Caracterização Geotécnica e Análise da Estabilidade de Taludes
em Solo Sedimentar da Formação Barreiras em Tibau do Sul - RN
Severo, Ricardo Nascimento Flores
Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte, Natal - RN, Brasil,
[email protected]
Santos Júnior, Olavo Francisco dos
Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal - RN, Brasil, [email protected]
Dourado, Karina Cordeiro de Arruda
Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Pernambuco, Recife – PE, Brasil,
[email protected]
RESUMO: As características geométricas, geológicas e geotécnicas de taludes naturais estão
intimamente relacionadas aos processos deflagradores de movimentos de massa. O Objetivo deste
trabalho foi analisar sob o ponto de vista geotécnico a área de falésias onde será implantado um
empreendimento na Praia do Amor, localizada no município de Tibau do Sul - RN; descrevendo os
processos físicos que o empreendimento estará submetido; avaliando a susceptibilidade de
ocorrência de deslizamentos e outros movimentos de massas nas falésias. A Caracterização
geotécnica, definição dos parâmetros de resistência das camadas de solo que compõe o perfil
geotécnico da área foram obtidos com vistas à realização da análise de estabilidade dos taludes
investigados. A metodologia do trabalho foi desenvolvida em quatro etapas distintas: a primeira
consistiu em visitas de campo com vistas a determinar os mecanismos da dinâmica superficial
atuantes na área, a segunda consistiu na realização de levantamento planialtimétrico, sondagens de
simples reconhecimento e coleta de amostras indeformadas e amolgadas para ensaios de
laboratório, a terceira foi a de realização de ensaios de caracterização física e de cisalhamento
direto com vistas a obter os parâmentros de resistência dos solos e finalmente na quarta etapa foram
realizados os estudos de estabilidade dos taludes. Ferramenta computacional foi utilizada para a
projeção da geometria dos taludes, a inclusão dos parâmetros geotécnicos e a simulação das
superfícies de ruptura. O Fator de Segurança (FS) foi analisado pelos métodos de Bishop
Simplificado, Fellenius, Janbu Simplificado e Morgenstern e Price. Foi realizada a análise da
estabilidade das falésias em cinco seções da encosta conforme procedimentos preconizados na
NBR 11.682 (2009). Nas análises foram consideradas as condições mais desfavoráveis de
estabilidade, solos saturados mesmo acima da linha freática. Nos Perfis A, F, J, M e Q, se adotou
uma carga distribuída de 2,0 toneladas/m², impostas pelas edificações presentes no Projeto Básico.
Foram utilizados parâmetros obtidos a partir de sondagens a percussão e de resultados de ensaios de
cisalhamento direto. Concluiu-se que a área do empreendimento está submetido à ação de erosão
pluvial superficial intensa, esse processo erosivo é facilitado pelo tipo de solo que compõem o topo
das encostas (areia fina). Não foram detectados indícios de erosão costeira pela ação do mar na
base da falésia e os taludes apresentaram fatores de segurança satisfatórios em relação à ocorrência
de deslizamentos. Foram apresentadas ainda medidas de mitigação relativas aos processos atuantes.
PALAVRAS-CHAVE: Caracterização Geotécnica, Parâmetros de Resistência, Análise de
Estabilidade.
1
INTRODUÇÃO
Quaisquer que sejam os objetivos do estudo do
comportamento de um talude, de acordo com
Skempton e Hutchinson (1969), são necessárias
as seguintes etapas:
1 - Identificação e classificação dos vários tipos
de movimentos de massas que podem ocorrer
nos taludes, seus aspectos geológicos, a
velocidade do movimento e as causas da
instabilização;
2 - Classificação e descrição precisa dos
materiais envolvidos no movimento, juntamente
com a quantificação das propriedades
relevantes ao objetivo do estudo;
3 - Análise da estabilidade e da estabilização do
talude quando for o caso;
4 - Monitoramento do comportamento e
correlação entre observação de campo e valores
previstos.
Coutinho e Severo (2009) afirmam que um
programa de caracterização geotécnica objetiva
determinar
as
condições
geológicas,
geotécnicas, hidráulicas e outras informações
relevantes a um determinado projeto de
engenharia. Existem várias técnicas disponíveis
para se atingir os objetivos de uma investigação
geotécnica de subsolo e nestas estão incluídos
ambos os ensaios, de campo e de laboratório.
Após o estudo do comportamento do talude a
análise da estabilidade deve ser realizada,
quando for o caso. Um efetivo e eficiente
projeto geotécnico e a construção associada
requerem adequado conhecimento do subsolo.
. As características geométricas, geológicas e
geotécnicas de taludes naturais estão
intimamente relacionadas aos processos
deflagradores de movimentos de massa. O
Objetivo deste trabalho foi analisar sob o ponto
de vista geotécnico a área de falésias onde será
implantado um empreendimento na Praia do
Amor, localizada no município de Tibau do Sul,
Litoral sul do RN; descrevendo os processos
físicos relativos à estabilidade de encostas aos
quais o empreendimento estará submetido;
avaliando a susceptibilidade de ocorrência de
deslizamentos e outros movimentos de massas
nas falésias.
O empreendimento a implantar é um
condomínio
residencial
multifamiliar,
composto por trinta e cinco unidades
habitacionais e serviços de apoio (Figura 1),
possui uma área total de aproximadamente 5,0
ha.
Figura 1. Empreendimento na Praia do Amor – Tibau do
Sul - RN.
A metodologia do trabalho foi desenvolvida
em quatro etapas distintas: a primeira consistiu
em visitas de campo com vistas a determinar os
mecanismos da dinâmica superficial atuantes na
área, a segunda consistiu na realização de
levantamento planialtimétrico, sondagens de
simples reconhecimento e coleta de amostras
indeformadas e amolgadas para ensaios de
laboratório, a terceira foi a de realização de
ensaios de caracterização física e de
cisalhamento direto com vistas a obter os
parâmentros de resistência dos solos e
finalmente na quarta etapa foram realizados os
estudos de estabilidade dos taludes.
Ferramenta computacional foi utilizada para
a projeção da geometria dos taludes, a inclusão
dos parâmetros geotécnicos e a simulação das
superfícies de ruptura. O Fator de Segurança
(FS) foi analisado pelos métodos de Bishop
Simplificado, Fellenius, Janbu Simplificado e
Morgenstern e Price.
Na Figura 2 é apresentada a Planta
Topográfica com Indicaçao das Seções dos
Perfis da Área do empreendimento analisados.
área do empreendimento.
2.1
Figura 2. Planta Topográfica - Seções dos Perfis da Área
do Empreendimento.
Aspectos Morfológicos e Vegetação
Mabesoone & Silva (1991), identificaram na
costa oriental potiguar, três grandes unidades
geomorfológicas, a saber: as colinas, mais ou
menos arredondadas, os Tabuleiros Costeiros e
as planícies baixas. Na zona costeira do
município de Tibau do Sul, as formas de relevo
identificadas são: os Tabuleiros Costeiros e a
Planície Costeira.
A área do empreendimento está situada na
borda da unidade morfológica Tabuleiro
Costeiro (Figura 3), localizado entre a ponta da
Cancela e a Ponta da Pedra do Moleque. Esta
região está parcialmente habitada, apresnta
alguns bares, na base das falésias, e pousadas,
situadas no topo das mesmas. No local do
empreendimento, as falésias são de média
altura (aproximadamente entre 20 e 30 m), com
inclinações variando de suave (30º aprox.)
(início – oeste) a média (40º aprox.) (final –
leste).
Foi realizada a análise da estabilidade das
falésias em cinco seções da encosta conforme
procedimentos preconizados na NBR 11.682
(2009) Estabilidade de Encostas.
Nas análises foram consideradas as
condições mais desfavoráveis de estabilidade,
solos saturados mesmo acima da linha freática.
Nos Perfis A, F, J, M e Q, se adotou uma
carga distribuída de 2,0 toneladas/m², impostas
pelas edificações presentes no Projeto Básico.
Foram utilizados parâmetros obtidos a partir
de sondagens a percussão e de resultados de
ensaios de cisalhamento direto.
2
DIAGNÓSTICO
EMPREENDIMENTO
DA
ÁREA
DO
Com base nas visitas de campo, nos ensaios de
campo e de laboratório foi realizado o
diagnóstico da área do projeto levando-se em
conta aspectos morfológicos e vegetação,
geológicos e geotécnicos.
Estes aspectos foram estudados para
compreensão da dinâmica superficial atuante na
Figura 3. Vista da Encosta na Área do Empreendimento.
Quanto aos processos erosivos atuantes no
local, verifica-se: a ocorrência da erosão pluvial
através da formação de ravinas. Essas ravinas
são devidas ao escoamento superficial das
águas pluviais que se precipitam sobre o
tabuleiro. Como este apresenta inclinação em
direção ao mar, as águas se dirigem para a
borda das falésias. A partir da borda ocorre um
aumento de velocidade do fluxo em função da
quebra no relevo. A erosão pluvial verifica-se
fortemente próxima a praia, formando uma
planície de escoamento, com grande quantidade
de ravinas. Este processo não é intenso em sua
parte média, devido à existência de proteção
conferida pela vegetação.
