15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental
AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DE UMA FALÉSIA LOCALIZADA NO
LITORAL ORIENTAL DO RIO GRANDE DO NORTE USANDO MÉTODOS
DE EQUILIBRIO LIMITE
Didoney Fernandes Vilhete1; Olavo Francisco dos Santos Junior2; Ricardo Nascimento
Flores Severo3; Osvaldo de Freitas Neto4; Leonardo Flamarion Marques Chaves5
Resumo - A avaliação da estabilidade de taludes se faz necessária em vários projetos de
engenharia, tais como obras de terraplenagem, estradas, canais, dentre outros. A análise da
estabilidade de taludes normalmente é feita baseada em métodos de equilíbrio limite. Este
trabalho apresenta a análise de estabilidade em uma falésia localizada no litoral oriental do estado
do Rio Grande do Norte e compara os fatores de segurança obtidos. No desenvolvimento do
trabalho foram utilizados cinco métodos de equilíbrio limite. Foram considerados os métodos de
Fellenius, de Bishop, de Janbu, de Spencer e de Morgenstern e Price. No estudo foi utilizado o
software GEO5 v18 – Slope Stability desenvolvido pela Fine – Civil Engineering Software. Os
resultados mostraram que o método mais conservador foi o de Fellenius. Os demais métodos
apresentaram resultados semelhantes para cada caso de taludes não homogêneos estudados.
Por fim concluiu-se pelos estudos de estabilidades realizados, que a falésia apresenta-se estável
na condição não saturada e com estabilidade precária na condição saturada.
Abstract - The evaluation of slope stability is necessary in many engineering projects such as
earthworks, roads, canals, among others. The analysis of slope stability is usually made based on
the Limit Equilibrium Methods. This work presents the analysis of slope stability in a cliff located in
the east coast of the Brazilian state of Rio Grande do Norte and it compares the safety factors
obtained from this analysis. It makes use of five limit equilibrium methods which are denominated
as Fellenius’ method, Bishop’s method, Janbu’s method, Spencer’s method and Morgenstern and
Price’s method. The software used in this work was the ‘GEO5 v18 – Slope Stability’, developed by
Fine-Civil Engineering Software. The main result of this research shows that the most conservative
method was the Fellenius’ method. The other methods showed similar results for each studied
case of non - homogeneous slopes. It was concluded that the cliff presents stable in the
unsaturated condition and poorly stable in the saturated condition.
Palavras-chave - Estabilidade de Taludes. Métodos de Equilíbrio Limite. Fator de Segurança.
GEO5 – Slope Stability.
1
Eng., Universidade Federal do Rio Grande do Norte, (84) 9675-2066, [email protected]
Eng., D.Sc, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, (84) 3215-3724, [email protected]
3
Eng., D.Sc, Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do RN, (84) 9653-0931, [email protected]
4
Eng., D.Sc, Universidade Federal de Sergipe, (79) 2015-2700, [email protected]
5
Eng., D.Sc, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, (84) 3215-3724, [email protected]
2
15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental
1
1 - INTRODUÇÃO
A necessidade de criar novas infraestruturas e de ocupar espaços vazios, nem sempre
adequados ao uso, devido ao aumento populacional e a alta exigência da sociedade moderna,
tem desencadeado uma série de estudos sobre a estabilidade de taludes. A questão da
segurança envolvendo taludes representa um dos grandes conflitos para a sociedade neste
século, tendo em vista as crescentes mudanças naturais e antrópicas.
No Brasil, várias regiões, principalmente as costeiras, estão sofrendo modificações e
processos erosivos. Neste contexto, torna-se necessário, estudos regionais e locais para uma
melhor avaliação desses fenômenos. A análise de estabilidade de taludes normalmente é feita
baseada em métodos de equilíbrio limite. O objetivo deste trabalho foi analisar a estabilidade em
uma falésia localizada no litoral oriental do estado do Rio Grande do Norte e comparar os fatores
de segurança obtidos. No desenvolvimento do trabalho foram utilizados cinco métodos de
