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    Anurio do Instituto de Geocincias - UFRJ www.anuario.igeo.ufrj.br

    Avaliao do Perigo de Queda de Blocos em RodoviasRockfall Evaluation in Highways

    Guilherme Jos Cunha Gomes1 & Frederico Garcia Sobreira2

    1Departamento de Estradas de Rodagem do Estado do Esprito Santo (DER-ES).Av. Mal. Mascarenhas de Moraes, Ilha de Santa Maria, 29.052-015, Vtria, ES2Universidade Federal de Ouro Preto. Ncleo de Geotecnia (UFOP/NUGEO).

    Campus Universitrio, s/n, 35.400-000, Ouro Preto, Minas GeraisEmails:guilherme.gomes@der.es.gov.br; sobreira@degeo.ufop.br

    Recebido em: 21/02/2012 Aprovado em: 08/12/2012DOI: http://dx.doi.org/10.11137/2012_2_14_27

    Resumo

    Taludes rochosos em rodovias so superfcies potencialmente instveis, que frequentemente condicionam quedas de blocos, afetando a segurana dos usurios de rodovias, a infraestrutura dos transportes e o meio ambiente. O comportamento geolgico-geotcnico dos macios rochosos e as condies geomtricas e de trafegabilidade das rodovias so aspectos fundamentais na avaliao do perigo de queda de blocos. Esta pesquisa busca aplicar um mtodo de avaliao do perigo de queda de blocos rochosos em taludes de rodovias, objetivando a classificao e hierarquizao dos segmentos rodovirios com base em critrios definidos. Neste contexto, doze taludes rochosos do sistema rodovirio do Esprito Santo foram investigados, a partir de parmetros, visando obteno de um ndice para expressar o grau de perigo aos condutores que trafegam pelos trechos, denominado ndice de queda de blocos. A efetividade dos parmetros no mtodo adotado tambm foi avaliada. Os taludes foram hierarquizados, definindo-se ainda medidas prioritrias para intervenes em cada trecho, de forma a minimizar os problemas causados em cada segmento. Palavras-chave: queda de blocos; talude; rodovia; avaliao

    Abstract

    Highway rock slopes are potentially unstable surfaces and as such are susceptible to rockfalls that affect the highways user safety, transportation infrastructure and surrounding environment. The geomechanical behavior of rock masses and also the geometric and traffic conditions of highways are fundamental aspects of rockfall evaluation. This research presents a case study of rockfall evaluation for slopes bordering highway sections, aiming to classify them and determine a hierarchy for intervention, based on defined criteria. In order to use this approach, field investigations including geomechanical classification of rock mass are necessary. In this context, twelve slope sections containing rock slopes in Esprito Santos road network were investigated. The slopes were analyzed individually and the influence of each parameter in the global rating was evaluated. Parameter effectiveness in the proposed method was also evaluated. The slopes were classified to define priority measures to minimize roadway problems in each place. Keywords: rockfall; slope; highway; evaluation

    A n u r i o d o I n s t i t u t o d e G e o c i n c i a s - U F R JISSN 0101-9759 e-ISSN 1982-3908 - Vol. 35 - 2 / 2012 p.14-27

  • 15A n u r i o d o I n s t i t u t o d e G e o c i n c i a s - U F R JISSN 0101-9759 e-ISSN 1982-3908 - Vol. 35 - 2 / 2012 p. 14-27

    Avaliao do Perigo de Queda de Blocos em Rodovias Guilherme Jos Cunha Gomes & Frederico Garcia Sobreira

    1 Introduo

    A malha rodoviria brasileira est construda em um ambiente geolgico-geotcnico relativamente heterogneo, fato que transfere um grande desafio engenharia de taludes rochosos. No contexto da engenharia rodoviria, taludes rochosos so superfcies potencialmente instveis que podem afetar os usurios das rodovias, o meio ambiente e a infraestrutura dos transportes. Essas esferas afetadas carecem de ferramentas que retratem, de forma racional, um grau aceitvel de perigo de queda de blocos ao longo de taludes de estradas.

    Diante da periculosidade do problema e da dificuldade de investigao e anlise de centenas de quilmetros de rodovias montanhosas, que requerem controle de queda de blocos, pases desenvolvidos trabalharam em sistemas de classificao de taludes que pudessem ser obtidos atravs de investigaes de campo e clculos simplificados. O objetivo destas classificaes identificar e hierarquizar locais particularmente perigosos, que demandem intervenes urgentes ou estudos detalhados futuros, possibilitando s agncias ou departamentos de estradas uma ao direcionada s intervenes nestes locais.

    Neste cenrio, os mtodos de avaliao do perigo de queda de blocos em rodovias so importantes ferramentas de auxlio ao monitoramento de taludes potencialmente instveis, atravs de estudos e investigaes das caractersticas diretamente ligadas ao problema. Este trabalho busca aplicar um mtodo de avaliao do perigo relacionado queda de blocos rochosos em 12 taludes de rodovias do Estado do Esprito Santo, visando classificao com base em critrios definidos e a identificao dos pontos mais problemticos, sugerindo intervenes prioritrias.

    2 Queda de Blocos em Rodovias

    A queda de blocos rochosos (rockfall) corresponde ao destacamento de uma massa de rocha em encosta ngreme ou escarpada (Giani, 1992), existindo pouco ou nenhuma ruptura (deslocamento) por cisalhamento (Hoek & Bray, 1981). Os deslocamentos so muito rpidos, ocorrendo principalmente por queda livre, rolamento ou salto (Ahrendt, 2005). As quedas possuem dimenses geomtricas variveis, podendo ocorrer em forma de cubos, placas, lascas, entre outras (ISRM, 1978; Palmstrm, 1995).

    Segundo Giani (1992), o incio do fenmeno de queda de um bloco em um talude rochoso envolve condies iniciais de instabilidade, que causam o movimento de uma massa induzido pela ruptura do talude. A velocidade inicial do movimento de queda depende das condies de instabilidade e do posicionamento do bloco anteriormente ruptura. De acordo com o autor, os principais modos de induo de instabilidade de taludes so: a presso neutra nas descontinuidades; terremotos ou vibraes por detonaes; presses devido formao de gelo nas descontinuidades e escavao.

    Ritchie (1963) estudou os diversos fatores que influenciam a trajetria de um bloco rochoso em queda. Alguns deles so o tamanho e o formato do bloco envolvido, a altura e o ngulo do talude, as caractersticas da superfcie das encostas, o padro das descontinuidades e o tipo de rocha. O autor desenvolveu um critrio prtico para dimensionar a largura e a profundidade das reas de captao de blocos na base dos taludes, a partir da altura e ngulo de inclinao da superfcie do talude. A rea de captao ou captura de blocos rochosos uma estrutura em concreto existente entre o limite do pavimento da rodovia e a base do talude, funcionando como local de isolamento dos materiais destacados da faixa de rolamento da pista. O critrio de Ritchie tornou-se uma ferramenta prtica para dimensionamento dessa estrutura na base de taludes rochosos, sendo utilizada frequentemente por projetistas rodovirios, principalmente na Amrica do Norte, mesmo aps mais de quatro dcadas de sua elaborao (Pierson et al., 2001). Posteriormente, a Federal Highway Administration (FHWA, 1989), transformou a idia de Ritchie em um baco (Figura 1).

    O comportamento geomecnico das encostas constantemente avaliado pelos geotcnicos para a obteno de informaes sobre a estabilidade dos taludes, a partir do diagnstico da posio espacial, forma das descontinuidades e material de preenchimento. Essa avaliao pode ser realizada a partir das classificaes dos macios rochosos. Gomes (1991) sustenta a idia que as classificaes geomecnicas so sistemas orientados que visam compartimentar os macios rochosos em classes a partir de caractersticas geomecnicas, atribuindo notas, por meio de diversos parmetros (geolgicos, mecnicos e geotcnicos), de forma a homogeneizar segmentos com o mesmo comportamento.

    Dentre as principais classificaes geomecnicas elaboradas, as de Bieniawski (1973, 1989) e Romana (1985) serviram de suporte para o

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    Avaliao do Perigo de Queda de Blocos em Rodovias Guilherme Jos Cunha Gomes & Frederico Garcia Sobreira

    desenvolvimento de classificaes aplicveis a taludes rochosos rodovirios. O RMR (Rock Mass Rating) proposto por Bieniawski (1973,1989) considera seis parmetros que so utilizados para classificar um macio rochoso: resistncia compresso uniaxial da rocha intacta; RQD (rock quality designation); espaamento das descontinuidades; condies das descontinuidades; condies de gua; e orientao das descontinuidades. O SMR (Slope Mass Rating) de Romana (1985) obtido a partir de um ajuste do RMR desenvolvido por Bieniawski, que acrescido por um termo fatorial dependente da relao talude descontinuidade e por um valor referente ao mtodo de escavao.

    O tamanho de blocos um indicador importante para a avaliao do macio rochoso, porm no uma tarefa simples, como exemplificado em Gomes et al. (2011 a). Esta dimenso determinada a partir do espaamento e persistncia das descontinuidades, bem como pelo nmero de famlias que delineiam potenciais blocos (ISRM, 1978). Palmstrm (1995) afirma que existem inmeras maneiras de dimensionamento de blocos num macio rochoso a partir das famlias de descontinuidades.

    De acordo com Gomes et al. (2011 b), caractersticas geomtricas e de trafegabilidade de rodovias tambm devem ser consideradas na avaliao do perigo de queda de blocos. Entre as caractersticas, o volume mdio dirio (VMD) representa o nmero mdio de veculos que percorre uma seo ou trecho de uma rodovia por dia (DNIT, 2006). A velocidade diretriz selecionada para fins de projeto da rodovia representa a maior velocidade com que determinado trecho pode ser percorrido em condies adequadas de segurana, mesmo com o pavimento molhado, sem a influncia do trfeg

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