a influência das condicionantes patrimoniais na estabilização de taludes no douro

A influncia das condicionantes patrimoniais na estabilizao

de taludes no Douro Patrimnio Mundial

2 Seminrio sobre Estabilizao de Taludes em Solos e em Rochas Experincia

Brasileira. Casos de Obras Portuguesas

FEUP, 13 e 14 Outubro 2011

02

Do

uro

: P

atr

im

nio

Mu

nd

ial

01

Intr

od

uo

04

05 03

Co

me

nt

rio

s

Fin

ais

Ca

so

de

Ob

ra:

Lin

ha

do

Do

uro

Ca

so

de

Ob

ra:

EN

22

2

06

Co

nta

cto

s

01

Intr

od

uo

03 02 01 05 04 06 Estabilizao de taludes no Douro

A influncia das condicionantes patrimoniais na estabilizao de taludes

no Douro Patrimnio Mundial

Introduo

Dois casos de obras portuguesas inseridas na Regio Demarcada do Douro:

EN 222: Estabilizao da Encosta contgua EN 222 ao km 132+200

Linha do Douro: Estabilizao de Talude ao km 142+500

Queda de blocos e rotura de macio com comportamento de solo;

Granitos e Xistos;

Ferrovia e Rodovia;

Episdios de pluviometria e sua associao aos fenmenos de rotura;

Concepo das solues de estabilizao;

De que forma que a marca Douro influi na concepo dos projectos de estabilizao de taludes?

Como conseguir intervir sem descaracterizar? A responsabilidade na preservao da paisagem.

A escolha dos materiais e processos a utilizar.

02

Do

uro

: P

atr

im

nio

Mu

nd

ial

03 05 04 06

Regio Demarcada do Douro

rea total de 250 000ha. 45 000ha de vinha, a restante rea ocupada por olival, amendoal e matos mediterrneos (muitos deles mortrios e incultos);

Obra notvel de vrias geraes, herana secular reconhecida pela UNESCO em 2001;

10% da rea demarcada classificada como Patrimnio Mundial na categoria de paisagem cultural, evolutiva e viva;

Alto Douro Vinhateiro - 1 regio vitcola demarcada e regulamentada do mundo;

Produo do mais emblemtico dos produtos portugueses: o Vinho do Porto;

Territrio mpar, de forte identidade paisagstica, cultural, social e econmica;

Importncia turstica para Portugal (associada tambm s pinturas rupestres do Vale do Ca).

01 02 Douro

Cada um dos estados () reconhece que a obrigao de assegurar a identificao, a proteco, a conservao, a

valorizao e a transmisso s geraes futuras do patrimnio cultural e natural () lhe incumbe em primeiro lugar.

UNESCO, Conveno sobre a proteco de Patrimnio Mundial, Cultural e Natural



03 05 04 06


01 02 Douro

A cultura da vinha concilia diferentes tcnicas de armao ao terreno, desenvolvidas ao longo dos tempos, em funo da

disponibilidade da mo-de-obra, agravamento dos custos e

possibilidade de recurso a mquinas, criando uma arquitectura

complexa e incomparvel.

A principal mancha de vinha estruturada em socalcos, construdos nos declives ngremes de macios de xisto, que foram sendo partidos para fabricar solo e permitir a plantao das videiras. Os socalcos so tradicionalmente suportados por muros de xisto.

Os muros de suporte dos socalcos, em xisto, so dos elementos mais marcantes e personificados da paisagem duriense.

Os socalcos apresentam geometria varivel de acordo com a inclinao das encostas e tcnicas de terraceamento, consoante a

poca de construo. No Douro possvel observar socalcos pr-

filoxricos, ps-filoxricos (mtodos mais antigos) e ainda as recentes

vinhas em patamares e vinhas ao alto. Os dois ltimos mtodos

alteram profundamente a paisagem.



03 05 04 06


01 02 Douro

A paisagem do Alto Douro apresenta algumas diferenas (geo-climticas, declives, etc.), consoante as sub-regies (Baixo Corgo,

Cima Corgo e Douro Superior).

As diferenas existentes dotaram o Douro de um patrimnio vastssimo, sendo imprescindvel proceder sua conservao,

recuperao e reabilitao. Neste sentido foi elaborado um plano de

Interveno Territorial Integrada Douro Vinhateiro (ITI-DV) que visa

contribuir para a conservao, qualificao e valorizao do

patrimnio cultural, paisagsticos e vernacular de toda a Regio

Demarcada do Douro.



03 05 04 06

Como que a paisagem condiciona a engenharia?