equilíbrio limite por meio do software GEO5 v18 – Slope Stability desenvolvido pela fine – Civil
Engineering Software.
2 - DESCRIÇÃO DO CASO ESTUDADO
As falésias estudadas estão localizadas na Baía dos Golfinhos, na zona costeira do
município de Tibau do Sul - RN, no litoral oriental do estado do Rio Grande do Norte. A figura 1
permite uma melhor visualização dos perfis dos taludes estudados, onde os mesmos (em
vermelho) estão organizados sequencialmente de forma relativamente paralela entre si. Esses
perfis possuem inclinação média de aproximadamente 45º e altura entre 30 e 41 metros.
Figura 1. Seções de traçado dos perfis topográficos na área estudada
3 - METODOLOGIA
A pesquisa foi desenvolvida seguindo duas vertentes: i) Obtenção dos parâmetros de
resistência dos solos por meio dos dados de pesquisas similares já realizadas anteriormente na
região; ii) Análises de estabilidade dos taludes com a utilização do software GEO5 v18 – Slope
Stability.
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2
3.1 - Parâmetros de resistência dos solos
Os parâmetros de resistência utilizados nas análises de estabilidade das falésias (ângulo
de atrito e coesão) foram estimados com base nos trabalhos de Santos Jr et al. (2008), Severo et
al. (2012) e Vilhete (2014). Na estimativa dos parâmetros utilizaram-se ainda os valores de NSPT
obtidos nas sondagens de simples reconhecimento realizadas. Para tanto, foram usadas as
correlações apresentadas por Schnaid (2000).
3.2 - Análise da estabilidade
Para a análise da estabilidade dos taludes foi utilizado o software GEO5 v18 – Módulo –
Slope Stability desenvolvido pela fine – Civil Engineering Software. O software determina o fator
de segurança crítico e a superfície potencial de ruptura para cada perfil analisado. Este módulo do
programa é utilizado para a análise de estabilidade de taludes baseada em métodos de equilíbrio
limite. O módulo Slope Stability do programa disponibiliza cinco métodos de análise: Fellenius,
Bishop, Janbu, Spencer e Morgenstern e Price, sendo que em todos eles são aplicadas
superfícies de escorregamento circulares ou poligonais. O software analisa a estabilidade de
taludes de solos homogêneos ou não homogêneos distribuídos geralmente em camadas. É usado
principalmente para estabilidade de encostas, controle de aterros, cortes de terra e estruturas de
contenção.
Foram definidos sete perfis de taludes não homogêneos posicionados conforme
apresentado na figura 1, e analisados com os respetivos tipos de solo em duas condições: uma
desfavorável, com os solos saturados, e a outra favorável, em que a linha freática está abaixo da
base da falésia, ou seja, encontra-se não saturada.
4 - APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Os sete perfis foram analisados primeiramente considerando os solos na condição
saturada e obteve-se a superfície de ruptura crítica sob essa condição. Posteriormente, foram
realizadas análises aplicando parâmetros de resistência de solos não saturados, ou seja,
considerou-se valores de coesões mais elevados obtidos em ensaios de cisalhamento direto
realizados na condição de umidade natural. E assim foi possível observar o aumento da
estabilidade nos respetivos perfis quando o solo encontra-se na condição não saturada.
Nos perfis onde aparecem edificações no empreendimento adotou-se uma carga
distribuída de 4,0 toneladas/m2, carga esta superior àquela existente no local.
Foram utilizados cinco métodos de análise de estabilidade, e são apresentados os fatores
de segurança críticos obtidos para cada perfil nas duas condições.
Os parâmetros de resistência adotados para cada perfil, nas condições saturado e não
saturado, e para cada camada de solo estão apresentados nas Tabelas 1 a 8. As superfícies
potenciais de ruptura obtidas para cada uma das análises estão apresentadas nas Figuras 2 a 5,
com os respetivos valores do fator de segurança crítico (FS). Nas figuras, são apresentadas em
vermelho as superfícies críticas de cada perfil, ou seja, o menor fator de segurança.
Tabela 1. Perfil 1 - solo saturado
Camada
AFPC
AFMC
AFA
APAMC

(kN/m3)
16,0
17,0
18,0
20,0
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c'
(kPa)
3
5
14
30
'
()
30º
33º
30º
35º
3
Tabela 2. Perfil 1 - solo não saturado
Camada
AFPC
AFMC
AFA
APAMC

(kN/m3)
16,0
17,0
18,0
20,0
c'
(kPa)
15
20
40
45
'
()
30º
33º
30º
35º
AFPC: Areia Fina Pouco Compacta; AFMC: Areia Fina Muito Compacta; AFA: Areia
Fina Argilosa; APAMC: Areia Pouco Argilosa Muito Compacta.
Figura 2. Perfil 1 - solo saturado e não saturado
Tabela 3. Perfis 2 e 3 - solo saturado
Camada
AFMS
APAC
AFPA
AAF
AA

(kN/m3)
16,0
18,0
18,0
19,0
20,0
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c'
(kPa)
3
8
15
35
60
'
()
30º
35º
30º
30º
30º
4
Tabela 4. Perfis 2 e 3 - solo não saturado
Camada
AFMS
APAC
AFPA
AAF
AA

(kN/m3)
16,0
18,0
18,0
19,0
20,0
c'
(kPa)
15
20
25
45
90
'
()
30º
35º
30º
30º
30º
AFMS: Areia Fina e Média Siltosa; APAC: Areia Pouco Argilosa Compacta; AFPA:
Areia Fina Pouco Argilosa; AAF: Argila com Areia Fina; AA: Areia Argilosa.
Figura 3. Perfis 2 e 3 - solo saturado e não saturado
Tabela 5. Perfis 4 e 5 - solo saturado
Camada
AFF
AFPAC
AFPAC
AFAMC
AA

(kN/m3)
16,0
18,0
18,0
19,0
20,0
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c'
(kPa)
3
12
12
20
60
'
()
30º
31º
30º
30º
30º
5
Tabela 6. Perfis 4 e 5 - solo não saturado
Camada
AFF
AFPAC
AFPAC
AFAMC
AA

(kN/m3)
16,0
18,0
18,0
19,0
20,0
c'
(kPa)
10
20
20
45
90
'
()
30º
31º
30º
30º
30º
AFF: Areia Fina Fofa; AFPAC: Areia Fina Pouco Argilosa Compacta; AFAMC: Areia
Fina Argilosa Medianamente Compacta; AA: Areia Argilosa.
Figura 4. Perfis 4 e 5- solo saturado e não saturado
Tabela 7. Perfis 6 e 7 - solo saturado
Camada
AFPC
AFSC
AFPAC
AFPAC
AA

(kN/m3)
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
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c'
(kPa)
5
12
25
25
60
'
()
30º
32º
30º
30º
30º
6
Tabela 8. Perfis 6 e 7 - solo não saturado
Camada
AFPC
AFSC
AFPAC
AFPAC
AA