A existência de falésias mais recuadas e
arenitos ferruginosos, onde as ondas possuem
maior energia, fazem com que a erosão costeira
não seja marcante nesse local. Inexistem obras
de proteção costeira, mesmo assim não foi
identificada ação do mar na base da falésia.
De uma forma geral a cobertura vegetal da
região costeira do município de Tibau do Sul é
formada por vegetação de tabuleiro, mata
atlântica e restingas. A vegetação de tabuleiro
possui aspecto semelhante ao do cerrado, e a
mesma
encontra-se
em
processo
de
descaracterização. Na área estudada boa parte é
recoberta por vegetação (Figura 4), sendo que
na maior parte, não há mais vegetação nativa. A
inexistência de vegetação em algumas seções
também contribui para a ocorrência da erosão
superficial observada. Em alguns pontos da
base das falésias é encontrada vegetação
rasteira.
areníticas cretácicas e terciárias das Bacias
Potiguar e Pernambuco-Paraíba, os depósitos
areno-argilosos
tércio-quaternários
da
Formação Barreiras, culminando com as
acumulações quaternárias compostas pelos
arenitos de praia e sedimentos arenosos,
argilosos e argilo-arenosos de ambientes
fluviais, lacustres, estuarinos, dunares e praiais.
A Formação Barreiras se encontra
representada por largas exposições bordejando
toda a região costeira do Estado do Rio Grande
do Norte, sendo composta por arenitos finos a
médios ou conglomeráticos avermelhados, com
intercalações sílticas, argilosas e caulínicas.
A geologia da área em estudo é formada por
sedimentos da Formação Barreiras, sobrepostos
por sedimentos arenosos eólicos. A natureza
argilosa dos sedimentos da Formação Barreiras
dificulta a infiltração das águas pluviais o que
contribui para o escoamento superficial e
conseqüentemente a formação dos processos
erosivos observados nas falésias.
Observando-se o perfil das falésias do
empreendimento, verifica-se a ocorrência de
sedimentos da Formação Barreiras de cor
branca com nódulos vermelhos na sua base. Na
parte superior são encontrados sedimentos de
cor acinzentada, passando por alguns tons de
amarelo, marrom e veremelho provenientes do
processo de laterização.
2.3
Figura 4. Vista Geral da Encosta Estudada.
2.2
Aspectos Geológicos
Conforme Diniz (2002), as rochas sedimentares
e os sedimentos ocupam praticamente toda a
porção litorânea oriental do Rio Grande do
Norte, sendo representados dominantemente, da
base para o topo, pelas rochas carbonáticas e
Caracterização Geotécnica
Foram realizados 06 (seis) furos de sondagem
de simples reconhecimento (SP 01 a SP 06)
com medidas de NSPT na área do
empreendimento.
A
profundidade
das
sondagens foi até o impenetrável que ocorreu a
uma profundidade que variou entre 8,0 m e 11,0
metros.
A análise destas amostras mostra que o
material da parte superior da falésia é
constituído por areias finas com consistência
pouco compacta a média compacidade e a parte
inferior é constituída por areias compactas a
muito compacta com a presença de silte em sua
constituição. O material do topo apresenta alta
permeabilidade e grande susceptibilidade a
erosão pluvial.
Foram realizados ensaios de “Cisalhamento
Direto” no laboratório de solos da UFRN com
vistas a obter os parâmetros de resistência dos
solos que compõe o perfil estratigráfico do
terreno na área do empreendimento.
As camadas que compõe o perfil geotécnico
da área e os parâmetros de resistência adotados
para os solos das camadas estão apresentados
na Tabela 1.
Tabela 1. Parâmetros de Resistência das Camadas.
c'

'
Solo
(kPa)
(kN/m3)
()
Camada do Topo
18,2
0,0
30
Camadado Meio
19,0
0,0
35
Camadada Base
20,0
2,0
40
3
ANÁLISE DA ESTABILIDADE
A análise da estabilidade consiste em obter-se o
Fator de Segurança (FS) do talude, o qual é a
relação entre os esforços resistentes e os
esforços desestabilizadores atuantes em uma
determinada superfície de escorregamento.
Fatores de Segurança menores que a unidade
indicam uma situação de instabilidade,
enquanto que FS superiores a 1,0 (um) indicam
que o talude é estável.
A análise de estabilidade foi realizada
levando-se em conta os valores mínimos
recomendados para fatores de segurança das
encostas segundo ABNT NBR 11682 (2009)
Estabilidade de Encostas. Considerando o baixo
risco de perdas de vidas humanas e o médio
risco de perdas econômicas foi adotado o valor
de 1,3 como fator de segurança mínimo
recomendado.
Nas análises foram consideradas as
condições mais desfavoráveis de estabilidade,
solos saturados acima da linha freática, pois nas
sondagens de simples reconhecimento não foi
atingida a linha freática. Nos perfis A, F, J, M e
Q, adotou-se uma carga distribuída de 2,0
toneladas/m², para as edificações presentes no
Projeto Básico.
Analisaram-se cinco perfis por quatro
métodos de análise de estabilidade; visando-se
obter a convergência de resultados. Logo após a
análise de cada perfil é apresentado o menor
fator de segurança obtido para aquele perfil e
no desenho do perfil é apresentada na cor verde
a superfície potencial de ruptura com menor
fator de segurança.
Os perfis geotécnicos dos solos foram
obtidos a partir dos ensaios de simples
reconhecimento SPT e na Tabela 2 são
indicadas as sondagens com os respectivos
perfis traçados.
Tabela 2. Correlação Perfil Estratigráfico - Furos de
Sondagem.
Perfil
SPT
Perfil
SPT
A
SP 01
M
SP 04 e SP 05
F
SP 03 e SP 05
Q
SP 04 e SP 06
J
SP 04 e SP 05
Nas Figuras 5 a 11 são apresentados os
resultados das análises dos Perfis A F e M.
1.110
ALTURA (m)
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
DISTÂNCIA (m)
Figura 5. Análise de Estabilidade Geral Perfil A - FS = 1,11
180
200
220
240
260
280
ALTURA (m)
50
1.361
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
180
200
220
240
260
280
DISTÂNCIA (m)
Figura 6. Análise de Estabilidade Detalhe Aterro 1 Perfil A – FS = 1,36
ALTURA (m)
50
40
1.625
30
20
10
0
0
20
40
60
80
100
120
140
160
DISTÂNCIA (m)
Figura 7. Análise de Estabilidade Detalhe Aterro 2 Perfil A – FS = 1,36
70
ALTURA (m)
60
50
1.309
40
30
20
10
0
0
50
100
150
200
250
200
250
DISTÂNCIA (m)
Figura 8. Análise de Estabilidade Geral Perfil F - FS = 1,30
70
ALTURA (m)
60
50
40
30
1.326
20
10
0
0
50
100
150
DISTÂNCIA (m)
Figura 9. Análise de Estabilidade Detalhe Corte 2 Perfil F – FS = 1,32
ALTURA (m)
1.502
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
100
200
300
DISTÂNCIA (m)
ALTURA (m)
Figura 10. Análise de Estabilidade Geral Perfil M - FS = 1,50
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
1.177
0
100
200
300
DISTÂNCIA (m)
Figura 11. Análise de Estabilidade Detalhe Aterro 1 Perfil M – FS = 1,18
Os resultados da análise de estabilidade são
apresentados na Tabela 3, onde se verifica que
o menor valor obtido para o Fator de Segurança
é 1,11.
Tabela 3. Fatores de Segurança Relativos aos Perfis
Estratigráficos.
FS
GERAL
DET 1
DET 2
Perfil A
1,11
1,36
1,62
Perfil F
1,30
1,35
1,32
Perfil J
1,50
1,05
0,85
Perfil M
1,50
1,18
1,27
Perfil Q
1,30
1,75
1,00
DET: Detalhe relativo à análise de estabilidade próximo
aos cortes e aterros para implantação das construções.
No caso de encostas com solos tipo areias
fofas não se deve ter ângulos de inclinação
maiores do que 30° e no caso de areias
compactas não se deve exceder os 40°. Como
nenhuma das encostas possui ângulos
superiores a esses, quando se considera os
respectivos solos e os Fatores de Segurança
(FS) encontrados são maiores ou iguais a 1,30,
com exceção apenas do Perfil A, onde é
perfeitamente aceitável um FS igual a 1,11, pois
é um terreno perfeitamente consolidado e que
não sofrerá intervenção alguma conforme o
projeto básico. Concluiu-se que as encostas e as
falésias apresentam-se estáveis em relação a
ocorrência de escorregamentos.
4
DIRETRIZES PARA MITIGAÇÃO DOS
PROBLEMAS
RELATIVOS
AOS
PROCESSOS ATUANTES
Considerando-se que os principais problemas
das falésias localizadas no empreendimento em
análise estão relacionados à erosão pluvial,
recomendou-se:
- Desenvolver projeto de drenagem de águas
pluviais que colete as águas que se dirigem para
a falésia e conduzi-la a local adequado para
posterior infiltração distante da sua borda.
- Os dispositivos de drenagem não devem
descarregar a água coletada diretamente sobre o
topo das falésias, pois gerariam graves
problemas erosivos.
- Minimizar ao máximo o número de cortes e
aterros que alterem significativamente a
topografia original.
- Regularização dos taludes das encostas por
meio da obturação das ravinas existentes.
Elevação do bordo da falésia de forma a
impedir o escoamento da água que cai próximo
à crista do talude.
- Vegetar a face das encostas após a sua
regularização. Para esta finalidade sugere-se o
desenvolvimento de um projeto paisagístico que
contemple a colocação de vegetação
(preferencialmente nativa) na face da encosta,
de forma a impedir o carreamento de partículas
de solo pelo escoamento superficial das águas,
que caem diretamente sobre a face do talude.
Em relação à estabilidade recomenda-se que:
- Não se devem ter taludes de cortes e aterros
com ângulos de inclinação maiores do que 30°,
independente de sua altura, o ideal seria uma
conformação 1:2 (vertical-horizontal). No caso
das encostas existentes já estabilizadas
naturalmente, evitar a remoção da vegetação.
- Quando for necessária a execução de taludes
de cortes e aterros com inclinação superiores a
preconizada sugere-se o projeto e construção de
muros de arrimo, que poderão incorporar-se e
harmonizar-se perfeitamente ao projeto
paisagístico.
- As unidades habitacionais deverão ser
afastadas de pelo menos 5,0 metros da borda
dos taludes de corte ou aterro que se localizem
a jusante da edificação e se distanciar de pelo
menos (1,5 X altura) dos taludes de montante.
4
CONCLUSÕES
O principal processo de instabilização atuante
no local do empreendimento é a erosão pluvial
presente através da formação de ravinas de
grandes dimensões na superfície inclinada das
falésias. Esse processo erosivo é facilitado pelo
tipo de solo que compõem o topo das encostas
(areia fina), o qual apresenta alta
permeabilidade.
Associe-se a esse aspecto o fato das águas
provenientes de precipitações pluviométricas
escoarem em direção à borda das falésias e já
terem sido realizadas diversas intervenções no
terreno, como a construção de escadas de
acesso, remoção de vegetação e a utilização
permanente de uma servidão que atravessa toda
a área e é utilizada freqüentemente por turistas
e moradores.
Nas condições vigentes no momento não foi
detectada a ação do mar na base da falésia que
margeia o terreno do empreendimento. A
influência das ondas e correntes limita-se a
alterações na conformação da zona de praia.
Observou-se a presença de bermas e tálus na
praia caracterizando falésias recuadas, sem
relevantes danos causados pelo impacto das
ondas.
A partir da análise de estabilidade da falésia
no empreendimento verificou-se que para as
condições analisadas, as encostas apresentam-se
estáveis, com fatores de segurança satisfatórios
e o empreendimento a ser construído não
interfere na estabilidade das encostas.
Concluiu-se, portanto, que a área do
empreendimento está submetida à ação de
erosão superficial intensa; não foram detectados
indícios de erosão costeira pela ação do mar na
base da falésia e que os taludes apresentam
fatores de segurança satisfatórios em relação à
ocorrência de deslizamentos.
REFERÊNCIAS
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 11.682:
Estabilidade de Encostas. Rio de Janeiro, 2009.
Coutinho, R. Q.; Severo, R. N. F. Conferência
Investigação
Geotécnica
Para
Projeto
de
Estabilidade de Encostas. 5ª Conferência Brasileira de
Estabilidade de Encostas, COBRAE, São Paulo. p. 55.
2009.
Diniz, R.F. (2002). A erosão costeira ao longo do litoral
oriental do Rio Grande do Norte: causas,
conseqüências e influências nos processos de uso e
ocupação da região costeira. Tese de Doutorado.
Universidade Federal da Bahia. Instituto de
Geociências. Curso de Pós-graduação em Geologia.
Mabesoone, J. M.; Silva, J.C. Revisão geológica da faixa
sedimentar costeira de Pernambuco, Paraíba e do Rio
Grande do Norte – Aspectos geomorfológicos. Recife:
UFPE – Deptº Geologia, 1991.
Skempton, A.W; Hutchinson, J. Stability of Natural
Slopes and Foundations. 7th International Conference
on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Stateof-the-Art Report, Mexico, 291-339. 1969.