01 02 Douro

Projectos de estabilizao carecem de aprovao por organismos representantes da Estrutura Local de Apoio (ELA) da Interveno Territorial Integrada Douro Vinhateiro (ITI -DV) -

Comisso de Coordenao e Desenvolvimento Regional do Norte (CCDR -N) Estrutura de Misso do Douro (as intervenes nesta rea esto sujeitas em termos legislativos ao Despacho Conjunto n473/2044),

que tem como objectivo monitorizar as intervenes, nomeadamente a nvel dos seus

impactes. implicaes ao nvel dos prazos de aprovao dos projectos;

Proteco da fauna e flora existente, durante e aps obra;

Limitaes ao nvel do adoamento de taludes (interdita a destruio de muros, vegetao arbrea, etc.). Preservao patrimonial e interesse econmico das vinhas Limitao na escolha das solues de estabilizao e reforo;

Acompanhamento do projecto por arquitecto paisagstico equipa de projecto multidisciplinar;



03 05 04 06

Como que a paisagem condiciona a engenharia? (cont.)

01 02 Douro

Transplante das rvores afectadas pelas obras de estabilizao (ex. oliveiras);

Minimizar o impacte visual do estaleiro (acrescido da dificuldade de acesso e espao disponvel) durante a obra e proceder requalificao paisagstica da rea afectada;

A escolha de solues comummente adoptadas no tipo de roturas a apresentar, como sejam: estruturas de beto ancoradas, recalamentos e vigas em beto armado, etc. so preteridas por

solues menos comuns, que melhor se adaptem ao local de aplicao maiores prazos de execuo (maior custo);

Solues e localizao conduzem a situaes que requerem mo-de-obra especfica (ex.: alpinistas, reconstruo de muros de xisto com junta seca, etc.) de forma a ser o menos intrusivo

possvel nas solues de estabilizao e/ou reforo a implementar.



03

Caso

de O

bra

:

EN

222

03 EN222 02 01 05 04 06 EN222, km 132+200

Obra das Estradas de Portugal, EP, executada pela Francisco Pereira Marinho & Irmos, S.A., executada entre Maio a Agosto de 2011.

EN222, aproximadamente ao quilmetro 132+200, no concelho de Lamego, Distrito de Viseu.

Colapso parcial de um muro de suporte de escavao na EN222 (10

a 15m), em 27 de Fev. 2010, pertencente Quinta de Melres. I

Deteco de diversas na anomalias ao longo da encosta. II

II

I



03 EN222 02 01 05 04 06



M

U

R

O

Colapso parcial do

muro de alvenaria

de xisto (10 a 15m);

Deformaes no

paramento do

muro.

E

N

C

O

S

T

A

Fenmenos de

instabilidade:

assentamentos e

deslizamentos

localizados.

CAUSAS

Rotura do muro e os fenmenos de instabilidade

na encosta intimamente ligados a episdios de pluviosidade

- aumento do teor em gua no solo;

- potencial diminuio da resistncia ao corte.

Fenmenos vs Causas

03 EN222 02 01 05 04 06



Condies Geolgicas-Geotcnicas e Prospeco

Prospeco e Monitorizao (Maio a Julho 2010):

- 14 sondagens mecnicas rotao (ensaios SPT);

- 2 poos de reconhecimento com recolha de amostras;

- 2 piezmetros;

- 2 inclinmetros;

- 10 alvos topogrficos e 2 prismas (medio de deslocamentos);

Ensaios laboratoriais:

- ensaios de identificao (anlise granulomtrica e limites de

Atterberg);

- determinao do teor em gua natural do terreno;

- ensaios de compactao Proctor;

- determinao de massas volmicas;

- teor de absoro de gua;

- ensaios de permeabilidade (Lefranc);

- ensaios de corte directo (para diferentes teores em gua).

03 EN222 02 01 05 04 06



Perfil Geolgico-Geotcnico

Os materiais identificados pelos trabalhos de prospeco definem as seguintes unidades:

- Aterros: depsitos de origem antrpica, associados construo da EN 222 e aos socalcos;

- Complexo xisto-grauvquico: xistos e grauvaques, de gro fino e cor cinzenta ou

amarelada.

ZG4 Aterro, silte areno-argiloso, de cor castanha, com terra vegetal e fragmentos de

xisto dispersos. Variaes em termos de NSPT.

Profundidade mdia de 3 a 5m.

Poos

Ensaios de laboratrio

ZG3 Xistos e Grauvaque, de gro fino. F4-5, W4-5.

ZG2 Xistos e Grauvaque, de gro fino. F4-5, pontualmente F3 ou F2, W3-4.

