contribuições geotécnicas para o estudo do problema da erosão

UNIVERSIDADE TÉCNICA DE LISBOA

INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

CONTRIBUIÇÕES GEOTÉCNICAS PARA O ESTUDO DO PROBLEMA DA EROSÃO

José Manuel Avelar Duarte Silva de Oliveira

(Licenciado)

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Georrecursos

Orientador: Doutor Carlos Altino Jansen Verdades Dinis da Gama

Julho de 2006

…aos meus Pais, irmãos, e à Andreia.

i

AGRADECIMENTOS

Gostava, antes de mais, agradecer ao meu Orientador Professor Carlos Dinis da

Gama, pelos ensinamentos que me transmitiu ao longo dos anos, pelo apoio na

realização desta tese, e cujo acompanhamento foi fundamental para que o trabalho

chegasse a bom porto.

Aos professores da Secção de Exploração de Minas do Departamento de Engenharia

da Minas: Professora Matilde Silva; Professora Paula Falcão Neves; Professor Pedro

Bernardo; Professor Vidal Torres e Engenheiro Simone Longo, gostava de deixar o

meu apreço pelos ensinamentos cuja data já remetem o ano 1993 e que desde então

têm sido fundamentais, não só para a realização desta dissertação mas também ao

longo da minha vida profissional.

Gostava ainda agradecer a todos os restantes colaboradores desta Secção, em

especial ao Sr. Paulo Fernandes e ao Sr. Manuel Reis e Sousa, quer pelo tempo,

paciência e apoio dispendido aquando da realização dos ensaios laboratoriais quer

pela ajuda na resolução de problemas técnicos dos mesmos.

A todos os Colegas e Amigos que desde o início me instigaram e apoiaram na

realização deste mestrado, cujo culminar se encontra nas páginas seguintes, um muito

obrigado.

À SECIL, SA, pela compreensão e cedência de tempo que me disponibilizou, nesta

fase final de conclusão do documento.

Aos meus Pais, Manuel de Oliveira e Maria Luísa Oliveira, e irmãos, Filipa e Luís

Filipe, pelo seu amor em momentos bons e menos bons e por terem compreendido e

aceite a necessidade de tantos outros mais ausentes.

Aos meus avós pelo espaço dispendido na sua casa e por tantas outras coisas...

Por fim, não poderia deixar de agradecer à Andreia pelo apoio total, dedicação,

carinho e também, muita compreensão durante todo este processo.

...A todos vós dedico este trabalho.

iii

RESUMO

A importância do combate à erosão dos terrenos é a principal justificação para o

envolvimento da Geotecnia na tentativa de minimizar este fenómeno natural.

Com a metodologia própria da Geotecnia Ambiental procurou-se caracterizar os

contornos desse problema e procedeu-se à análise de técnicas de estabilização com

recurso à drenagem controlada e à aplicação intensiva de revegetação.

Procurou-se quantificar a susceptibilidade dos terrenos à erosão, através de um factor

de segurança inovador que permite envolver a aplicação das citadas técnicas de

estabilização.

PALAVRAS-CHAVE:

Erosão

Drenagem

Susceptibilidade

Geotecnia Ambiental

Revegetação

Factor de Segurança

v

ABSTRACT

GEOTECHNICAL CONTRIBUTIONS TO THE STUDY OF EROSION

The importance of fighting ground erosion is the main reason for involving Geotechnics

in attempting to minimize this natural phenomenon.

With the peculiar methodology of Environmental Geotechnics the problem was

assessed and application of stabilization techniques such as controlled drainage and

intensive revegetation were described.

The susceptibility of ground with respect to erosion was sought trough the proposition

of an innovative safety factor, which may involved the relevant stabilization techniques.

KEY WORDS:

Erosion

Drainage

Susceptibility

Environmental Geotechnics

Revegetation

Safety factor

vii

ÍNDICE GERAL

PRIMEIRA PARTE – A ALTERAÇÃO DAS ROCHAS E OS AGENTES EROSIVOS 1

1. INTRODUÇÃO 3 1.1. PANORAMA INTERNACIONAL 4 1.2. PANORAMA NACIONAL 7

2. ALTERAÇÃO DAS ROCHAS (METEORIZAÇÃO) 13 3. EROSÃO E EROSIVIDADE 18

3.1. DEFINIÇÃO 18 3.2. EROSÃO HÍDRICA 24 3.2.1. TIPOS DE EROSÃO HÍDRICA 29 3.2.2. EROSÃO PROVOCADA PELOS CURSOS DE ÁGUA, VAGAS OCEÂNICAS E GLACIARES 32 3.2.3. CURVAS DE HJULSTROM 37 3.3. EROSÃO EÓLICA 39

