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GEOTECNIA AMBIENTAL: Minerais, Solos e Comportamento Tecnológico

Prof. Décio Lima

Sumário 1 CONCEITUAÇÃO ........................................................................................................... 2

1.1 Solo ........................................................................................................................ 21.2 Rocha ..................................................................................................................... 31.3 Mineral .................................................................................................................... 3

2 PRINCIPAIS MINERAIS .................................................................................................. 42.1 Minerais silicosos .................................................................................................... 4

2.1.1 Barragem de concreto ......................................................................................... 42.2 Minerais micáceos ................................................................................................... 4

2.2.1 Comportamento tecnológico ................................................................................ 42.3 Água ....................................................................................................................... 5

2.3.1 Fórum de Bauru .................................................................................................. 62.4 Minerais argilosos ................................................................................................... 7

2.4.1 Principais características geotécnicas ................................................................. 72.4.2 Adensamento Natural .......................................................................................... 72.4.3 Variação de volume ............................................................................................. 92.4.4 Problema geotécnico: Talude .............................................................................. 92.4.5 Plasticidade .......................................................................................................112.4.6 Talude (camada de solo arenoso e uma camada de solo argiloso) .....................12

2.5 Grupo dos carbonatos ............................................................................................132.5.1 Características ...................................................................................................13

2.6 Grupo dos feldspatos .............................................................................................142.6.1 Ensaio de durabilidade .......................................................................................14

2.7 Grupo dos ferromagnesianos .................................................................................152.8 Gipsita ...................................................................................................................15

3 QUESTIONÁRIO ...........................................................................................................154 ESTRUTURAS GEOLÓGICAS ......................................................................................19

4.1 Conceito .................................................................................................................194.2 Principais estruturas geológicas .............................................................................19

4.2.1 Fraturas .............................................................................................................194.2.2 Contato ..............................................................................................................204.2.3 Falhas ................................................................................................................21

5 ROCHAS SEDIMENTARES ...........................................................................................285.1 Conceituação .........................................................................................................285.2 Gênese ..................................................................................................................28

5.2.1 1ª etapa: DESTRUIÇÃO DE MATERIAL PRÉ EXISTENTE ................................285.2.2 2ª etapa: TRANSPORTE ....................................................................................285.2.3 3ª etapa: SEDIMENTAÇÃO ................................................................................285.2.4 4ª etapa: DIAGÊNESE .......................................................................................29

5.3 Tipos de rochas sedimentares (quanto à origem) ...................................................295.4 Principais rochas sedimentares ..............................................................................305.5 Diferenciação entre rochas sedimentares (em laboratório) ......................................315.6 ROCHAS SEDIMENTARES COMO MATÉRIA PRIMA INDUSTRIAL .....................31

6 ESTRATIFICAÇÃO ........................................................................................................336.1 Conceituação .........................................................................................................336.2 Exemplos de aplicação ...........................................................................................33

7 O ESTUDO DOS MOVIMENTOS NATURAIS DE SOLO E ROCHA ...............................347.1 Considerações iniciais ............................................................................................347.2 Perfis naturais de encosta ......................................................................................357.3 Movimento natural de solo e rocha .........................................................................36

7.3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS NATURAS DE SOLO E ROCHA ...........377.3.2 Fundações de obras de arte em encostas com solo em rastejamento ................397.3.3 Solução adotada na Rodovia dos Imigrantes ......................................................40

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7.3.4 Corridas .............................................................................................................448 PROBLEMAS GEOTÉCNICOS ......................................................................................47

8.1 Taludes escavados em arenito ...............................................................................488.2 Talude escavado em local constituído de camadas de arenito (ou siltito) alternadas

com camadas silto-argilosas (argila expansiva) .............................................................................498.3 Barragem de Vaiont (Itália) .....................................................................................508.4 Problema de franja capilar em rodovias ..................................................................528.5 Taludes escavados em gnaisse ..............................................................................53

8.5.1 Gnaisse com pouca mica ...................................................................................538.5.2 Gnaisse com muita mica ....................................................................................54

8.6 Fundações diretas em mármore .............................................................................568.7 Morro do Cantagalo – Rio de Janeiro .....................................................................57

9 COMPARAÇÕES GEOTÉCNICAS ENTRE ANTICILNAL E SINCLINAL ........................589.1 Obras superficiais (como taludes) ...........................................................................59

9.1.1 Obras subterrâneas (como túneis) ......................................................................6010 BRECHA TECTÔNICA E MILONITO ..........................................................................62

1 CONCEITUAÇÃO

1.1 Solo Faixa (superficial) desagregada (é possível efetuar corte em solo sem

explosivos) de espessura e constituição variáveis, apresentando componentes sólidos (minerais e materiais orgânicos), líquidos (água) e gasosos

Exemplos de solo: Solos orgânicos – turfa, mangue. Solos inorgânicos – pedregulhos, arenoso, siltoso, argiloso, areno-argiloso,

silto-argiloso, arenoso, etc. OBS: tanto o solo orgânico quanto o solo inorgânico, quanto à origem, podem

ser classificados em: Residual ou Transportado

(ar), em proporções variáveis (fato que modifica sensivelmente as características tecnológicas do mesmo solo).

OBS: abaixo do solo temos a formação rochosa (também denominada embasamento rochoso ou maciço rochoso).

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Para obras de engenharia é importante conhecer o solo quanto à constituição e também quanto à origem (será visto futuramente).

1.2 Rocha Agregado natural de minerais de 1 ou mais espécies e que constitui uma

unidade bem definida (para corte temos necessidade de explosivos). Ex: Arenito – rocha sedimentar mecânica, constituída pelo mineral quartzo

(mineral silicoso) Basalto – rocha magmática extrusiva, constituída pelos minerais feldspatos e

piroxênio (minerais ferromagnesianos) OBS: existem rochas constituídas por matéria orgânica ou matéria vítrea. Ex: Coquina – rocha sedimentar orgânica constituída por conchas Meláfiro

a) Rochas magmáticas (ou ígneas):

– rocha magmática extrusiva vítrea (vidro vulcânico) As rochas podem ser agrupadas em:

a. Extrusivas (ex: meláfiro, basalto, felsito) b. Intrusivas (ex: granito, pegmatito, diabásio)

b) Rochas sedimentares: a. Mecânicas ou clásticas (ex: conglomerado, arenito, argilito) b. Químicas (ex: sílex, ágata, limonita) c. Orgânicas (ex: coquina, carvão natural)

c) Rochas metamórficas: a. Dinamotermais (ex: gnaisse, xisto, ardósia, quartzito micáceo) b. Termais (ex: mármore) c. Cataclásticas (ex: brecha tectônica, milonito)

1.3 Mineral Natural MINERAL qualquer substância Inorgânica Composição química e estruturas definidas *Pérola e petróleo não são minerais, pois são de origem orgânica. Ex: de minerais (já agrupados para a Engenharia)

Minerais silicosos (SiO2) Minerais argilosos Água (H2O) Grupo dos feldspatos Minerais micáceos

Grupo dos carbonatos Grupo dos ferromagnesianos

(inclusive óxidos de Ferro) Grupo da gipsita

Embora os minerais possam ocorrer na natureza de formas diferentes, interessam

para a engenharia: Como um grande conjunto de partículas desagregadas, constituindo Como um conjunto de partículas agregadas, constituindo

solos;

Isolados em grandes concentrações formando as rochas;

jazidas

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2 PRINCIPAIS MINERAIS

2.1 Minerais silicosos Constituído de sílica (SiO2). Ex: quartzo (mais comum), calcedônea e opala (mais raro). A calcedônia e a opala são reativas a álcalis

2.1.1 Barragem de concreto

. Areia – conjunto de minerais silicosos de 2 mm-0,02mm. Logo as partículas de

areia, podem ser quartzo e/ou calcedônea (raríssimo a presença de opala) Portanto, o conceito (antigo) de areia pura silicosa ser constituída de somente

quartzo está errado.

Barragem de concreto: (cimento Portland + Água + Agregado graúdo = britas de basalto +agregado miúdo = areia silicosa + etc.)

Se (areia silicosa) for constituída somente por partículas de quartzo não há

problemas, porém se apresentar 5% de partículas de calcedônea

O cimento Portland +água = pasta com álcalis; as partículas de calcedônea são atacadas quimicamente (reação bastante lenta) pelos álcalis resultando na formação de um gel esbranquiçado (gel de sílica de alcalino)

poderão surgir, após 5 a 7 anos, pequenas fissuras na barragem, isto porque:

Este gel apresenta afinidade com a água, isto é, incorpora e perde molécula de água com facilidade, com variação de volume ∆v = F (%água)

Esta variação de volume ∆v gera P (pressões dentro da estrutura de concreto), que atuando milhares de vezes, vão causando a “FADIGA” do concreto e o conseqüente surgimento de microfissuras.

Este tipo de problema geotécnico ocorreu em barragens da CESP e da CEMIG. Daí a importância da análise mineralógica das areias.

Para evitar este problema podemos:

a) Não utilizar areia com > 5% de calcedônia b) Utilizar cimento especial (com baixo teor de álcalis – 0,6% álcalis)

2.2 Minerais micáceos Os minerais micáceos são as micas e qualquer outro mineral laminar

2.2.1 Comportamento tecnológico Os minerais micáceos apresentam comportamento tecnológico semelhante a uma

resma de sulfite, isto é: a) Apresentam baixa Rc (Resistência ao cisalhamento) paralelamente às lâminas; b) Apresentam alta permeabilidade paralelamente às lâminas;

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Na natureza ocorre fenômeno idêntico. Podemos ter uma rocha (quartzito) com

faixas de minerais micáceos. Estas faixas representam faixas de baixa Rc, causando instabilidade no talude (possibilitando ocorrência de escorregamentos translacionais).

Mesmo que nada aconteça durante a execução da obra, acidentes poderão acontecer em épocas chuvosas, pois como os minerais micáceos apresentam alta permeabilidade paralelamente às lâminas, parte da água da chuva, irá se infiltrar e percolar pelas faixas de minerais micáceos exercendo as seguintes influências principais: Age como lubrificante, diminuindo o atrito, e reduzindo ainda mais, a já baixa

resistência ao cisalhamento; Exerce uma pequena força de arraste em direção ao talude (ver figura) (força de

percolação) Torna o material argiloso (que ocorre em pequena quantidade nessas faixas)

moldável, isto é, com a água, o material argiloso adquire características de plasticidade. Conseqüências: escorregamento translacional do talude

2.3 Água Em excesso a água é prejudicial às obras de engenharia, pois exerce as seguintes

influências principais: A. A água de escoamento superficial

1) Pode causar erosão superficial (formando ravinas, voçorocas) 2) Pode transportar e acumular partículas de solo e detritos vegetais em locais

inadequados, como argila (barro) em leitos rodoviários, solo e detritos em bueiros e etc.

B. Água de infiltração (água subterrânea) 1) Aumenta o γ natural (peso específico na tural) (“peso morto” do solo),

aumentando a instabilidade; 2) Diminui o atrito inter-granular (ação lubrificante) reduzindo a resistência ao

cisalhamento desse solo ou rocha 3) Em seu movimento pelo solo (ou rochas), a água exerce uma foca de

arraste (força de colação) que remove as partículas mais finas causando uma erosão interna

4) Como a água subterrânea possui gases dissolvidos, torna-se quimicamente ativa podendo:

;

Causar uma lenta decomposição de determinados minerais como feldspato

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Causar uma lenta dissolução de determinados minerais como carbonatos

Tornar-se agressiva a elementos estruturais enterrados nesse solo, como concreto.

5) Se o solo (ou rocha) possuir argila, a água ira transmitir características de

plasticidade tornando-a moldável e escorregadia. Se a argila for expansiva irá causar sua expansão (ver mineral argiloso)

6) Se a água subterrânea fizer parte de um lençol artesiano, irá exercer uma sub-pressão (↑↑) na obra.

2.3.1 Fórum de Bauru Acidente ocorrido durante os trabalhos de terraplanagem do FÓRUM DE BAURU

(1969), quando uma queda de bloco terroso do talude, soterrou operários, causando 4 mortes.

Causas: a) Corte vertical e sem escoramento executado em solo b) Solo areno-argiloso c) Obra em época de estiagem (3 meses sem chuva). Porém choveu a noite

inteira. A água modificou as características do solo do talude, instabilizando-o, pois:

Aumentou o γ natural (peso morto) Diminuiu a Rc, pois diminui o atrito entre as partículas do solo e

também transmitiu características de plasticidade do solo do talude d) Como a chuva havia saturado (“encharcado”) o solo da área de terraplanagem

estava com “poças d’água” dificultando o trabalho. Também estava “minando” no talude. Para eliminar estas dificuldades o mestre de obras iniciou a execução (aberturas) de valas de drenagem no pé do talude. Este fato foi um erro grave, pois, com a vala, foi aumentada a altura do talude (que já estava bastante instável). Além disso, os operários estavam no local mais perigoso no sopé (pé do talude) e, provocando vibrações

Conseqüência: queda de blocos terrosos Solução: escorregamento no talude.