ZG1 Xistos e Grauvaque, de gro fino, de cor amarelada e cinzenta.

F4-5, pontualmente F3, W3-2.

03 EN222 02 01 05 04 06



Ensaios de Corte

Camada de aterro (mais superficial), camada que

condiciona a estabilidade dos taludes: classificada como

cascalho siltoso com areia e como silte cascalhento com

areia. Materiais no plsticos com o teor em gua natural de

7,4% e 13,7% (amostras recolhidas em tempo seco)!

Ensaios de corte directo: realizados para diferentes teores de

gua. Para avaliar a dependncia do material de aterro

(caractersticas resistentes: coeso e ngulo de atrito) face ao

teor em gua.

Concluses:

Reduo substancial dos parmetros de resistncia do solo com o aumento do teor em gua, especialmente a coeso;

A definio do valor de clculo deste parmetro revela-se como um aspecto fulcral do projecto j que a estabilidade dos

taludes depende em grande medida do seu valor.

0

5

10

15

20

25

30

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Co

es

o (

kPa)

Teor em gua (%)

Poo 1

Poo 2

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

n

gulo

de

atr

ito

()

Teor em gua (%)

Poo 1

Poo 2

03 EN222 02 01 05 04 06



Condicionalismos vs solues:

Condicionalismos:

manter a circulao rodoviria na EN222, dada a sua elevada importncia econmica e

turstica;

Solues:

exiguidade de espao para a nova estrutura de conteno;

domnio privado (Quinta de Melres);

o facto da encosta ser integrante de uma Regio Demarcada, com classificao de Patrimnio Mundial da Unesco.

criao de plataforma de trabalho temporria, manuteno de uma via (trnsito alternado);

construo de uma estrutura de conteno no tardoz do muro existente sem ocupao definitiva

da plataforma da EN222;

assegurar o acesso e circulao na encosta;

manuteno do mesmo aspecto final. Reconstruo do muro de alvenaria na frente da

nova estrutura.

03 EN222 02 01 05 04 06



I - Estabilizao do Talude de Escavao - Muro

Soluo:

Muro de beto armado com tirantes no paramento, fundado em microestacas tubulares verticais

e tirantes de ao inclinados a 45 (afastamentos de 4 a 5m), encabeadas por uma viga

longitudinal de solidarizao das mesmas em beto armado.

Faseamento Construtivo:

FASE 1 - Criao de

plataforma de trabalho

(aterro no tardoz da

barreira de proteco

existente)

FASE 3 - Execuo de

microestacas e tirantes.

Execuo de viga de

encabeamento longitudinal

FASE 2 - Desmonte parcial

do muro de alvenaria de

xisto. Corte provisrio do

talude e transplantao

das oliveiras existentes

03 EN222 02 01 05 04 06



I - Estabilizao do Talude de Escavao - Muro Faseamento Construtivo (continuao):

FASE 4 - Execuo de

muro de beto armado.

Execuo de dreno no

tardoz do muro

FASE 6 - Aterro no tardoz

do muro (endentado com o

talude). Construo de

talude 1:1,5 (V:H).

Drenagem

FASE 5 - Execuo de 1

nvel de tirantes no

paramento do muro

(varo de ao)

FASE 7 Reconstruo do muro de alvenaria,

hidrossementeira e

plantao de oliveiras

03 EN222 02 01 05 04 06



II Estabilizao da Encosta

A encosta alvo de interveno apresenta uma inclinao mdia de 31, dividida em socalcos cuja inclinao,

em alguns casos, superior a 55. O uso que tem sido dado aos terrenos desta encosta de cariz agrcola,

estando os patamares dos socalcos ocupados com vinha.

A parcela alvo de interveno encontrava-se primitivamente plantada segundo as curvas de nvel, tendo sido

no ano de 2003 sistematizada em patamares largos de 2 bardos, com acessibilidades transversais que

apresentam pontualmente sistemas de drenagem em manilhas de meia cana.

alteraes efectuadas ao nvel da topografia da encosta (com implicaes

na drenagem);

acelerao da meteorizao do material superficial da encosta face s

intervenes agrcolas;

perodos de precipitao intensa.

Conduziram a diversos

fenmenos de

instabilidade!

03 EN222 02 01 05 04 06



Estabilidade Global

- Determinao de Factores de Segurana (FS) Globais para superfcies de deslizamento (no corte mais

condicionante);

- Programa de clculo: Slide 5.0

- Mtodo de Bishop simplificado

- 8 anlises, 4 em condies drenadas e 4 em condies no drenadas (para o material de aterro).

Verificao dos F.S. admitindo variaes das propriedades resistentes do material representativo da camada

superficial, Aterro_ZG4, por forma a indirectamente considerar os efeitos de uma variao do teor em gua.

Baseados nos resultados dos 8 ensaios de corte realizados (para os teores em gua de 12%, 22%, 25% e

27%).

03 EN222 02 01 05 04 06



Avaliao dos F.S. funo da geometria dos socalcos

w (%) Inclinao

do talude ()

F.S.

(H=2m)

F.S.

(H=4m)

Rotura

Global

dos socalcos

27,5 35 0,786 0,743 No/No

65 0,332 0,295 Sim/Sim

25,0 35 1,831 1,379

65 1,068 0,781 /No

22,5 35 2,575 1,748

65 1,628 1,076

20,0 35 3,091 2,057

65 2,197 1,323

10,0 35 5,070 3,236

65 3,981 2,170

H=2m; inclinao=65, W=27,5%

03 EN222 02 01 05 04 06



Avaliao dos F.S. funo da sobrecarga (10kPa nos socalcos)

w (%) Inclinao

do talude ()

F.S.

(H=2m)

F.S.

(H=4m)

Rotura Global

dos socalcos

27,5 35 0,735 0,743 No/No

65 0,307 0,295 Sim/Sim

25,0 35 1,564 1,379 No/

65 0,888 0,781 No/No

22,5 35 2,344 1,748 No/

65 1,343 1,076 No/

20,0 35 2,858 2,057 Sim/

65 1,795 1,323 No/

10,0 35 4,701 3,236 Sim/

65 3,487 2,170 No/

Comentrios:

F.S.= f (coeso) sobrepondo-se aos parmetros de geometria e de carregamento da plataforma. Para valores muito baixos de coeso a estabilidade deixa de poder ser garantida mesmo que a geometria

seja favorvel (reduzida altura e inclinao suave do talude) e at no caso de esta geometria ser

combinada com ausncia de carregamento na plataforma do socalco.

Fundamental salvaguardar a coeso do solo, no permitindo que o teor de gua atinja valores elevados.

03 EN222 02 01 05 04 06



Solues de Estabilizao

Dada a extenso da encosta e a utilizao que lhe tem sido dada, para fins agrcolas, a interveno de estabilizao mais apropriada consistir na definio de um sistema de drenagem eficaz de forma a limitar o teor em gua do material da camada de aterro, salvaguardando assim as suas propriedades

resistentes. A interveno a aplicar est tambm limitada em termos de impacto paisagstico!

Nas anlises de sensibilidade aos parmetros geomecnicos das formaes verificou-se que a coeso o parmetro que mais influencia o FS sendo igualmente o que mais afectado pelo aumento do teor em gua

como se verifica pela anlise dos ensaios laboratoriais. Este facto refora a necessidade do estabelecimento

de um sistema de drenagem eficaz.

Situao de equilbrio limite (F.S.=1,0) Wmdio = 25%

Conclui-se por isso a cabal importncia de um eficiente sistema de drenagem de toda a rea da encosta, sem o qual os fenmenos de instabilidade sero um problema recorrente.

A referir ainda, que das anlises efectuadas se conclui, que para se garantir um factor de segurana global na ordem de 1.5 (valor comummente referido na bibliografia da especialidade), o teor de humidade mdio

para o material de aterro rondaria os 15%.

03 EN222 02 01 05 04 06



Recomendaes Futuras

Inspeco e manuteno de todo o sistema de drenagem (encosta e muro) fundamental;

Monitorizao peridica do teor em gua no solo;

Estabelecimento de uma estao para o controlo da pluviosidade;

Definio de limites de ateno e de alarme para os sistemas de monitorizao, nomeadamente, os nveis de gua no piezmetro, deslocamentos observados nos prismas e no inclinmetro;

Necessidade de um estudo mais aprofundado do problema que tenha em considerao a contribuio dos blocos de xisto existentes na matriz do aterro;

Tem sido explorado o tema de presena de gua no solo e seu efeito, desde o efeito da pluviometria ao conceito de suco no solo. Determinao da curva de reteno e modelao da precipitao.

03 EN222 02 01 05 04 06



Aps implementao das solues de estabilizao

Caso

de O

bra

:

Lin

ha d

o D

ou

ro

04

02 03 01 05 04 Linha do Douro 06 Linha do Douro, km 142+500

Obra da REFER, executada pela OFM entre Fevereiro e Setembro de 2010 (apenas 2 meses de obra com circulao interdita);

Acidente a 25 de Dezembro de 2009, ao km 142+500 da Linha do Douro, pertencente freguesia de Linhares, concelho de Carrazeda

de Ansies, distrito de Bragana;

Talude de escavao, grantico, do lado esquerdo da via entre estao do Tua e apeadeiro da Alegria.

Desprendimento de um conjunto de blocos rochosos, de

dimenses significativas.

danos na infra-estrutura ferroviria;

interdio da circulao ferroviria entre as estaes do Tua e Pocinho.

Solues aplicadas: sistema de redes

pregadas, barreira dinmica, remoo de blocos,

recalamentos, execuo de geodrenos, cabos

de ao e reconstruo da conteno do aterro

ferrovirio.



Elevado valor acumulado

02 03 01 05 04 Linha do Douro 06 Os diversos condicionamentos :

Dificuldades de acesso;

Limitaes no manuseamento de equipamentos (plataforma de trabalho exgua);

Elevada altura do talude (exigiu que parte dos trabalhos fosse realizada por equipa de alpinistas com formao especfica);

Circulao ferroviria, mesmo que com velocidade condicionada, em 6 dos 8 meses de obra;

Trabalho manual, condiciona prazo e custo da empreitada;

Preservao da paisagem condiciona solues (beto, densidade de solues, etc.).



02 03 01 05 04 Linha do Douro 06 Os condicionamentos vs solues adoptadas:



02 03 01 05 04 Linha do Douro 06

Aps implementao das solues de estabilizao

02 03 04 01

Comentrios Finais

As medidas de estabilizao e reforo foram condicionadas pela vertente paisagstica e de impacte visual na paisagem.

certo que qualquer interveno que se leve a cabo, por mais idealizada ou mnima que seja, acarreta sempre alguma interferncia com o aspecto original.

A charneira base na concepo destes projectos, consistiu em minimizar esses impactes e reduzir os potenciais desequilbrios que possam ser originados.

Procurou-se uma situao de equilbrio entre a estabilidade e respectiva integrao paisagstica;

Aspectos condicionantes nos dois casos de obra (devido ao local de interveno):

- prazos de aprovao dos projectos;

- tipologia de solues (beto vista, de aplicao comum, evitadas ou minimizadas na

configurao final);

- equipa projectista multidisciplinar;

- prazo e custo de execuo da obra;

- minimizao do impacte visual durante (estaleiro, etc.) e aps obra (arranjo paisagista);

05 06 Comentrios Finais



02 03 04 01

Investigaes em curso:

Influncia do teor de humidade dos terrenos na estabilidade das encostas (modelao da chuva, deteminao das curvas de

reteno, infiltrao, evoluo das curvas de saturao, etc.).

Teor em gua vs coeso e ngulo de atrito c=f(W) e f=f(w) avaliao da relao em diferentes projectos (Linha do Norte estabilizao da plataforma ferroviria entre o km 202+225 e o km

202+800 em 2002 e EN222 km 132+200 em 2010);

Modelao e avaliao do comportamento dos macios face s aces pluviomtricas (para diversos eventos pluviomtricos:

diferentes duraes e intensidades de precipitao qual a durao crtica (FS=1)?)




C oeso Vs. Teor de Humidade

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25 30

Teor de humidade, w(%)

Co

eso

, C (

kPa)

0

5

10

15

20

25

30

8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Co

es

o (

kPa)

Teor em gua (%)

Poo 1

Poo 2

EN222 km 132+200

Linha do Norte -

Alfornelos

02 03 04 01

Investigaes em curso:

Anlise dos fenmenos de queda de blocos: quais as causas, o tipo de movimento, trajectrias e riscos associados.

Definio das trajectrias (pseudo 3D de acordo com as linhas de maior

declive do talude e considerando distribuio estatsticas dos vrtices do perfil) utilizao do Rocfall(da Rocscience) desde 1999;

Experincia na rede ferroviria nacional, diversos macios, condies meteorolgicas e causas (Linhas do Douro, Tua, Beira Baixa, Minho, Guimares, Oeste, cerca de 8kms intervencionados e mais de 250kms de taludes em linha frrea analisados).




06 Contactos 02 03 04 01 05

Estas so algumas das condicionantes das reunies de obra no Douro

Obrigado

Antnio Campos e Matos, [email protected]

Carmina Costa, [email protected]

GEG

+351 22 5573240

Rua de Justino Teixeira

Centro Campanh 307

4300-273 Porto, Portugal

[email protected]

www.geg.pt

a influência das condicionantes patrimoniais na estabilização de taludes no douro

Documents