4. OUTROS FACTORES QUE INFLUENCIAM A EROSÃO 44 4.1. FACTORES NATURAIS 44 4.1.1. A FORÇA DA GRAVIDADE 44 4.1.2. RELEVO TOPOGRÁFICO 45 4.1.3. SISMICIDADE E VULCANISMO 50 4.1.4. SUBSIDÊNCIA REGIONAL 51 4.1.5. ESTADO TENSIONAL 51 4.1.6. ACTIVIDADE BIOLÓGICA E COBERTURA VEGETAL 52 4.2. ACTIVIDADE HUMANA 55

5. ERODIBILIDADE 59 5.1. DEFINIÇÃO 59 5.2. SOLO 59 5.2.1. DEFINIÇÃO 59 5.2.2. PROPRIEDADES DOS SOLOS 62 5.2.2.1. TEXTURA DE UM SOLO 62 5.2.2.2. ESTRUTURA DE UM SOLO 64 5.2.2.3. RESISTÊNCIA AO CORTE DE UM SOLO 66 5.2.2.4. CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO 67 5.2.2.5. COMPONENTES ORGÂNICOS E MINERAIS DE UM SOLO 68

SEGUNDA PARTE – ESTABILIDADE DE TALUDES 71 6. TIPOLOGIA E DESENVOLVIMENTO DOS MOVIMENTOS DE MASSAS 72

6.1. CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS DE MASSAS 72 6.2. MOVIMENTOS COM PREDOMÍNIO DA TRAJECTÓRIA VERTICAL 72 6.3. MOVIMENTOS DE ROTAÇÃO DE BLOCOS POR FRACTURAÇÃO

VERTICAL 74

viii

6.4. MOVIMENTO DE DESLIZAMENTO DE GRANDES BLOCOS 75 6.5. MOVIMENTO COM EXTRUSÃO PLÁSTICA LATERAL 77 6.6. MOVIMENTO COMPLEXOS 78 6.7. OUTROS MOVIMENTOS 78 6.8. CORRENTES 81

7. RISCO, FACTOR DE SEGURANÇA E INCERTEZA 82 7.1. INTRODUÇÃO 82 7.2. RISCO 83 7.2.1. DEFINIÇÃO 83 7.2.2. MATRIZ DE RISCO GEOTÉCNICO 87 7.2.3. MAPA DE RISCO GEOTÉCNICO 89 7.3. PROBABILIDADE E INCERTEZA, FACTOR DE SEGURANÇA 90 7.4. CUSTO ASSOCIADO À ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES 100

8. MÉTODOS DE ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES 103 8.1. INTRODUÇÃO 103 8.2. ESTABILIZAÇÃO POR MODIFICAÇÃO DA GEOMETRIA

DO TALUDE 106 8.2.1. INTRODUÇÃO 106 8.2.2. DESCABEÇAMENTO 106 8.2.3. ENROCAMENTO NA BASE DO TALUDE 106 8.2.4. BERMAS 108 8.2.5. REPERFILAMENTO DO TALUDE 109 8.3. ESTABILIZAÇÃO POR DRENAGEM 110 8.3.1. GENERALIDADES 110 8.3.2. DRENAGEM SUPERFICIAL 112 8.3.3. DRENAGEM PROFUNDA 114 8.3.3.1. CLASSIFICAÇÕES E CONSIDERAÇÕES GERAIS 114 8.3.3.2. DRENOS HORIZONTAIS 116 8.3.3.3. DRENOS VERTICAIS FIBROQUÍMICOS 117 8.3.3.4. POÇOS VERTICAIS DE DRENAGEM 119 8.3.3.5. GALERIAS DE DRENAGEM 120 8.3.3.6. VALAS COM ENCHIMENTO DRENANTE 121 8.4. ESTABILIZAÇÃO SUPERFICIAL RECORRENDO À VEGETAÇÃO 122 8.4.1. INTRODUÇÃO 122 8.4.2. PROTECÇÃO DA SUPERFÍCIE DO SOLO 124 8.4.2.1. PROTECÇÃO CONTRA A EROSÃO POR SALPICAMENTO 124 8.4.2.2. PROTECÇÃO CONTRA A ESCORRÊNCIA SUPERFICIAL 128 8.4.2.3. PROTECÇÃO DO SOLO PELAS PLANTAS 129 8.5. TÉCNICAS DE BIOENGENHARIA 130 8.6. ESTABILIZAÇÃO RECORRENDO A ELEMENTOS