(pois a escavação foi manual)

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2.4 Minerais argilosos São alumino-silicatos de K, Na, ou Ca, hidratados, de dimensões microscopias

(<0,002 mm) e de formato lamelar. São originadas pela decomposição química dos feldspatos.

2.4.1 Principais características geotécnicas I. É praticamente impermeável

II. O

(embora a água possa se infiltrar muito lentamente nos microporos de uma argila);

adensamento natural é muito lento

III. Característica de plasticidade – Tornando-se moldável e escorregadia

(adensamento=consolidação) demorando milhares de anos

IV. Característica de expansão das argilas quando hidratadas

2.4.2 Adensamento Natural

Como ficariam as obras após 10 anos

Logo, se a argila for mole, se construirmos sem cuidado, após 10 anos podemos

ter a obra abaixo do nível (Caso A), pois o peso da obra provoca um adensamento extra ou podemos ter a obra em nível mais elevado (Caso B), pois as fundações estão apoiadas em material adequado e a obra permanece no nível inicial e o solo adensa naturalmente.

Solução:

8

10 cm

Água drenada

Solo argiloso mole, espessura <25 m

Fluxo de água

a) Obras com fundação flutuante (como na cidade do México) No Brasil não temos edificações (flutuantes) com fundações flutuantes. Temos

rodovias flutuantes como as Rodovias do Imigrante, Piaçara-Guarujá, Rio-Santos nos trechos de mangue (serão vistos mais adiante)

b) Acelerar artificialmente o adensamento (que pode ser feito com pressão=peso e eliminação do excesso de água =drenagem subterrânea)

Em São Paulo a firma AOKI-GUARANTÃ tem obtido excelente resultado (conseguido obter > 85% do adensamento total) aplicando a seguinte técnica:

1. Regularização da superfície, como pequeno caimento (2%). 2. Execução da camada drenante de areia grossa

(espessura=15,20 cm) 3. Instalação de inúmeras fitas drenantes sintéticas (parecem fitas

de feltro) 4. Construção do aterro (com sobrecarga se o peso do aterro não for suficiente

para forçar a subida da água do solo argiloso para a camada drenante, através das fitas).

5. Retirada da sobrecarga e regularização da superfície do aterro 6. Edificação

Largura. = 10 cm Espessura = 0,28 cm Flexíveis Não entopem Não decompõem Boa resistência Fácil instalação

Sobrecarga

5

4

2

1

3

6

9

2.4.3 Variação de volume A argila sobre ΔV =f (%água) +água= expansão – água=contração Argilas expansivas: ΔV nítida Argilas não expansivas: ΔV muito pequeno Argilas expansivas= +expansivas = mantmorilonita (ΔV = 14 vezes) Brasil≈ até 6 vezes ΔV (expansão : exerce P=P (expansão) > 200Kg/cm²

2.4.4 Problema geotécnico: Talude

Ação atmosférica (isto é, o material junto ao talude : variação no teor de água)

Ação A

tmosférica

Devido à expansão quebra e cai

Camada rochosa adequada

Camada silto-argilosa (argila expansiva)

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TELA

GRAMPO

Aço

Arame (soldado nas extremidades)

Esta queda de detritos, com o correr do tempo vai originando um vazio (entrada) na

camada silto-argilosa, descalçando o material rochoso superior, (cuja instabilidade vai aumentando gradativamente)

Quando o descalçamento atingir o valor crítico (geralmente atingido após 3-5 anos)

ocorre a QUEDA DE BLOCOS ROCHOSOS que podem causar acidentes, principalmente em ferrovias.

Estabilização 1° Regularização do talude com explosivos 2° Instalar uma tela (tipo galinheiro ou alambrado) sobre a camada problema

fixando-a com grampos cimentados (chumbados) na camada rochosa adequada.

3º Lançar concreto projetado (com brita) ou argamassa projetada (sem brita) sobre

a tela.

Queda de detritos

Chuva Cerração Orvalho Umidade do ar

Calor solar Ventos

+ água

- água

A argila da camada silto argilosa = ΔV gerando pressão que provocam um “lasqueamento” (na (camada silto argilosa) junto ao talude, formando pequena fragmentação com forma de lascas (detritos) que caem (queda de detritos ou “em pastilhamento”).

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2.4.5 Plasticidade ARGILA adequada características de plasticidade com determinada quantidade de

água Moldável (mod. na forma) sem ruptura (escorregadia)

Plasticidade Liquidez

Água

Seca

Sólido

Grampo

Camada silto-argilosa (argila expansiva)

Tela

Argamassa ou concreto projetado

Grampo

12 Argilas plásticas : características de plasticidade (nítida) Argilas não plásticas: características de plasticidade (muito pequena) Argila com plasticidade:

lisa (escorregadia) (= graxa) Tem fluência plástica

2.4.6 Talude (camada de solo arenoso e uma camada de solo argiloso)

Se tivermos o talude da fig. (como em alguns trechos da Dutra), ele será estável

em época de estiagem. Porém com a estação chuvosa, ocorre o seguinte: como o material arenoso é permeável, uma parte da água da chuva irá se infiltrar no solo, atingindo o solo argiloso. Como o solo argiloso é quase impermeável, a quase totalidade irá percolar no contato (pelo material arenoso), indo “minar” no talude. Esta água irá exercer as seguintes influências:

a) Aumento o γ natural (“peso morto”) do material arenoso; b) Diminui a Rc, principalmente no contato; c) Exerce força de arraste em direção ao talude

Água que percola no contato

Argila plástica

Material arenoso

Água que penetra nos microporos da argila

Água que infiltra

Chuva

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CaCO3

Mineral = calcita

Rocha sedimentar = calcário

Rocha Metamórfica = mármore

Mineral = calcita

Rocha sedimentar = calcário

Rocha Metamórfica = mármore

Ca, Mg (CO3)2

Solo

Cavernas de dissolução Carbonato

Canais

Fundação

Uma fração pequena de água, irá penetrar lentamente nos micro poros do solo argiloso, transmitindo características de plasticidade (tornando esta faixa superior do solo argiloso moldável e escorregadio). Como conseqüência deste conjunto de influências, poderá ocorrer um

2.5 Grupo dos carbonatos

escorregamento do material arenoso

CO3 -2 O carbonato simples mas comum é o de Ca – CaCO3 O carbonato duplo mais comum é o de Ca e MgOs carbonatos podem ser encontrados na forma de minerais ou rochas, recebendo

denominações diferentes:

= Ca, Mg (CO3)2

2.5.1 Características Num local com uma formação rochosa carbonática, teremos o seguinte: como a

rocha formou-se há dezenas a centenas de milhões de anos, já sofreu a influência de, bilhões de chuvas.

A água da chuva é ligeiramente ácida

Desta forma, mesmo que o carbonato em si, seja de boa qualidade geotécnica, se a obra for executada sem adequada pesquisa, as fundações poderão ficar um pouco acima de uma caverna e consequentemente ocorrer um colapso da obra.

(pois contem gases dissolvidos, como o CO2). Esta água penetra na formação rochosa pelas fraturas e minúsculos poros, atacando-a quimicamente, dissolvendo lentamente o carbonato, originando canais e cavernas de dissolução na formação rochosa.

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2.6 Grupo dos feldspatos São alumino-silicatos de K, Na e/ou Ca O feldspato

2.6.1 Ensaio de durabilidade

é o mineral mais comum em rochas magmáticas. Entra também na constituição de algumas rochas metamórficas (como o gnaisse). Raramente é encontrado em rochas sedimentares.

Em rochas magmáticas e no gnaisse com pouca mica, o feldspato exerce função de material aglutinante (que agrega os componentes da rocha), sendo responsável pela RESISTÊNCIA da rocha (como o feldspato apresenta boas características geomecânicas, a resistência da rocha será elevada). PORÉM, o feldspato poderá ficar submetido a um lento ataque químico sofrendo uma decomposição química muito lenta. Logo sob a ação intemperismo (químico) o feldspato irá se decompondo muito lentamente em mineral argiloso (de características geotécnicas ruins) e, a resistência da rocha irá diminuindo muito lentamente.

Como a velocidade de decomposição de uma rocha não é constante (é muito

pequeno no início e vai aumentando à medida que a rocha vai sofrendo alteração – pois, à medida que se decompõe, aumenta a superfície de contato entre os minerais e os agentes químicos), o simples fato de a resistência da rocha ser maior que a pressão transmitida pela fundação da obra. (R>>P) não é suficiente para garantir a estabilidade, pois, se a rocha (embora com R>>P) estiver em estágio avançado de decomposição, a velocidade de DECOMPOSIÇÃO será alta e, durante a vida útil da obra, a Resistência da rocha poderá ficar igual ou menor que a pressão da obra.

Para verificar essa possibilidade, temos necessidade de fazer ENSAIO DE DURABILIDADE com amostras dessa rocha

Durabilidade

2° Pesar os corpos de provas obtemos o peso inicial (Pi) 3° Submeter metade dos corpos de provas ao ensaio de ruptura (resistência a

compressão axial). Obtemos o valor da resistência à ruptura (inicial) = Ri 4° Submeter a metade restante à:

30 ciclos de saturação em água por 48 horas 30 ciclos de secagem em estufa ventilada a 105°c, durante 24 horas. A ação intempérica é substituída em laboratório por estes 30 ciclos.

5° Após os 30 ciclos devemos:

: resistência ao intemperismo. O ensaio de durabilidade consiste em: 1° Obter n corpos de provas (c.p.) padronizados

a) Pesar os corpos de prova. Obtemos o Pf (peso final dos corpos de provas após a influência dos 30 ciclos)

b) Submeter os corpos de prova à ruptura obtemos Rf (resistência final após a influência dos 30 ciclos

6° Comparar o Pf com Pi e Rf com Ri

2d

d

15 Se as diferenças forem pequenas significa que a ação dos 30 ciclos quase não

modificou as características geotécnicas da rocha. Logo, sua durabilidade será alta. Caso contrário, a durabilidade será baixa e, após a execução da obra em pouco

tempo, o intemperismo irá diminuir sensivelmente a resistência da rocha, podendo trazer problemas. Mediante equações e/ou ábacos, determina a durabilidade da rocha.

2.7 Grupo dos ferromagnesianos Minerais com Fe e Mg como elementos componentes principais. São minerais de cor escura. Comportamento tecnológico

2.8 Gipsita

: idem feldspato (a única diferença é que com a ação intempérica; sofre lenta decomposição em LIMONITA (ferrugem natural) e um pouco de argila.

Sulfato de cálcio hidratado. Será estudada em ciência dos materiais (e materiais de construção)

3 QUESTIONÁRIO

1) O que se entendo por:

a) Solo b) Solo residual c) Solo transportado d) Solo coluvional (ou solo com coluviamento) e) Aluvião f) Solo orgânico g) Solo pedregulhoso h) Solo arenoso i) Solo siltoso j) Solo argiloso k) Solo areno-argiloso / Solo argilo-arenoso l) Turfa m) Mangue

2) Por que o material orgânico em decomposição piora as características tecnológicas de um solo?

3) Como podemos detectar a ocorrência de coluviamento? E como podemos determinar a sua velocidade? Descrever: a) O problema geotécnico que poderá ocorrer se as fundações de uma obra de arte

ficarem apoiadas em material rochoso adequado, porém com os pilares atravessando solo com coluviamento (como na Via Anchieta).

b) Como foi realizada a obra semelhante na rodovia do Imigrantes.

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4) Descrever como faria para construir um aterro rodoviário num local onde temos:

a) Caso A: turfa com espessura média de 2,5 m b) Caso B: turfa com espessura média de 4,0 m c) Caso C: mangue com espessura média de 30,0 m

5) O que é sensibilidade de argilas, amolgamento, argila viva (quick-clay? Descrever as causas que provocaram a corrida de terra na Vila Albertina – Campos do Jordão – SP

6) O que é capilaridade e franja capilar? Como devemos proceder para eliminar a influência da água capilar em rodovias? A capilaridade ocorre em que tipo de solos?