(kN/m3)
16,0
17,0
18,0
19,0
20,0
c'
(kPa)
15
25
40
45
90
'
()
30º
32º
30º
30º
30º
AFPC: Areia Fina Pouco Compacta; AFSC: Areia Fina Siltosa Compacta; AFPAC:
Areia Fina Pouco Argilosa Compacta; AA: Areia Argilosa.
Figura 5. Perfis 6 e 7 - solo saturado e não saturado
A análise das figuras 2 a 5 mostra que os taludes obtiveram valores distintos de fator de
segurança para os métodos de equilíbrio limite testados. Apresentam-se estáveis na condição não
saturada com valores variando entre 1,24 e 1,77. Na situação de solos saturados os valores do
fator de segurança obtidos variam entre 1,00 e 1,21.
É possível observar nas figuras 2 a 5 que o método de Bishop foi o menos conservador, o
qual apresentou, dentre os fatores de segurança, os maiores valores de FS. Desta forma, a tabela
9 apresenta os resultados das análises de estabilidade para cada perfil, de acordo com o método
de Bishop.
Para alguns dos perfis, embora a inclinação e as camadas de solos que formam os taludes
sejam praticamente iguais, verifica-se que a variação de parâmetros como a altura do talude, e o
ponto de aplicação e a extensão da carga, provoca uma diminuição no valor do fator de
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segurança. Os baixos valores do fator de segurança crítico devem-se ao fato dos taludes serem
demasiados altos, com alturas superiores a trinta metros.
Tabela 9. Fatores de segurança obtidos pelo método de Bishop
Perfil
Perfi 1
Perfi 2
Perfi 3
Perfi 4
Perfi 5
Perfi 6
Perfi 7
FS - Solos
Saturados
1,21
1,13
1,07
1,10
1,11
1,12
1,20
FS - Solos Não
Saturados
1,77
1,36
1,30
1,40
1,46
1,41
1,56
5 - CONCLUSÕES
Com a ajuda da ferramenta computacional GEO5 da Geofine foi possível elaborar análises
por cinco métodos baseados no equilibrio limite e obter valores de fatores de segurança para cada
um dos perfis analisados.
Os resultados mostraram para os perfis estudados que o método mais conservador foi o de
Fellenius por resultar em baixos valores de fator de segurança. O método menos conservador foi
o método de Bishop uma vez que em todos os perfis estudados este foi o método que resultou em
maiores valores de fator de segurança.
Os valores dos fatores de segurança obtidos na análise do método de Bishop foram todos
inferiores ao critério de aceitação imposto pelo software que é 1,5 com a exceção do perfil 1 e o
perfil 7 na condição de não saturação. Contudo, a maior parte dos valores obtidos é considerado
aceitável, visto que os perfis estão localizados numa região que se enquadra num nível de risco
baixo para perdas humanas e para perdas materiais, onde pela NBR 11682 (ABNT, 2009) podese adotar como aceitável um FS de 1,3.
A partir do estudo de estabilidade realizado com os métodos de Fellenius, Bishop, Janbu,
Spencer e Morgenstern e Price concluiu-se que a variação de 1,24 a 1,77 para os fatores de
segurança na condição de solos não saturados e de 1,07 a 1,21 na condição de solos saturados
indica que a falésia apresenta-se estável na condição não saturada e marginalmente estável na
com o aumento do grau de saturação. Em função disso recomendou-se o monitoramento da área
com vistas a avaliar melhor a variação do grau de saturação no campo e avaliar melhor o seu
efeito na resistência ao cisalhamento do solo e consequentemente na estabilidade das falésias.
REFERÊNCIAS
ABNT (2009). Associação Brasileira de Normas Técnicas. Estabilidade de encostas. NBR 11682.
Santos Júnior, O. F.; Severo, R. N. F.; Scudelari, A. C.; Amaral, R. F. Do (2008). Processos de
Instabilização em Falésias: Estudo de um Caso no Nordeste do Brasil. Geotecnia (Lisboa), v.
114, p. 71-90.
Schnaid, F. (2000). Ensaios de Campo e Suas Aplicações à Engenharia de Fundações. Oficina de
Textos, São Paulo.
Severo, R. N. F.; Coutinho, R. Q.; Santos Junior, O. F. (2012). Estudo do Comportamento de uma
areia argilosa da Formação Barreiras Naturalmente Cimentada. In: COBRAMSEG 2012, XVI
Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica. Porto de Galinhas.
Vilhete, D. F. (2014). Análise Comparativa de Métodos de Análise de Estabilidade de Taludes.
Universidade Federal do Rio Grande do Norte. 58p. Trabalho de Conclusão de Curso:
Engenharia Civil.
15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental
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