RESISTENTES (MÉTODOS COMPLEMENTARES) 133 8.6.1. INTRODUÇÃO 133 8.6.2. MALHAS GUIA 133 8.6.3. MUROS 134

ix

8.6.3.1. GENERALIDADES 134 8.6.3.2. MUROS DE GRAVIDADE 136 8.6.3.3. MUROS DE ATENUAÇÃO 137 8.6.3.4. MUROS JAULA 138 8.6.3.5. MUROS DE GABIÕES 139 8.6.3.6. MUROS DE TERRA ARMADA 141 8.6.3.7. ENCHIMENTO POSTERIOR AO MURO 142 8.7. OUTROS SISTEMAS 142

TERCEIRA PARTE – CASO DE ESTUDO 145 9. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DO CASO DE ESTUDO 146

9.1. CARACTERIZAÇÃO GEOMORFOLÓGICA 146 9.2. CARACTERIZAÇÃO GEOLÓGICA 148 9.3. CARACTERIZAÇÃO TECTÓNICA 149 9.4. CARACTERIZAÇÃO CLIMATOLÓGICA 150 9.5. CARACTERIZAÇÃO HIDROGEOLÓGICA 151 9.6. CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA 152

10. ERODÍMETRO 154 10.1. GENERALIDADES 154 10.2. DESCRIÇÃO DO APARELHO E DO ENSAIO 155 10.3. ENSAIOS DE ERODIBILIDADE REALIZADOS 159 11. O FACTOR DE SEGURANÇA DO ESCORRIMENTO

(«DEBRIS FLOW») 164 11.1. CASO GERAL 164 11.2. FACTOR DE SEGURANÇA DO ESCORRIMENTO 167 11.3. COMPARAÇÃO DO FACTOR DE SEGURANÇA DO

ESCORRIMENTO COM O FACTOR DE SEGURANÇA DE JIMENO E GONZALEZ 183

11.3. CONCLUSÕES 186 QUARTA PARTE – CONCLUSÕES E FUTURAS LINHAS DE INVESTIGAÇÃO 187 12. CONCLUSÕES 188

12.1. RESULTADOS OBTIDOS 188 12.2. SUGESTÕES PARA FUTURAS LINHAS DE INVESTIGAÇÃO 188

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 191

x

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1. Degradação dos Solos Induzida pela Humanidade. 4

Figura 1.2. Perdas de Crescimento da Riqueza Mundial Causadas

por Erosão e Desertificação (em Biliões de Dólares por ano) 6

Figura 1.3. Classificação do pH dos Solos.

Figura 1.4. Complexos Litológicos. 9

Figura 1.5. Unidades Pedológicas. 9

Figura 1.6. Uso do território nacional em 1996. 10

Figura 1.7. Uso do solo em Portugal continental. 10

Figura 1.8. Susceptibilidade à desertificação. 12

Figura 2.1. Aspecto geral da meteorização (a rocha firme vai-se

transformando gradualmente de baixo para cima). 14

Figura 2.2. Alargamento da rocha provocado pelos processos de termoclastia

e gelivação. 15

Figura 2.3. Intensidade dos fenómenos de meteorização em função da

temperatura e da pluviosidade. 16

Figura 2.4. Intensidade dos fenómenos de meteorização em função da

temperatura e da pluviosidade. 17

Figura 3.1. Balanço Hídrico 21

Figura 3.2. Ciclo das Rochas 23

Figura 3.3. Factores que afectam a erosão hídrica. 26

Figura 3.4. Acção mecânica do impacto de uma gota de chuva. 27

Figura 3.5. Erosão por salpicamento. 28

Figura 3.6. Representação esquemática dos diferentes tipos de erosão hídrica. 30

Figura 3.7. Sulcos e Barrancos num talude. 32

Figura 3.8. Torrentes. 33

Figura 3.9. Fases da evolução de um rio. 34

Figura 3.10. Erosão costeira provocada pelas acções das vagas e da ondulação. 35

Figura 3.11. Vale glaciário do Zêzere, na serra da Estrela. 36

Figura 3.12. Gráfico de HJULSTROM. 38

xi

Figura 3.13. Exemplo esquemático da formação de uma «rocha-cogumelo» e

fotografia de uma. 40

Figura 3.14. Formação de uma «Duna». 40

Figura 3.15. Principais formas de transporte eólico de sedimentos. 41

Figura 4.1 Reptação 45

Figura 4.2. a) Cones de detritos; b) