. Análise na condição saturada com fator de
segurança superior a 1,5, indica talude estável
segurança menor que 0,8 é prudente a
não necessitando de intervenção;
adoção de modificação na geometria ou
2. Análise na condição saturada com fator de
realização de contenção, podendo ser
segurança inferior 1,5, porém superior a 1,
adotada uma solução similar as condições 2 e
Utilização de Parâmetros de Solos Não Saturados em Encostas
3 desde que uma nova análise de estabilidade
dando grande importância as obras de drenagem
esteja dentro dos fatores de segurança
e revestimento, tendo consciência de que a
informados.
solução proposta tem menor
segurança em
relação aos projetos tradicionais, porém com
5 Proposta de Estabilização
possibilidade de realização das obras para um
número maior de comunidades principalmente, a
Para as condições 2 e 3, a solução que se tem
de baixa renda.
adotado para a estabilização da área é de
O entendimento deste mecanismo de ruptura ,
mudança de filosofia da execução de contenção
condicionado
e partir para uma solução de evitar a infiltração
umedecimento, faz com que muitos dos
de água, permanecendo o talude na condição
conceitos para solos saturados sejam revistos na
natural.
reduz
estabilização de taludes, uma vez que um talude
consideravelmente os custos das intervenções,
mais íngreme pode apresentar maior fator de
permitindo desta forma realizar um maior número
segurança devido a menor parcela de infiltração.
e atender a uma parte significativa da população
Também a adoção de bermas, que nos taludes
de baixa renda.
saturados visa reduzir declividade, neste caso
Para estabilização da área tem-se recomendado
pode ser um ponto maior de infiltração e
proteção superficial do talude com argamassa
conseqüentemente, redução da estabilidade.
projetada ou vegetação, aliada a um bom sistema
Apesar do grande número de áreas em que este
de drenagem superficial. Devem ser tomadas
tipo de soluções foi implantada com sucesso,
medidas para implantação de sistema de
merece ser feito um estudo mais detalhado das
esgotamento sanitário, eliminando fossa na área.
condições das tubulações enterradas, uma vez
Também deve ser evitado o plantio de vegetação
que estas podem condicionar a ruptura, caso
que propicie maior contribuição de água para o
haja vazamento.
Este
tipo
de
solução
pelo
avanço
da
frente
de
terreno, como é o caso da bananeira.
Referência Bibliográfica
6 Conclusões
Elbachá, A. T.; Campos, L. E. P. e Bahia, R. F.
A adoção desta opção de análise e solução faz
C., 1992, “Tentativa de correlação entre
com que haja uma mudança de filosofia no
precipitação e deslizamentos na Cidade de
projeto, deixando de imaginar solução de
Salvador”,
contenção passando a pensar em proteção;
I Conferência Brasileira sobre
Utilização de Parâmetros de Solos Não Saturados em Encostas
Estabilidade de Encostas, Rio de Janeiro, vol.
III, pp.647-656
Campos, L. E. P., 1984, “Influência da sucção
na estabilidade de taludes naturais em solos
residuais”,
Dissertação
de
Mestrado,
Pontifícia Universidade Católica do Rio de
Janeiro.
Morgenstern, N. R. e Matos, M. M., 1975,
“Stability of slopes in residual soils”, V
Panamerican Conference on Soil Mechanichs
and Foundation Engineering, Buenos Aires,
vol. III, pp. 367-383