Fontes: Rodovias – Mecânica dos Solos para fins rodoviários Imigrantes – Revista Construção Pesada – 76 Revista A construção Resposta 4) Um aterro nunca deve ter como fundação um solo orgânico. Logo num trecho

com solo orgânico, devemos eliminá-lo (substituí-lo) totalmente ou parcialmente. Se a espessura do solo orgânico for pequena ou média (até= 5,0 m) a substituição

será total. Se a espessura do solo orgânico for grande a substituição será parcial A eliminação total do solo orgânico (espessura até 5,0 m) pode ser feita com

máquinas, com sobrecarga ou com explosivos. A) Espessura de 2,5 m: se o solo orgânico apresentar algum grau de consistência

(não for totalmente mole) possibilitando a entrada de máquinas, a eliminação do solo orgânico deverá ser com máquinas (escavadeiras e basculantes). Este processo é o mais seguro (pois, permite o controle visual da eliminação do solo orgânico) e, até espessura de 3,0 m é o método de menor custo.

Solo com coluviamento

Solo sem coluviamento

Sentido do movimento

Material rochoso adequado

17 Se o Solo Orgânico (S.O.) não possibilitar a entrada de máquinas, ou se espessura

de 3-5 m, o solo orgânico deverá ser expulso com sobrecarga ou com explosivos. B) Espessura de 4,0 m: o solo orgânico deve ser expulso com sobrecarga ou

explosivo. Inicialmente o aterro é constituído diretamente sobre o solo orgânico. O próprio

peso do aterro irá provocar a expulsão de parte do solo orgânico (por influência plástica)

Como o peso do aterro não foi suficiente para expulsar todo o solo orgânico, é

colocado um peso extra (sobrecarregado)-(sobrecarga) no aterro, para aumentar a pressão sobre o solo orgânico, causando a expulsão total do solo orgânico.

Desta forma o aterro ficará sobre o solo adequado. Após a expulsão do solo orgânico, a sobrecarga é retirada com trator de lâmina. A sobrecarga, geralmente, é o próprio solo utilizado no aterro.

Sobrecarga

Aterro projetado

Solo orgânico (S. O.)

Solo adequado FIGURA 1

7

3

4

Fluência plástica FIGURA 2

7 m

18 OBS: As maiores dificuldades desta técnica são: 1° Necessidade de equipe especializada e; 2° Possibilidade de permanência de Bolsões (lentes) de solo orgânico sob o aterro.

E, não existe meio de eliminar esta possibilidade. No caso de bolsões remanescentes de solo orgânico, após algum tempo (geralmente 2 a 5 anos) ocorrerão problemas no aterro.

*Outro método para expulsar o solo orgânico é a utilização de explosivos, que

consiste no seguinte: -Inicialmente... (repetir o processo B) -São feitos furos de sondagem verticais no aterro e instalados explosivos no solo

orgânico. O número de fileiras de explosivos depende das dimensões da obra. Geralmente são suficientes 5 fileiras:

1 no eixo da rodovia 1 em cada crista (borda) 1 em cada pé do aterro

Os explosivos são acoplados à espoletas de retardo, de modo que, quando o

detonador é acionado, o explosivo central detona uma fração de segundo antes dos explosivos ao seu redor e assim sucessivamente. A pressão dos gases da explosão vai expulsar o solo orgânico sob o aterro (e não pode prejudicar o aterro)

Após a expulsão do solo orgânico, a superfície do aterro é regularizada e feita a pavimentação.

OBS: As maiores dificuldades desta técnica são as mesmas da sobrecarga (ver sobrecarga). A firma que utiliza este procedimento (explosivos) é a THEMAG

*Rochas sedimentares: toda parte do livro do Nariaqui

Furos de sondagem

Explosivos

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4 ESTRUTURAS GEOLÓGICAS

4.1 Conceito Estruturas geológicas: são feições de maior grandeza existentes em maciços

rochosos. Ex: sistema de fraturas (num corte rodoviário ou numa pedreira, o sistema de fratura é uma feição facilmente observável, podendo ser vista até de uma certa distância. Logo, é uma estrutura geológica)

OBS: As feições de menor grandeza (como formato dos minerais que constitui uma rocha) são denominadas textura.

4.2 Principais estruturas geológicas A) Estruturas que ocorrem em qualquer tipo de rocha: A.1. FRATURAS (juntas, fissuras ou diaclases) A.2. CONTATO A.3. FALHA B) Estruturas que ocorrem somente num determinado tipo de rocha B.1. VESÍCULA e AMÍDAGDALAS: somente em rocha magmática extrusiva B.2. ESTRATIFICAÇÃO: somente em rochas sedimentares B.3. FOLIAÇÃO: somente em rochas metamórficas. B.4. DOBRA: somente em rochas metamórficas.

4.2.1 Fraturas São quebras com direções aproximadamente regulares, que ocorreu nos maciços

rochosos. Ex: o granito possui um sistema de fraturamento cúbico (2 direções de

fraturamentos aproximadamente verticais e ortogonais entre si e 1 direção de fraturamento aproximadamente horizontal). Logo, uma formação granítica está “quebrada” em blocos cúbicos

Influências geotécnicas das fraturas 1ª Diminui a resistência da formação rochosa, pois, causa a compartimentação do

maciço rochoso, isto é, a formação irá comportar-se como um conjunto de blocos superpostos (e não como uma formação maciça).

2ª Torna permeável a formação rochosa, possibilitando a percolação d’água. Esta água irá exercer as seguintes influências:

a) diminui o atrito entre os blocos (age como “lubrificante”) reduzindo mais o valor da resistência de cisalhamento.

20

b) ataca quimicamente as paredes dos blocos, causando uma lenta decomposição, formando uma película argilosa;

c) transmite características de plasticidade à esta película argilosa; d) causa uma lenta erosão, alargando gradualmente a fratura; e) pequena força de arraste (força de percolação); f) em condição de artesianismo, exerce uma sub-pressão (pressão vertical para

cima) OBS: por tornar permeável a formação rochosa, poderá ocorrer a fuga da água de

reservatórios que estejam sobre as rochas fraturadas. Ex: Ver talude escavado em gnaisse com pouca mica Ver morro do Cantagalo no Rio: problema processo de estabilização

Combate às influências das fraturas 1. Injeção de substâncias aglutinantes (cimento, argamassa,

química) 2. Tirantes: fixação de blocos (Morro do Cantagalo) 3. Drenagens

4.2.2 Contato O contato é a superfície de separação de formações rochosas (incluindo solos) de

idades diferentes

Sub-pressão alivia o peso da barragem

Peso

Fraturas

21

Influência tecnológica Por tratar-se de uma descontinuidade, um contato permite a percolação da água e

também diminui a resistência ao cisalhamento. Ex: obra como um túnel: ao atingir o trecho problema do contato, a escavação (e

escoramento) irá exigir maiores cuidados pois: a) teremos intensa infiltração de água (pois o xisto é permeável e o granito não) b) teremos materiais menos resistentes (mais decompostos)

4.2.3 Falhas São rupturas com deslocamento brusco das massas rochosas da crosta terrestre

Falha

Granito Xisto

Água

Solo

Arenito

Basalto 2

Basalto 1

Contatos

22 OBS: a superfície de ruptura poderá estar em qualquer posição e o deslocamento

brusco também poderá ter ocorrido em qualquer direção e sentido

Elementos de uma falha (principais elementos)

a) Plano de falha: superfície de ruptura e deslocamento b) Linha de falha: linha resultante da intersecção do Plano de Falha com a

superfície topográfica c) Direção de falha: linha resultante da interseção do Plano de Falha com um

plano horizontal d) Mergulho: ângulo formado entre o Plano de Falha e o plano horizontal e) Rejeito: é a medida do deslocamento (AA’) OBS: ao longo do Plano de Falha, em virtude do atrito de deslocamento temos a

formação de brecha tectônica e/ou milonito

Tipos de falhas

(recapitular definição e formação de rochas metamórficas).

Junto ao plano de falha, em virtude da pressão, as rochas sofrem um sistema de fraturamento paralelamente ao plano de falha.

Existem muitos tipos de falhas. Citaremos apenas:

ά

Direção da falha

Plano de Falha

Plano horizontal

ά = ângulo de mergulho

𝑨𝑨𝑨𝑨’�� = Rejeito

A

A’

23

Influências geotécnicas O trecho problema de um plano de falha permite a percolação de água. Como além

do plano de falha, temos o sistema de fraturamento paralelo ao plano de falha, o fluxo de água poderá ser muito elevado.

Túnel Túnel que atinge perpendicularmente um plano de falha com intensa percolação de

água (um verdadeiro rio subterrâneo) com vazão de 500m³/h. Neste caso, o túnel vai agir como um dreno e as águas irão invadi-lo,

impossibilitando o prosseguimento normal da escavação.

Túnel

P.F.

Fluxo antes Fluxo depois

HORST Serra da Mantiqueira

Rio Paraíba Serra do mar

A) Falha normal

B) Falha inversa C) Falha vertical D) Falha horizontal

E) Sistema de falhas: conjunto de falhas dispostas regularmente como sistema de falhas, citaremos apenas as falhas escalonadas (Horst e Graben)

GRABEN

24

Como executar o túnel? SOLUÇÃO 1° Construir um tampão de concreto para impedir a infiltração no túnel; 2° Com sonda rotativa à diamante, executar furos dispostos conicamente, com o

vértice do cone voltado para o emboquei.

3° Através dos furos, injetar cimento (ou argamassa) sob pressão, que irá penetrar

nas descontinuidades, agregando e impermeabilizando o trecho; 4°Escavar o túnel no trecho consolidado

5° Repetir 2°, 3° e 4° até atravessar todo o trecho problema

Fraturamento

P. F. Trecho consolidado Trecho

consolidado

Tampão de concreto

Furos Sistema de fraturamento

P. F.

Furos

Tampão

25

OBS: No caso da necessidade de escavar 1 túnel através de um trecho de material

decomposto e/ou desagregado teremos que aplicar a mesma técnica (injeção cônica de cimento)

INFLUÊNCIAS GEOTÉCNICAS DAS FRATURAS A. Infiltração de água B. Menor resistência ao cisalhamento: por ser uma descontinuidade, o plano de

falha, será uma superfície de baixa resistência ao cisalhamento

*Com a pressão da obra ocorre a instabilidade

C. Rochas mais fraturadas e mais decompostas Como durante o deslocamento brusco dos blocos (durante o falhamento) o atrito é

intenso, além da formação do milonito (ou brecha tectônica), ocorre um fraturamento das rochas próximas ao plano de falha. Logo, no trecho-problema do ponto de falha as rochas estão intensamente fraturadas (estão compartimentadas)

E, como a água vai percolar pelas fraturas, este material rochoso compartimentado sofre ação química, ficando com maior grau de decomposição.

Conclusão: no trecho-problema do ponto de falha, as rochas estão mais fraturadas

e mais decompostas, tornando maior a instabilidade.

D. As rochas adjacentes ao Ponto de Falha poderão ser iguais ou totalmente diferentes Como no falhamento ocorre a movimentação dos blocos, as rochas adjacentes ao

Ponto de Falha poderão ser iguais ou totalmente diferentes. Logo a pesquisa precisa ser detalhada.

P. F.

Talude (estável)

P. F. Trecho consolidado

26

OBS: se a falha for recente, além dos problemas já vistos, ocorre a possibilidade da

REATIVAÇÃO (nova movimentação pelo mesmo ponto de falha). E, não existe técnica para prever quando, como e a intensidade de nova movimentação.

Logo, em áreas com FALHAS RECENTES, não devemos construir obras importantes (como barragens, túneis, usinas nucleares, etc.).

COMO DETECTAR PLANOS DE FALHA No caso da área da obra ser grande a determinação da existência (ou não) de

Ponto de Falha é feita da seguinte maneira: 1° Observar o conjunto de fotografias aéreas de toda área, e estereoscópios de

espelho, assinalando as evidências indicativas de falhas. OBS: evidências indicativas são feições que indicam possibilidade de ser falhas

(pode ser falha ou não). As principais evidências indicativas são: Mudança brusca no relevo Mudança brusca na litologia Mudança brusca na vegetação Mudança brusca no sistema de drenagem Etc.

As evidências indicativas possibilitam, através do estudo de fotos aéreas em

gabinete, selecionar áreas para pesquisa detalhada de campo. 2° Enviar equipes de pesquisa de campo, para os locais com evidências

indicativas; 3° Nestes locais, as equipes deverão verificar se existe FALHA ou não. Isto é feito pesquisando a presença (ou ausência) de evidências decisivas ou

falhas. OBS: Evidências decisivas são feições que comprovam a existência de falha. São

as seguintes: a) presença de brecha tectônica ou milonito (recapitular rochas metamórficas); b) superfície com “estrias” e escalonamento (pequenas irregularidades em

degraus)

Escalonamento

Estrias

Rocha A Rocha A

PF

Rocha A Rocha B

PF

27

c) fraturamento paralelos (conforme figura) d) camadas deslocados (com encurvamento) conforme a figura

e) anomalias (deslocamentos) no PERFIL DE EQUILIBRIO

4°Detectada uma evidência decisiva, a equipe deverá estudar com cuidado a falha

(se é recente ou antiga; a posição do PF; o rejeito, etc.) 5° Relatório

P. F. P. F.

Antigo perfil

Perfil deslocado

P. F.

Fraturamento paralelo

P. F.

28

5 ROCHAS SEDIMENTARES

5.1 Conceituação Rochas sedimentares: são aquelas formadas pela acumulação (e

consolidação) de materiais resultantes da destruição de materiais rochosos (solos e/ou rochas) ou de matéria orgânica, através da ação de agentes externos. Exemplos: conglomerados, arenito, argilito, calcário, coquina.

5.2 Gênese Para a formação de uma rocha sedimentar, de modo geral, são necessárias 4

etapas: destruição de material pré existente; transporte dos materiais resultantes desta destruição; deposição dos mesmos e, agregação destes fragmentos.

5.2.1 1ª etapa: DESTRUIÇÃO DE MATERIAL PRÉ EXISTENTE A. No caso do material pré-existente ser material rochoso, a destruição (total

ou parcial) é causada por agentes externos, através da ação de intemperismo e da erosão.

B. No caso do material pré-existente tratar-se de matéria orgânica, de modo geral, a destruição é pela mortalidade

5.2.2 2ª etapa: TRANSPORTE O material resultante da destruição de materiais rochosos (ou da morte de

matéria orgânica) irá sofrer um transporte através de agentes externos (principalmente água e vento). Esse transporte poderá ser mecânico ou químico.

Será mecânico quando as partículas em questão forem removidas no estado sólido, sem sofrer alteração em suas propriedades químicas. Ex: pedregulhos sendo transportados por rios.

Será químico quando os materiais sofrerem dissolução, sendo transportadas dissolvidas. Ex: calcário dissolvido, transportado na forma de solução de bicarbonato de cálcio.

OBS: Podemos perceber que o vento sempre exercerá transporte mecânico

enquanto a água poderá efetuar os dois tipos de transporte: mecânico e o químico No transporte mecânico, as partículas menores (considerando-as todas de

mesma densidade) são levadas à distâncias maiores. Assim, quando o rio desemboca no mar, as partículas maiores acumulam-se na borda continental, enquanto as finas são levadas à maiores distâncias. Quanto maior a velocidade do agente transportador, maiores poderão ser as dimensões das partículas transportadas.

5.2.3 3ª etapa: SEDIMENTAÇÃO Vimos que, as partículas provenientes da destruição (etapa 1) podem ser

transportadas mecanicamente (estado sólido) ou quimicamente (em solução) (etapa 2).

As partículas sólidas (transporte mecânico) sofrem sedimentação por

decantação, quando ocorre uma diminuição na velocidade do agente transportador.

29

OBS: 1) O conjunto de fragmentos transportados mecanicamente e

acumulados por decantação, constitui os SEDIMENTOS; 2) As áreas onde se processam as deposições são denominadas

BACIAS DE SEDIMENTAÇÃO que podem estar localizadas no mar (bacias oceânicas) ou no continente (bacias continentais lacustres e bacias continentais subáreas).

Os materiais transportados quimicamente (em solução) são depositados

quimicamente por precipitação como conseqüência direta das mudanças nas condições físico-químicas do meio ou, indiretamente, pela atividade vital de organismos.

OBS: a precipitação química forma diretamente as ROCHAS SEDIMENTARES

QUÍMICAS, uma vez que, os produtos de tal precipitação forma um conjunto consolidado. Ex: sílex, ágata, estalactites.

5.2.4 4ª etapa: DIAGÊNESE Diagênese ou consolidação é o conjunto de processos que atua após a decantação

dos fragmentos, transformando-os num conjunto agregado= ROCHA SEDIMENTAR. A consolidação poderá se processar de maneiras diferentes. Citaremos apenas a

compactação e a cimentação (que são os que apresentam interesse para a engenharia).

A. COMPACTAÇÃO: é a consolidação do sedimento provocada pela pressão (peso dos sedimentos depositados superiormente) que irá ocasionar a aproximação dos fragmentos, tornando-os um conjunto coeso. OBS: Quando o pedreiro, ao escavar o solo para construção do baldrame de uma residência, aplica no solo golpes com um socador, está provocando uma compactação artificial.

B. CIMENTAÇÃO: é a consolidação do sedimento causada pela infiltração de substância aglutinante natural nos poros. As substâncias cimentantes naturais mais conhecidas são: carbonatos (calcário), sílica, argila e limonita.

OBS: De modo geral, na diagênese atuam ambos processos (compactação e cimentação) juntos. Ex: na formação do conglomerado, a consolidação dos pedregulhos é causada pela cimentação e pela compactação (embora predomine a cimentação)

5.3 Tipos de rochas sedimentares (quanto à origem) Quanto a sua origem, as rochas sedimentares podem ser subdivididas em 3

grandes grupos à saber: A. Rochas sedimentares MECÂNICAS ou CLÁSTICAS: são aquelas formadas por

fragmentos transportados e depositados mecanicamente. Ex: conglomerado, arenito, siltito, argilito, folhelho.

B. Rochas sedimentares QUÍMICAS: são aquelas formadas pela precipitação química de materiais transportados em solução. Ex: calcário químico, estalactite, sílex, ágata, limonita.

C. Rochas sedimentares ORGÂNICAS: são aquelas formadas através da atividade de organismos ou pela acumulação de restos de matéria orgânica. Ex: coquina (rocha formada predominantemente de conchas), carvão, recifes de coral.

30

5.4 Principais rochas sedimentares

1. Conglomerado: rocha sedimentar mecânica, constituída por fragmentos arredondados predominantemente maiores que 2mm (pedregulhos, seixos, cascalhos), aglutinados por substância cimentante natural.

OBS:

a) Geralmente, os pedregulhos são de sílica (quartzo, seixos, ágata) em virtude de sua elevada resistência à erosão e ao ataque químico. As vezes, temos conglomerado onde os seixos são de outra constituição, tais como, pelotas de argila.

b) A substância cimentante natural mais comum é calcário, argila, sílica ou limonita (podendo ser apenas um deles ou uma mistura de dois ou mais)

2. Brecha sedimentar: idem conglomerado, somente que os fragmentos são angulosos, demonstrando pequeno transporte. Seu comportamento tecnológico é semelhante ao de conglomerados, porém, são difíceis de serem encontrados.

3. Arenito: rocha sedimentar mecânica, constituída por partículas arredondadas de sílica, cujo tamanho varia de 2 mm à 0,06 mm.

OBS: Na natureza, é rara a ocorrência de um arenito puro. Geralmente apresenta

impurezas (de argila, de calcário, etc.). 4. Siltito: rocha sedimentar mecânica, constituída por partículas arredondadas de

sílica, cujo tamanho varia de 0,06 mm à 0,002mm. (é um arenito de granulação extremamente fina). É rara a ocorrência de siltito puro Geralmente apresenta impurezas de argila e/ou carbonatos.

5. Argilito: rocha sedimentar mecânica, constituída por argilominerais laminares menores que 0,002 mm.

6. Folhelho: é o argilito nitidamente estratificado. 7. Calcário: é a rocha sedimentar (geralmente química ou orgânica) constituída de

carbonato de cálcio (calcita) OBS: O calcário químico praticamente não se forma no mar em virtude de sua

insolubilidade em águas temperadas e quentes que, provocam a sua precipitação entes de chegar à costa e também, pelo fato de ser rapidamente incorporado pelos seres vivos de ambos reinos para a formação de esqueletos e conchas. Em águas agitadas, a precipitação é favorecida (em virtude do desprendimento de CO2).

8. Dolomita: rocha sedimentar (geralmente química ou orgânica) constituída de

carbonato de cálcio e de magnésio (dolomita). 9. Limonita: rocha sedimentar (geralmente química ou orgânica) constituída por

óxido de ferro hidratado (é ferrugem natural precipitada). 10. Sílex: rocha sedimentar química constituída por sílica microcristalina. 11. Ágata: é o sílex nitidamente estratificado. 12. Coquina: rocha sedimentar orgânica, formada pela deposição e consolidação de

conchas. 13. Gipsita: rocha sedimentar química, constituída por sulfato de cálcio hidratado.

31

5.5 Diferenciação entre rochas sedimentares (em laboratório) 1. Conglomerado: facilmente identificável em virtude da presença de pedregulhos. 2. Arenito: apresenta dureza alta (risca o vidro), são ásperas ao tato e não efervesce

com ácidos. As partículas são maiores que 0,06mm. 3. Siltito: apresenta características semelhantes ao do arenito, porém, suas

partículas são mais finas (de 0,06 mm à 0,002 mm). 4. Argilito: são lisas ao tato, dureza baixa (riscadas pela unha), exala cheiro de

moringa nova quando molhadas e seu pó torna-se moldável com certo teor de água. Não são estratificadas. Quando estratificadas é denominado folhelho.

5. Calcário: apresenta nítida efervescência com ácidos, dureza média (não é riscada pela unha e não risca o vidro). Quando pura, não exala cheiro de moringa nova ao ser molhada. Porém, se apresentar argila em sua constituição, irá apresentar esta característica.

OBS: quando a rocha apresentar aproximadamente metade de argila (e a outra metade de calcário) será denominada MARGA 6. Dolomita: a única diferença com o calcário é que a efervescência com ácidos será

fraca. A reação será nítida apenas quando gotejamos ácido no pó. 7. Limonita: apresenta traço acastanhado (castanho amarelado à castanho

avermelhado) e peso específico superior à 3 g/cm³. 8. Sílex: apresenta dureza altíssima (não é riscável com canivete), sendo lisas ao

tato, e aspecto homogêneo. Quando estratificado, será denominado ágata. 9. Coquina: facilmente identificável em virtude da presença de conchas. 10. Gipsita: dureza não alta (não risca o vidro), sendo solúvel em ácido concentrado. Exercício: Como podemos diferenciar:

a) um arenito de um siltito e de um argilito? 1. Se atritarmos a rocha sobre uma placa de vidro, a única que não irá

riscar o vidro será o argilito. 2. Das amostras que riscaram o vidro, a que apresentar granulometria

menor partículas inferiores à 0,06 mm será o argilito. A outra será o arenito.

b) um arenito de uma dolomita e de um calcário?

1. Gotejamos ácido clorídrico diluído nas amostras. A única que não apresentar reação visível será o arenito.

2. Aquela que apresentar nítida eferverescência será o calcário. A de fraca efervescência será a dolomita.

c) um folhelho de um argilito e de uma ágata? 1. observar a presença de estratificação. A única que for homogênea, será

o argilito. 2. Tentar riscar o vidro. Aquela que não riscar será o folhelho. A que cortar

o vidro será a ágata.

5.6 ROCHAS SEDIMENTARES COMO MATÉRIA PRIMA INDUSTRIAL Várias rochas sedimentares são extraídas para servirem como matéria prima

industrial. Por exemplo: O calcário serve de matéria prima na produção de cal e cimento. Pode também ser

utilizado no corretivo de solos agrícolas (calagem do solo).

32 O argilito é utilizado na industrialização do cimento, bem como a gipsita

a) Por que o cimento Portland é esverdeado?

(que serve também como matéria prima para gesso)

OBS: procurar leituras à respeito da industrialização do cimento e verificar:

b) O que é cimento clinquer? Qual (ais) a função (ões) da gipsita no cimento? c) O que é cimento refratário? Qual a diferença de constituição em relação ao

cimento comum? Quais são os matérias primas utilizadas na fabricação do cimento refratário?

d) Quais são as vantagens de se proteger a parte interna de uma churrasqueira (local do fogo) com cimento refratário?

33

6 ESTRATIFICAÇÃO

6.1 Conceituação Estratificação é um aspecto estrutural que só ocorre em rochas sedimentares e

que consiste na disposição paralela ou subparalela que tomam as camadas ao se acumularem para formarem as rochas.

Estratificação pode ser causada por: Diferença na constituição de estratos Diferença granulométrica entre um aporte e outro material depositado provocada

pela decantação diferencial. Diferença de coloração, etc. Estratificação

Por planos de estratificação entende-se as superfícies que separam as diversas

camadas num depósito sedimentar.

6.2 Exemplos de aplicação A importância da estratificação é assunto a ser estudado detalhadamente na

Mecânica dos Solos. Porém, apenas para ilustração podemos citar que os planos de estratificação servem como planos preferenciais limitadores (geralmente) de percolação da água e também, a resistência ao cisalhamento é menor nos planos.

Se a estratificação é provocada por diferença litológica (camadas de materiais diferentes) há necessidade do estudo de cada camada, pois, a argila tem propriedades totalmente antagônicas do arenito, e podemos ter casos de arenitos e argilas intercalados (ver argilominerais)

Já no caso da bacia reservatório de uma barragem ser construída em local de

rochas estratificadas de granulometrias diferentes, temos de fazer uma impermeabilização (por exemplo, com injeções de cimento) nas faixas de granulometria maior para evitar a intensa percolação de água que irá ocorrer através desta camada de alta permeabilidade (FUGA D’ÁGUA) que poderá impedir o enchimento da bacia reservatório

Calcário

Argilito

Arenito

Constituição GRANULOMETRIA

34

7 O ESTUDO DOS MOVIMENTOS NATURAIS DE SOLO E ROCHA

7.1 Considerações iniciais Sob o nome genérico de TALUDES compreende-se quaisquer superfícies

inclinadas que limitam um maciço de terra, de rocha ou de terra e rocha. Podem ser naturais (caso de encostas) ou artificiais (caso de cortes e aterros). A figura ao lado mostra a terminologia usualmente adotada. Pela própria definição, percebemos que a estabilidade de taludes depende de uma série de fatores desde a constituição geológica até os agentes perturbadores, tais como: estruturas geológicas, estado de alteração, vegetação, pluviosidade, modificações do equilíbrio pela execução de obras de engenharia, etc. Tornando sua análise, da maior complexidade, abrindo amplos horizontes para especialistas de Geologia, de Engenharia, Mecânica dos Solos e Mecânica das Rochas.

ALT

UR

A

COROAMENTO OU CRISTA

TALUDE

CORPO DO TALUDE

ÂNGULO DE INCLINAÇÃO

TERRENO DE FUNDAÇÃO

PÉ

A

P

R

P2

P1

Escoamento de uma represa através de uma formação permeável: P) afloramento da rocha porosa na área ser inundada; P1) Afloramento em nível mais baixo da mesma rocha porosa em um vale adjacente; P2) direção hipotética de P; R) represa; A – nível da água.

35 Quanto à importância dos estudos dos movimentos naturais de solo e rocha basta

atentar para os numerosos acidentes: ocorridos, iminentes ou receados, em todas as épocas e em todas as partes do mundo.

Analisando de maneira geral, constituem causas dos movimentos naturais de solo

e rocha, o “aumento” de peso do talude (pela saturação dos materiais terroso pela chuva, bem como pelas cargas aplicadas) e, a diminuição da resistência ao cisalhamento do material (pelo excesso de umidade que causa o aumento da pressão neutra e consequente diminuição da resistência ao cisalhamento e também, por outras influências da água de infiltração, tais como: força de percolação; transmissão de características de plasticidade à materiais argilosos; liquefação instantânea de solos arenosos finos à siltosos, etc.) Também, escavação próxima ao pé do talude para a implantação de uma obra e vibrações provocadas por equipamentos afetam a estabilidade de taludes. Desmatamentos costumam favorecer a instabilidade do talude.

7.2 Perfis naturais de encosta Os perfis naturais de encostas apresentam geralmente um segmento superior

convexo para o céu, um segmento linear e, um segmento inferior côncavo (Figura) no entanto, em alguns casos, o segmento intermediário linear poderá estar ausente (Figura) Também, se uma escarpa interromper o perfil, teremos um segmento adicional entre o trecho convexo (superior) e o trecho linear (intermediário) (figura). Neste caso, o segmento linear (que fica abaixo da face da escarpa, geralmente é um talus.

O TRECHO CONVEXO, situado no topo da encosta, tem como característica a

formação de solo de espessura grande e uniforme. O processo dominante neste trecho é o rastejamento (rastejo). No entanto, se ocorrer descalçamento de sua base, devido à rupturas no trecho linear situado logo abaixo, poderão ocorrer escorregamentos rotacionais raros.

Ponto de inflexão

Côncavo

Convexo

Côncavo

Convexo

Reto

Reto

Côncavo

Convexo

36 O TRECHO LINEAR, situado logo abaixo de trecho convexo (no caso geral), é

caracterizado pela pequena espessura do solo. Os escorregamentos naturais são mais freqüentes por causa da grande declividade, o que impede a formação de solos mais espessos. O material rompido é depositado no trecho côncavo, situado no pé da encosta.

O TRECHO CÔNCAVO apresenta solo de espessura grande, constituído de

materiais rompidos, provenientes de escorregamentos dos trechos convexo e linear. Logo, este solo é caracterizado por apresentar equilíbrio instável, sendo bastante sensível à qualquer modificação nas suas condições de geometria e captação de água.

A análise das características de cada trecho do perfil natural de uma encosta,

permite concluir que, a abertura de um talude de corte terá comportamento diferente em cada trecho.

No trecho convexo, poderá ocorrer escorregamento rotacionais; no trecho linear,

escorregamentos translacionais; no trecho côncavo, dependendo como é feito o corte, poderá haver mobilização geral do depósito detrítico, geralmente de grandes dimensões.

7.3 Movimento natural de solo e rocha

M. N. S. R.: é todo e qualquer movimento coletivo descendente de materiais terrosos e/ou rochosos que ocorreu na proximidade da superfície.

Seu estudo, teve sua importância evidenciada, especialmente nas 3 últimas

décadas, com o advento das rodovias de alta classe e barragens de grande porte. Em rodovias, por exemplo, para obter rampas suaves e curvas de grande raio, tornaram-se necessários cortes profundos (interceptando solos, rochas e nível d’água) aterros de grandes proporções, bem como colossais obras de arte. Como conseqüência, os taludes foram tornando cada vez maiores e mais verticais, exigindo maior conhecimento para evitar os Movimentos Naturais do Solo e Rocha.

Trecho côncavo

Trecho linear

Ruptura positiva de declive

Trecho convexo

Depósito detríticos

Evolução – Escorregamentos mais frequentes

Grande espessura de escorregamento

Ruptura negativa

37 Uma classificação universal dos movimentos coletivos de solo e rocha INEXISTE,

face à complexidade do fenômeno e da diversidade de enfoques à respeito. Adotaremos a publicada por Guidicini e Nieble em 1976 por considerá-la a mais atual e condizente com as condições brasileiras

7.3.1 CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS NATURAS DE SOLO E ROCHA

𝐴𝐴.𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑨𝑨𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬

⎩⎪⎨

⎪⎧

𝐴𝐴. 1) 𝑅𝑅𝐴𝐴𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅

𝐴𝐴. 2) 𝐶𝐶𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝑅𝐶𝐶𝐶𝐶𝐴𝐴𝑅𝑅�

𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑎𝑎𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑙𝑙𝑡𝑡𝑙𝑙𝑡𝑡

𝑡𝑡𝑎𝑎𝑡𝑡𝑙𝑙𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎ℎ𝑡𝑡 𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡

��

𝐵𝐵.𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑨𝑨𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬

⎩⎪⎪⎨

⎪⎪⎧

𝐵𝐵. 1) 𝑅𝑅𝐸𝐸𝑎𝑎𝐸𝐸𝑡𝑡. 𝐸𝐸𝑜𝑜 𝐶𝐶𝑑𝑑𝐸𝐸𝑙𝑙𝑎𝑎𝐷𝐷𝑡𝑡𝑙𝑙𝑑𝑑𝑎𝑎𝑡𝑡𝐸𝐸 𝑅𝑅𝐸𝐸𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝐸𝐸𝑎𝑎𝑡𝑡𝑙𝑙

𝐵𝐵. 2) 𝑅𝑅𝐸𝐸𝑎𝑎𝐸𝐸𝑡𝑡. 𝐸𝐸𝑜𝑜 𝐶𝐶𝑑𝑑𝐸𝐸𝑙𝑙𝑎𝑎𝐷𝐷𝑡𝑡𝑙𝑙𝑑𝑑𝑎𝑎𝑡𝑡𝐸𝐸 𝑅𝑅𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝐸𝐸𝑙𝑙𝑡𝑡𝑎𝑎𝑎𝑎𝐸𝐸𝑎𝑎𝑡𝑡𝑙𝑙 �

𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑡𝑡𝐸𝐸𝑎𝑎ℎ𝑡𝑡𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐸𝐸𝐸𝐸𝑙𝑙𝐸𝐸

𝑑𝑑𝑑𝑑 𝐸𝐸𝐸𝐸𝑙𝑙𝐸𝐸 𝑑𝑑 𝑡𝑡𝐸𝐸𝑎𝑎ℎ𝑡𝑡𝑡𝑡𝑑𝑑𝑙𝑙𝐸𝐸𝑎𝑎𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑡𝑡𝑑𝑑

�

𝐵𝐵. 3) 𝑄𝑄𝑜𝑜𝑑𝑑𝑑𝑑𝑡𝑡 �𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑏𝑏𝑙𝑙𝐸𝐸𝑎𝑎𝐸𝐸𝐸𝐸 (𝑡𝑡𝐸𝐸𝑎𝑎ℎ𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸 𝐸𝐸𝑜𝑜 𝑡𝑡𝑑𝑑𝑡𝑡𝑡𝑡𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸𝐸)𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑑𝑑𝑑𝑑𝑡𝑡𝑡𝑡𝑎𝑎𝑡𝑡𝐸𝐸𝐸𝐸

�

�

𝐶𝐶.𝑬𝑬𝑬𝑬𝑴𝑴𝑴𝑴𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬 𝑴𝑴𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑴𝑴𝑬𝑬𝑨𝑨𝑴𝑴𝑬𝑬 𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑪𝑪𝑴𝑴𝑬𝑬𝑨𝑨𝑪𝑪𝑬𝑬𝑬𝑬�𝐶𝐶. 1) 𝑅𝑅𝑜𝑜𝑏𝑏𝐸𝐸𝑎𝑎𝑑𝑑ê𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑡𝑡𝐶𝐶. 2) 𝑅𝑅𝑑𝑑𝑎𝑎𝑡𝑡𝑙𝑙𝑅𝑅𝑜𝑜𝑑𝑑

𝐶𝐶. 3) 𝐶𝐶𝑑𝑑𝐸𝐸𝑡𝑡𝑏𝑏𝑡𝑡𝑙𝑙𝑑𝑑𝑎𝑎𝑡𝑡𝐸𝐸�

𝐶𝐶.𝑪𝑪𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑨𝑨𝑬𝑬 𝑪𝑪𝑬𝑬 𝑬𝑬𝑬𝑬𝑨𝑨𝑬𝑬𝑬𝑬𝑴𝑴ÇÃ𝑬𝑬

𝑅𝑅.𝑬𝑬𝑬𝑬𝑴𝑴𝑴𝑴𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬 𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑬𝑪𝑪𝑪𝑪𝑬𝑬𝑪𝑪𝑬𝑬𝑬𝑬

Escoamentos São deformações ou movimentos contínuos, com ou sem uma superfície definida

ao longo da qual ocorra o fenômeno. Porém a massa deformada ou movimentada,apresenta características de FLUIDEZ. O conceito de escoamento não está associado ao fator velocidade, pois, engloba tanto os movimentos lentos (rastejo ou coluviamento) quanto os rápidos (corridos).

Rastejo (ou Coluviamento) São movimentos ou deformações lentas e contínuas de massa fluidas superficiais

de encostas. Podem envolver grandes massas de solo, sem que haja, diferenciação nítida entre o material em movimento e o material sem movimentação. É provocada pela ação da GRAVIDADE, que pode ser auxiliada pelos efeitos devidos às variações de temperatura e umidade (expansão e contração de materiais argilosos expansivos).

38

B A

C

A

t t = 0

Assim, por exemplo, se tivermos uma encosta com manto de alteração argiloso, por expansão, o ponto A, passará para a posição B. Por contração, irá passar da posição B para a C. Desta forma o ponto A, se deslocou para a posição C. Logicamente, este deslocamento (de A para C) por expansão e contração térmica de materiais argilosos, se traduz em movimento, encosta abaixo, numa espessura proporcional à atingida pela variação de temperatura. Abaixo dessa profundidade, somente haverá rastejo, por ação da gravidade. Logo, nestas condições, no talude, teremos na parte mais superficial, onde atua a ação da temperatura e da umidade, uma movimentação variável (RASTEJO PERIÓDICO ou sazonal) e, na parte inferior, um coluviamento constante, denominado RASTEJO ou COLUVIAMENTO CONSTANTE. O mecanismo de deformação nos rastejos se assemelha ao de um líquido muito viscoso. A tensão de fluência de rastejos e menor que a tensão de cedência ao cisalhamento do solo local.

Enquanto as tensões que agem no sentido de

movimentar uma determinada massa de material estiverem abaixo da tensão de fluência, o talude permanecerá estável. Quando ultrapassarem aquele valor, o terreno iniciará sua movimentação num estado de rastejo.

OBS: Iniciado o rastejo, quando as tensões atingirem

valores iguais ao de resistência máxima ao cisalhamento, teremos início ao ESCORREGAMENTO

RECONHECIMENTO DA OCORRÊNCIA DE RASTEJO NO CAMPO Embora o rastejo (ou coluviamento) seja um movimento muito lento (da ordem de

alguns cm/ano à alguns cm/dia), sua ocorrência deve ser verificada e estudada antes da execução da futura obra, à fim de se evitar problemas geotécnicos futuros. No campo (em superfície), o rastejo pode ser evidenciado através de:

A – Observação de árvores inclinadas (ou troncos recurvados) e estruturas

deslocadas (ou adernadas) – conforme figura abaixo, reproduzida de Sharpe.

39 B – Através da observação de estacas fixas no solo em relação às fixadas no

material sem movimentação. Inicialmente, fixamos uma (ou mais) estacas (F) no solo ou rocha sem

movimentação, que irá (ão) servir como ponto(s) referencial (ais). Á seguir, cravamos diversas estacas presas apenas no solo com rastejo, cuja posição é determinada em relação ao referencial (estaca fixa na rocha). À seguir, é suficiente ir determinar a posição assumida por estas estacas móveis, em intervalos de tempo conhecidos. Desta forma, ficamos conhecendo como ocorre o deslocamento (a estaca 1 após uma semana irá se deslocar para a posição 1’) e, também determinar a VELOCIDADE DO RASTEJO (para isto será suficiente dividir a distância 1-1’ pelo intervalo de tempo Δt gasto – no caso, 1 semana)

PERFIL LONGITUDINAL DA ENCOSTA F – estaca fixa (presa em material sem movimento) 1 – estaca móvel

7.3.2 Fundações de obras de arte em encostas com solo em rastejamento

(presa em solo com rastejo) 1’ – estaca 1 deslocada para a posição 1’.

Via ANCHIETA – Cota 500 Na cota 500 da Via Anchieta, as fundações de obras de arte ficaram assentadas

em material adequado e sem movimentação. Porém, os pilares atravessavam o solo com rastejo, sem nenhuma proteção, conforme ilustra a figura abaixo.

Como o solo com rastejo apresenta movimentação LENTA, porém CONTÍNUA o pilar fica submetido à pressão do solo em movimento.

Embora esta pressão apresente valor baixo (quando determinado por medições momentâneas feitas no local), atua ininterruptamente 24 horas por dia. Da mesma forma que “água mole em pedra dura, tanto bate até que fura”, esta pressão (pequena) atuando constantemente, “forçou” o pilar para baixo. Como o pilar era fixo na extremidade inferior (fundação) e, também na extremidade superior (obra de arte), começou a se deformar lentamente (conforme figura abaixo) gerando microfissuras de compressão num dos lados do pilar e, microfissuras de tração no outro lado (ver figura anterior), comprometendo a estabilidade da obra.

1’

1 F

Solo com rastejo

Solo ou rocha sem movimento

40

Detectado o problema geotécnico, houve necessidade de se interditar a obra para sua recuperação (realizada com reforço do pilar e, modificação de junção pilar-obra de arte).

7.3.3 Solução adotada na Rodovia dos Imigrantes Conhecedores da influência da pressão do rastejo em pilares de obras de arte

(consequente dos problemas provocadas em obras semelhantes na via Anchieta), o problema foi cuidadosamente analisado, dados de campo obtidos com instrumental

Solo com rastejo

Solo ou rocha sem movimento

Microfissuras de tração

Microfissuras de compressão

Solo com rastejo

Solo ou rocha sem movimento

OBRA DE ARTE

41

adequado devidamente estudados e, partiu-se para a solução seguinte: proteger os pilares com envoltório de concreto (cilindros de concreto, também denominados ANÉIS DE CONCRETO).

As fundações ficaram apoiadas em material adequado (solo ou rocha sem movimentação e com características geomecânicas ótimas). Protegendo os pilares, foram construídos cilindros de concreto (de diâmetro interno = 5,0 m e espessura da parede = 0,60 m). Os anéis de proteção, envolvem o pilar em toda espessura do solo com rastejo, ficando apenas apoiados no solo (sem movimentação) imediatamente abaixo do solo em rastejamento (ver figuras da página seguinte)

O pilar (de diâmetro= 3,0m) e o anel (de diâmetro int=5,0m), são excêntricos, conforme ilustrado na figura inferior 2 páginas adiante.

Com a pressão da movimentação do solo, o cilindro de concreto irá sofrer um lento deslocamento para baixo. Calculou-se que, o tempo mínimo necessário, para que o cilindro (com o deslocamento) chegue à encostar no pilar, será 50 anos (E, mesmo que as condições de movimentação do solo sejam bastante agravadas com o passar do tempo, irá demorar, pelo menos 20 anos para que o anel chegue a encostar no pilar.

O controle desse deslocamento do cilindro é fácil de ser executado. Quando o anel de proteção ficar perigosamente próximo ao pilar, deverá ser

substituído por um novo, construído na posição original. Foi, sem dúvida, uma solução tecnicamente correta para o problema e, de custo

baixíssimo.

42

43

44

7.3.4 Corridas Corridas são formas rápidas de escoamento em que, a massa de solo ou de solo e

rocha, flui como um líquido, ao atingir um certo grau de fluidez

Esquema de um escoamento rápido (corridas) Uma massa de solo pode se tornar fluída por vários motivos, tais como: a) Simples adição de água (como no caso de areias finas e silte – ver caso

Guaratuba- corrida de areia) b) Efeito de vibrações – como nos solo tixotrópicos durante terremotos ou durante

a cravação de estacas nas proximidades (ver caso Anchorage-Alasca em 27/3/64)

c) Amolgamento de argilas vivas (argilas extra-sensíveis=QUICK-CLAY) (ver corrida de terra ocorrida na Vila Albertina em Campos do Jordão em 18/ago/72

As corridas podem ser divididas em: De terra (ver caso Vila Albertina em Campos do Jordão) De areia (ver caso Guaratura-PR) De lama Avalanche de detritos (ver caso Caraguatatuba)

CORRIDA DE TERRA Corrida de terra é um tipo de escoamento de alta velocidade, sendo que a massa

movimentada é quase líquida (muita fluidez). A FORMA (em planta) lembra uma língua, onde temos 3 partes distintas: a raiz, o

corpo da corrida e a base.

45

Figura. Tipificação dos elementos que constituem uma corrida de terra: raiz, corpo e base (Zaruba e

Menel, 121)

A raiz (a montante) é a região de acumulação do material que irá se movimentar. Os processos de acumulação do material nesta bacia superior podem ser os mais

diversos desde simples alteração dos materiais locais até acumulação de sedimentos flúvio-lacustres ou por gravidade (coluviamento) ou outros.

O corpo da corrida é o trecho de fluxo do material, sendo alongado e estreito. A base (ou área de acumulação) é a região embarrigada formada pelo avanço do

material da corrida. OBS: se a base de uma corrida de terra estiver atingindo um rio (como na figura

acima), poderá provocar a obstrução parcial ou total (do rio). No caso de causar a obstrução total (quando a corrida envolve volume

considerável de material), poderá assumir aspecto ainda mais catastrófico, pois, o represamento momentâneo, ao ser removido, condiciona o aparecimento de uma nova frente destruidora de água e lama.

As CORRIDAS DE TERRA são geralmente provocadas pela saturação do solo por

pesadas chuvas ou longos períodos de chuva de menor intensidade, havendo necessidade da presença (no local) de material argiloso. Não há necessidade de forma topográfica abrupta (se tivermos material argiloso de baixa resistência, poderá ocorrer corrida de terra em taludes com inclinação inferior à 6°

Ex de corrida de terra: Vila Albertina (Campos do Jordão) 18/ago/72 (6ª feira às 8h15min). Exemplos clássico – Corrida de Terra (escoamento rápido)

VILA ALBERTINA (Campos do Jordão) Vila Albertina, em Campos do Jordão, está localizada no trecho paulista do planalto

da Mantiqueira, em região de clima frio. É constituído por 2 vales, sendo que o de posição superior, em forma de ANFITEATRO, tenha um área central aplainada. Os vales eram constituídos de argila orgânica recente extra sensível, negra, com 5% de matéria orgânica (em peso), com espessura máxima de 7 metros.

46

Porém, a existência dessa argila orgânica extra sensível (“quick-clay”) era

desconhecida, pois, o mesmo se achava recoberto por uma fina camada de solo coluvial avermelhado (de espessura = 0,5 m), coberto por vegetação e usado para o plantio de árvores frutíferas. O plano do vale superior mergulhava em direção ao inferior com inclinação de 6º.

Na sexta feira, dia 18 de agosto de 1972, às 8h15min, ocorreu no vale superior, a

mobilização de todo pacote de sedimentos orgânicos (cerca de 80.000 m³) que avançou (ver figura na página seguinte) para dentro do vale inferior. A extensão total foi de aproximadamente 700 metros, percorrido em 30 minutos (velocidade média aproximada = 1.400 m/h), como ondas de mar, provocando a destruição de 60 habitações e 17 vítimas fatais.

CAUSAS PRINCIPAIS 1) Litologia- a existência de argila QUICK CLAY, encoberta pela camada de solo coluvial

avermelhado, conforme já visto; 2) Aterro – aterro em construção (junto ao Sanatório Santa Cruz) com lançamento de

solo residual avermelhado retirado de uma encosta da proximidade e que estava sendo construído com trator, diretamente sobre o solo coluvial de pequena espessura, abaixo da qual, existia a argila orgânica preta extra sensível;

3) Chuva- Houve chuvas intensas e contínuas nos dias anteriores – ao desastre (de 4 à 14), logo todo solo da região deveria estar completamente SATURADO.

A Saturação: a) Aumentou o peso morto (gama natural) do aterro, atuante sobre a quick Clay; b) Diminuiu a resistência ao cisalhamento do aterro e do solo coluvial

avermelhado; c) Diminuiu a resistência do solo orgânico sensível, transmitindo características de

plasticidade.

Núcleo habitacional

Início

Antigo lago

Vale superior

Inclinação 6% Vale

inferior

A

A’

Corte Aterro

Solo coluvial avermelhado

Argila orgânica extra sensível QUICK-CLAY

Solo residual avermelhado

A A’

Fig. A – Planta do local Fig. B – Corte geológico A-A’

47

Ruptura

Argila amolgada

Como conseqüência, tivemos a RUPTURA DO ATERRO e sua queda vertical. A parte movimentada do aterro, provocou a expulsão da argila orgânica sensível que estava abaixo, de maneira BRUSCA E VIOLENTA.

Esta lama expelida de debaixo do aterro, comprimiu lateralmente o terreno orgânico adjacente, provocando o seu amolgamento. Pelas características essa argila (S>50), o material amolgado torna-se bastante fluído (torna-se quase um líquido) perdendo sua consistência, escoando rapidamente (corrida de terra) por toda largura do vale e numa extensão total de aproximadamente 700 metros, como se fossem lavas vulcânicas derretidas (ou como ondas do mar).

Após o acidente, as bordas do vale

superior estavam praticamente verticais e mostravam o quase total esvaziamento da área ocupada pela argila orgânica.

Figura E– Esquema da corrida de terra

8 PROBLEMAS GEOTÉCNICOS

48

8.1 Taludes escavados em arenito ARENITO: é a rocha sedimentar mecânica, constituída por partículas arredondadas

de sílica (SiO2) (geralmente quartzo) cujas dimensões variam de 2mm à 0,02 mm. Características geotécnicas O arenito (sem impurezas ou com teor de impurezas não significativo) apresenta

excelentes características geotécnicas (resistência mecânica elevada e inatacável quimicamente) quando bem consolidado.

No entanto, ao escavarmos um talude, temos de tomar certos cuidados, pois, o arenito poderá apresentar um SISTEMA DE FRATURAMENTO acentuado (geralmente um sistema cúbico = 3 direções de fraturamento). Este sistema de fraturamento, causa a COMPARTIMENTAÇÃO da formação arenosa. Logo, a formação rochosa irá comportar-se como um conjunto de BLOCOS ROCHOSOS SUPERPOSTOS e não mais como uma formação maciça.

Desta forma, durante a fase de execução do talude, poderá ocorrer a QUEDA DE BLOCOS ROCHOSOS.

Terminada a obra, caso não tenha sido executada medidas de estabilização do talude, nova QUEDA DE BLOCOS ROCHOSOS poderá ocorrer, especialmente em épocas chuvosas, pelo seguinte:

A água das chuvas, irá se infiltrar na formação arenosa (pelos poros do arenito e através das fraturas existentes).

A água nos poros da rocha, irá aumentar o gama natural (“peso morto”) contribuindo para a instabilidade do talude (lembrar que o talude é quase vertical).

A água que penetra e “caminha” pelas fraturas (que representam o fluxo maior e

velocidade maior) influem na estabilidade do talude, prejudicando-a da seguinte maneira: a) Diminui o atrito entre os blocos (pois age como um lubrificante). Logo, irá

reduzir a resistência ao cisalhamento entre os blocos; b) Exerce uma força de arraste (força de percolação) que tende à empurrar os

blocos em direção ao talude; c) Vai causar uma lenta erosão, aumentando a fratura e possibilitando a

percolação de maior fluxo de água. E, quanto maior for o fluxo de água nas fraturas, maior será sua influência (itens a, b, c)

Consequentemente, a instabilidade do talude irá aumentar gradualmente, até

atingir o valor crítico. Neste instante, teremos a QUEDA DE BLOCO(s) ROCHOSO(s) do talude.

OBS: Se o arenito não for bem consolidado, além das características já

mencionadas, o problema será agravado pelo fato de : • o arenito apresentar menor resistência mecânica; • o arenito ser mais susceptível à ação erosiva, que irá tornar-se mais intensa tanto nas fraturas (água de infiltração) quanto diretamente no talude (água de escoamento superficial)

Se o arenito, mesmo bem consolidado, apresentar impurezas em valor significativo

(por exemplo: argila), seu comportamento tecnológico irá ser influenciado pela impureza (no caso argila). Desta forma, além do problema já mencionado anteriormente, teremos a contribuição do material argiloso (especialmente junto às fraturas), que com determinado teor de água, irá adquirir características de plasticidade (e comportando-se como graxa) –

49

aumentando em muito a instabilidade. E, QUEDA DE BLOCOS ROCHOSOS poderão correr com maior freqüência e maior intensidade.

8.2 Talude escavado em local constituído de camadas de arenito (ou siltito) alternadas com camadas silto-argilosas (argila expansiva)

Ver aula ARGILOMINERAIS (problema de “empastilhamento” e consequente queda de blocos rochosos)

FUNDAÇÕES EM:

A) Folhelho (ver problema da plasticidade em argilominerais) B) Calcário (ver problema da existência de canais e cavernas de dissolução em

carbonatos). ALMOGAMENTO: é o “amassamento” de argilas sem alterar o teor de umidade.

Esse “amassamento” pode ser causado por vibrações ou por um impacto. SENSIBILIDADE: é a relação entre a resistência à ruptura da argila natural pela

resistência à ruptura da argila amolgada. (S=R Nat/R amolg) Quando amolgadas, as argilas apresentam menor resistência. Por isto, a

sensibilidade de argilas é superior a 1. Ex: Uma argila de sensibilidade 3, significa que, ao ser amolgada, as resistência cai

par a1/3. ARGILA VIVA ou “QUICK CLAY”: São argilas com sensibilidade superior a 50.

Logo, quando amolgadas, praticamente se liquefazem. SENSIBILIDADE DE ARGILAS Sensibilidade de argilas: é a relação entre a resistência à compressão simples da

argila natural indeformada e a resistência à compressão simples da argila amolgada. Fórmula 1 R Nat= Resistência à compressão da argila natural indeformada R amolg = resistência à compressão da argila amolgada OBS – AMOLGAMENTO é o amassamento completo da argila, mantendo a

umidade constante. Embora já tenham sido apresentadas outras explicações do fenômeno pelo qual as

propriedades de uma argila indeformada e amolgada são diferentes, explicações essas que não recorrem ao conceito de um arranjo especial das partículas, o termo “estrutura” contínua a ser usado para representar o fenômeno ou conjunto de fenômenos responsáveis pela diferença de comportamento referida. Entre outros, os fatores químico-coloidais são extremamente importantes: a simples mudança do teor eletrolítico da água intersticial de uma argila provoca grandes variações em seus comportamentos de resistência, compressibilidade e permeabilidade.

Sob o ponto de vista da SENSIBILIDADE AO AMOLGAMENTO, as argilas são

classificadas por SKEMPTON da seguinte maneira: As argilas EXTRA SENSÍVEIS podem alcançar valores S=50 ou meso S=infinito

nas “QUICK CLAYS” que em seu estado natural ocorrem com resistência de 1 à 2 ton/m²

50

à teores de umidade superiores ao limite de líquidos respectivo (o próprio ensaio automático reduz a argila ao estado amolgado)

Uma QUICK CLAY, ao ser amolgada adquire comportamento de líquido, pois a

resistência da argila amolgada será infinitamente menor à natural. No Brasil, argila “quick Clay” foi detectada pela primeira vez em 1972, após o

acidente, na Vila Albertina em Campos do Jordão. A “quick clay" é característica de países frios como a Suécia. As argilas de São Paulo têm ordem de sensibilidade 2 As argilas de Santos têm ordem de sensibilidade 4

8.3 Barragem de Vaiont (Itália)

09 de outubro de 1963 escorregamento translacional de rochas Localização: A barragem de Vaiont é uma

barragem em arco com 265 metros de altura, construída numa garganta do rio Vaiont, nos Alpes Italianos (ao norte da Itália). O rio Vaiont, após a barragem, torna-se afluente do rio Piave, próximo à cidade de Longarone (Longarone está na margem oeste do rio Piave, distando aproximadamente a 2km da barragem (ver figuras 1 e 3)

Acidente: Na noite de 09 de outubro de 1963,

ocorreu o escorregamento translacional do rochas (escorregamento translacional de calcários jurássicos e sedimentos superiores ao longo do plano de acamamento) com volume superior à 260 milhões de m³ (amassa movimentada tinha quase 2 km de comprimento e espessura aproximada de 150 m) que, movimentou-se na parede sul (talude sul) quase que repentinamente (o movimento demorou menos de 1 minuto). Consequentemente, as águas do reservatório foram expelidas bruscamente por sobre a mais alta barragem em arco do mundo (265 m), arrasando a cidade de Longarone e o vale do rio Piave (situadas a 2 km da barragem), provocando 3.000 mortes (Fig. 2 e 3)

No entanto, convêm lembrar que, o desastre, foi surpresa apenas na severidade,

pois, já haviam ocorrido escorregamentos anteriores (como em 1960. Além disso: a) durante os 6 meses precedentes, foram observados e registrados dados

precisos no talude em questão, mostrando que estava em progresso, um rastejamento de rocha, com velocidade de 1 cm/semana;

b) 3 semanas antes, a velocidade havia aumentado para 1 cm/dia; c) na última semana, a velocidade havia aumentado para 20 à 40 cm/dia; d) no dia 01/outubro, animais sentiram o perigo e afastaram-se da região.

Figura - Aspecto frontal da Barragem de Vaiont

51 E, em 09 de outubro de 1963, enquanto técnicos estavam em serviço no edifício de

controle na borda sul (20 pessoas) e na borda norte (40 pessoas) e, medidas urgentes estavam sendo tomadas para abaixar o nível de água na represa (o ainda rastejamento de rochas já estava atingindo e preenchendo a bacia reservatório da barragem, elevando ainda mais o nível d’água), ocorreu o desastre que provocou a morte de aproximadamente 3.000 pessoas (inclusive os 60 técnicos à serviço, acima citados).

A gigantesca massa de rocha calcária (e sedimentos superiores) (ver fig.2), simplesmente cedeu ao longo do plano principal de escorregamento, atingindo a bacia reservatório da represa violentamente, conforme a fig. 3 e, gerando uma enorme onda de água que sobrepassou a barragem, arrasando a cidade de Longarone e devastando o vale do rio Piave.

O material

movimentado, acumulou-se na bacia reservatório, preenchendo 2/3 do vale. Apesar das gigantescas pressões geradas no acidente, a Barragem de Vaiont, não sofreu sequer uma trinca, mostrando que havia sido bem projetada e executada. Porém, a parte geológica e hidrológica da bacia reservatório é que não havia sido devidamente pesquisada e corrigida

Principais causas

1. Estrutura geológica – A estrutura geológica era desfavorável, tendo a forma de uma bacia, com as camadas e os contatos mergulhando em direção ao vale

2. Litologia – As rochas são principalmente calcários, com intercalação de delgadas camadas de argila. O calcário apresentava-se com muitas cavernas e pequenos canais de dissolução, de modo que, grande quantidade de água poderia penetrar na rocha e, saturar as delgadas camadas argilosas;

52

3. Erosão – o rio Vaiont havia erodido íngreme vale em garganta, seccionando a estrutura das formações rochosas, removendo seu suporte lateral.

4. Precipitação – duas semanas de fortes chuvas que: a. Elevaram o nível d’água nas rochas cavernosas (calcário), aumentando a

pressão de fluído e também o “peso morto” da massa de deslize potencial; b. Ao saturar o calcário, atingiu as delgadas camadas argilosas transmitindo

características de plasticidade; 5. O alto nível d’água na represa – que saturou a parte inferior do deslizamento,

diminuindo a resistência ao cisalhamento.

8.4 Problema de franja capilar em rodovias Em siltitos (e também argilitos), em virtude do tamanho microscópico dos poros,

ocorre o fenômeno da capilaridade

No caso de rodovias construídas em local de solo (ou rocha) siltosa (ou silto-

argiloso), haverá necessidade de se impedir que a água capilar atinja o sub-leito rodoviário. Para este fim, tentar rebaixar o nível hidrostático com valas drenantes irá onerar demasiadamente a obra. A solução será executar uma camada drenante de areia grossa (ou manta geotextil = bidin) à fim de receber a água capilar e conduzi-la para valas rasas construídas sob o acostamento. Com isto, o sub-leito rodoviário ficará livre da ação maléfica da água capilar

(ascensão da água pelos microporos, contrariando a força da gravidade terrestre, em virtude da atração exercida pelas partículas)

A faixa de solo saturada pela água capilar, denominamos FRANJA CAPILAR.

Como os microporos do solo são de tamanhos diferentes (o solo nunca é perfeitamente homogêneo) a ascensão capilar é desigual e, a franja capilar adquire formato irregular. Em solos, a Franja Capilar pode alcançar valores superiores à 3 metros (é evidente que, quanto menor a dimensão das partículas, menor será o tamanho dos poros e, maior será a ascensão capilar)

Água capilar

Franja capilar

Nível hidrostático

53

Também em BARRAGENS DE TERRA, se utilizarmos material siltoso, poderá

surgir o problema conhecido como SINFONAMENTO CAPILAR que consiste na percolação de água sobre o núcleo impermeável da barragem. Este fato ocorre quando a altura de ascensão capilar do material da barragem é maior que a distância entre a crista do núcleo impermeável e o nível da água à montante.

8.5 Taludes escavados em gnaisse GNAISSE – rocha metamórfica dinamotermal, resultante da transformação do

granito. Apresenta constituição semelhante à da rocha origem (quartzo, feldspato, mica e um pouco de ferromagnesianos) sendo que, estes minerais estão orientados (foliação)

Comportamento tecnológico – as características geotécnicas do gnaisse, irão depender fundamentalmente da quantidade de minerais micáceos presentes na rocha.

Desta forma, os gnaisses são subdivididos em : A – gnaisse com pouca mica e B-gnaisse com muita mica.

8.5.1 Gnaisse com pouca mica Embora apresente foliação (minerais orientados), em virtude da pequena

quantidade de minerais micáceos, estes gnaisses irão apresentar características geotécnicas excelentes.

Água

Núcleo impermeável

Rocha

Solo

Água

FRANJA CAPILAR

Nível hidrostático

Pavimento Camada drenante Vala rasa

54 No entanto, possui um SISTEMA DE FRATURAMENTO que causa a

COMPARTIMENTAÇÃO da formação rochosa, isto é, a formação rochosa irá comportar-se como blocos superpostos e não mais como uma formação maciça. Logo: • A resistência mecânica da formação torna-se bastante menor e, • A permeabilidade total da formação torna-se bem maior (a água poderá circular pelas fraturas)

Portanto, mesmo durante a própria escavação do talude poderá ocorrer QUEDA

DE BLOCOS ROCHOSOS. Terminada a obra, se não forem medidas de estabilização do talude, poderá

ocorrer o seguinte: Em estações chuvosas, a água irá penetrar na formação rochosa pelas fraturas e

percolar através delas, exercendo as seguintes influências principais. • Uma lenta ação erosiva que irá alargar a fratura, possibilitando com isto, a passagem de maior fluxo de água; • Um lento ataque químico – como esta água possui gases dissolvidos, torna-se quimicamente ativa, causando lenta decomposição nas paredes dos blocos gnáissicos, originando uma película argilosa (resultante da decomposição do feldspato da rocha); • Transmite características de plasticidade à película argilosa (logo, as paredes dos blocos tornam-se escorregadias) • Age como lubrificante (entre os blocos), diminuindo o atrito (e consequentemente a resistência ao cisalhamento entre os blocos) • Uma pequeníssima força de arraste.

Como conseqüência, podemos ter QUEDA DE BLOCOS DE GNAISSE

8.5.2 Gnaisse com muita mica O comportamento tecnológico do gnaisse com MUITA MICA será consequência

das faixas de mineral micáceo presentes na formação rochosa. Os minerais micáceos tem comportamento tecnológico semelhante ao de uma

resma de sulfite, isto é: Apresenta baixa resistência ao cisalhamento paralelamente às lâminas e, Alta permeabilidade paralelamente às lâminas.

Fratura

Talude

Fratura Blocos (gnaisse)

Fluxo d’água

Película argilosa

QUEDA DE BLOCO

55

Como as faixas de mineral micáceo (que apresentam baixa resistência ao

cisalhamento paralelamente às lâminas) estão mergulhando em direção à obra, o talude é instável, apresentando tendência à escorregamento planares.

Em épocas de chuva, a água irá percolar na formação rochosa pelas faixas de

mineral micáceo (por causa da alta permeabilidade paralelamente às lâminas), exercendo as seguintes influências:

• Age como lubrificante, diminuindo ainda mais a já baixa resistência ao cisalhamento da rocha; • ao percolar, exerce uma pequena força de arrasto para baixo.

Consequência: irá ocorrer ESCORRECAMENTO TRANSLACIONAL (planar) de

material rochoso do talude.

B- QUARTIZITO MICÁCEO – idem gnaisse com muita mica C- XISTO – idem gnaisse com muita mica D- ARDÓSIA

A ardósia, constituída por minerais microscópicos, apresenta foliação tão

acentuada que adquire o formato de PLACAS (quebra com facilidade em forma de placas). Logo:

• Sua resistência ao cisalhamento é muito baixa paralelamente às placas e, • Sua permeabilidade é maior paralelamente às placas (entre as placas)

Desta forma, se escavarmos um talude e, as placas estiverem mergulhando para a

obra, o talude será instável. O problema fica agravado em épocas chuvosas, pois, parte da água irá se infiltrar

na formação rochosa, percolando entre as placas, exercendo as seguintes influências principais: • Age como lubrificante entre as placas, reduzindo sensivelmente a já pequena resistência ao cisalhamento da rocha (paralelamente às placas); • Satura lentamente a rocha, transmitindo características de alguma plasticidade (pois a rocha apresenta em sua constituição material argiloso); • satura a rocha, aumentando o gama natural (“peso morto”)

ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL (PLANAR)

Faixas orientadas de mineral micáceo

Água

Chuva

56

• exerce pequena força de arraste em direção ao talude. Como consequência poderá ocorrer ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL de

placas de ardósia.

8.6 Fundações diretas em mármore O mármore é constituído de carbonatos recristalizados, sofre a ação química da

água quimicamente ativa (água com gases, especialmente gás carbônico dissolvido), sendo dissolvida muito lentamente.

Como a formação rochosa já existe há milhões de anos, a água pluvial (H2O + CO2) durante estes milhões de anos, se infiltrou e percolou através dos poros e fissuras existentes no mármore, causando uma lenta dissolução da rocha, formando os canais e cavernas de dissolução.

ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL (PLANAR)

Placas

Água

Chuva

57

Se as fundações de uma obra ficarem apoiadas diretamente em mármore, embora

amostras desta rocha possam apresentar resistência muito superior à necessária para suportar a pressão da obra, como logo abaixo da fundação, poderá ocorrer a presença de vazios (cavernas), poderá acontecer um verdadeiro COLAPSO DA OBRA.

8.7 Morro do Cantagalo – Rio de Janeiro A vertente norte do Morro do Cantagalo (Rio de Janeiro) apresentava instável, um

BLOCO ROCHOSO de aproximadamente 50.000 toneladas. Este bloco tornou-se instável pelas seguintes causas:

a) foi descalçado em virtude da formação de uma caverna (por erosão e queda de placas no trecho);

b) uma enorme fenda geológica quase vertical, de largura média 0,5 m. (chegando à medir 3,0 m de largura em alguns pontos) e

c) um sistema de pequenas fraturas (e microfissuras)

Solo

Cavernas de dissolução Mármore

Canais de dissolução

Fundação

58

Como no sopé do Morro do Cantagalo (vertente em questão) existem inúmeras

edificações e, o bloco além do enorme tamanho (aproximadamente 25m de altura) (e pesando 50.000 toneladas) estar em situação de instabilidade numa altura de quase 200 m. da ameaça de catástrofe.

Para evitar o problema, foi efetuada uma pesquisa detalhada do Morro e, foram

utilizados os seguintes processos de estabilização:

a) concretagem da fenda (para aglutinar os blocos e também permitir a transmissão de esforços dos tirantes)

b) construção de 4 pilares atirantados c) drenagem superficial e drenos subterrâneos d) injeções de cimento nas pequenas fraturas e) aplicação de tirantes (de comprimento

médio de 25 metros) Aqueles que desejarem maiores detalhes – ver pré-livro Geologia de Engenharia –

Vol. I – fundamentos – páginas 46 à 48.

9 COMPARAÇÕES GEOTÉCNICAS ENTRE ANTICILNAL E SINCLINAL DOBRAS ou DOBRAMENTOS: são flexuras (sanfonamentos) que ocorrem nas

rochas da crosta terrestre

Fenda geológica

Caverna

Bloco (50.000 t)

Pequenas fraturas

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ANTICLINAL: é a dobra cuja parte convexa está voltada para cima SINCLINAL: é a dobra cuja parte convexa está voltada para baixo

As comparações de comportamento tecnológico entre anticlinal e sinclinal que

serão feitas à seguir, referem-se à DOBRAS TECTONICAS (dobras provocadas por agentes internos que afetaram grandes extensões da crosta terrestre)

9.1 Obras superficiais (como taludes) Obras superficiais (como taludes) são mais difíceis de serem executados em

anticlinal. Este fato é facilmente percebido se analisarmos a figura abaixo (de um anticlinal) No anticlinal, os contatos e a foliação mergulhando para a obra (talude) e, como já

sabemos, os contatos e a foliação são direções (superfícies) de menor resistência ao cisalhamento. Logo, neste talude, temos tendência de escorregamentos.

ANTICLINAIS

SINCLINAIS

PD

PD

PD

PD

PD

PD

Rocha B

Contato

Rocha A ANTES

APÓS DOBRAMENTO

60

Além disso, tanto os contatos, quanto a foliação, apresentam maior

permeabilidade. Assim sendo, em épocas chuvosas, ocorre o seguinte: Parte da água da chuva, escoa superficialmente (na forma de enxurrada),

causando erosão no talude; Outra parte (da água da chuva) se infiltra na montanha. Como a permeabilidade é

maior paralelamente aos contatos e à foliação, esta água subterrânea irá percolar pelos contatos e pela foliação, exercendo as seguintes influência principais:

• diminui ainda mais a Rc (Resistência ao cisalhamento) paralelamente aos contatos e à foliação, pois: a) age como lubrificante; b) transmite características de plasticidade à materiais argilosos existentes nas rochas metamórficas do local; • satura as rochas, aumentando suas densidades naturais (“peso morto”) • exerce pequena força de arraste em direção ao talude • por acompanhar a orientação dos contatos e da foliação, torna à sair na encosta montanhosa, aumentando o fluxo de água superficial (enxurrada) que causa erosão do talude.

Consequentemente temos: A – Maior erosão do talude B – Maior tendência à escorregamentos no talude (Enquanto no sinclinal, como os contatos e a foliação mergulham para dentro da

montanhas, são mais estáveis para obras superficiais).

9.1.1 Obras subterrâneas (como túneis) A execução de obras subterrâneas como túneis, encontra maiores dificuldades em

sinclinal. Este fato é fácil de ser percebido, se analisarmos a figura abaixo (de um sinclinal)

Contato

Foliação

Chuva

Talude

Túnel

ANTICLINAL

61 No sinclinal, os contatos e a foliação mergulham para o plano de dobra (para

dentro da montanha) e, como os contatos e a foliação representam direções de menor Rc e maior permeabilidade temos:

Tendência à desabamentos no túnel (mesmo em épocas de seca) em virtude da

posição das estruturas (contatos e foliação) (que apresentam baixa resistência ao cisalhamento);

Em épocas chuvosas, ocorre o seguinte: o Parte da água da chuva, vai escoar superficialmente (enxurrada) causando

erosão. Porém, à medida que vai escoando pela superfície, como os contatos e a foliação mergulham para dentro da montanha, parte desta água vai infiltrar no solo e, circulando pelos contatos e pela foliação, vai aumentar o fluxo de água subterrânea, podendo atingir o túnel

o Outra parte da água da chuva infiltra na montanha. Como a permeabilidade é maior paralelamente aos contatos e à foliação, esta água subterrânea irá percolar pelos contatos e pela foliação exercendo as seguintes influências principais: diminui ainda mais a Rc pois age como lubrificante (diminui o atrito

intergranular e inter-rochas) e, transmite características de plasticidade à materiais argilosos existentes nas formações por onde percola;

satura as rochas, aumentando sua densidade natural (“peso morto”); exerce pequena força de arraste em direção ao plano de dobra (logo,

em direção à parte interna do túnel); provoca lenta decomposição química dos materiais rochosos

(diminuindo sua resistência mecânica e originando materiais argilosos)

atinge o túnel, causando problemas de infiltração de água no túnel; como as estruturas (contatos e foliação) estão em forma de colher

(concavidade voltada para cima), vai exercer pressão hidráulica.

Contato

Foliação

Chuva

Talude

Túnel

SINCLINAL

62 Logo, à medida que o túnel vai se aproximando do PD (plano de dobra), as

dificuldades vão aumentando, pois:

a) as rochas estarão mais decompostas; b) haverá maior pressão hidráulica; c) haverá maior infiltração de água no túnel; d) haverá maior tendência à desabamentos.

10 BRECHA TECTÔNICA E MILONITO

(nariaqui cavaguti) FALHAS: são rupturas que ocorrem nas rochas da crosta, com DESLOCAMENTO

relativo das partes.

OBS:

1. Existem diversos tipos de falhas (normal, inversa, horizontal, vertical, Horst e Graben, etc.) – que serão vistos no capítulo Estruturas Geológicas.

2. Falhas que apresentam interesse em engenharia (que podem modificar de maneira significativa as características geotécnicas das formações rochosas) são as FALHAS TECTÔNICAS (falhas provocadas por agentes internos, sendo de grande amplitude).

3. Quando ocorre o falhamento, as rochas ao longo do plano de falhas sofrem atrito intenso.

4. PF (plano de falha) é a superfície de ruptura onde ocorreu a movimentação das partes. Quando ocorre o falhamento, as rochas ao longo do plano de falhas sofrem intenso

atrito, podendo ser fragmentadas e/ou esmigalhadas. A seguir, a própria pressão da movimentação dos blocos vai compactar estes fragmentos (ou o pó) (de maneira semelhante ao que acontece quando esmigalhamos giz com os pés), formando uma faixa de rocha cataclástica junto ao plano de falha.

No caso do atrito ser menor intenso ou das rochas junto ao PF serem mais resistentes, as rochas ao longo o PF sofrem apenas uma fragmentação. E, à seguir,

ANTES APÓS FALHAMENTO

Deslocamento

Plano de falha

63

ocorre a compactação desses fragmentos no PF pela pressão gerada pelo deslocamento dos blocos. Temos assim, a formação de uma faixa de rocha metamórfica cataclástica denominada BRECHA TECTÔNICA

No caso do atrito ser mais intenso ou das rochas junto ao PF serem menos

resistentes, as rochas ao longo do PF sofrem esmigalhamento. E, à seguir, ocorre a compactação desse material esmigalhado (pó) junto ao PF em virtude da pressão gerada pelo deslocamento durante o falhamento. Temos assim, a formação de uma faixa (junto ao PF) de rocha metamórfica cataclástica denominada MILONITO (ver fig. Página anterior).

IMPORTÂNCIA DA DETENÇÃO DE BRECHA TECTÔNICA OU DE MILONITO Como ambas rochas (brecha tectônica e milonito) somente são formadas através

do metamorfismo cataclástico que ocorre nos planos de falha, fica evidenciada a importância de se detectar a presença destas rochas na sub-superfície do local onde será executada uma futura obra.

Se (com sondagens) encontrarmos brecha tectônica ou milonito nas formações rochosas da área de futura obra, torna-se uma certeza da existência de falha nesse local. E, um plano de falha, pode trazer uma série de dificuldades geotécnicas.

OBS: As influências geotécnicas (problemas geotécnicos) causadas por um plano

de falha serão analisadas no capítulo Estruturas Geológicas (de modo que, por enquanto, basta citar como importância da ocorrência da brecha tectônica ou de milonito, a certeza da existência de um plano de falha no local). (nariaqui)

Brecha tectônica ou milonito

PF

BRECHA TECTÔNICA MIOLITO

Fragmentos Material esmigalhado (pó)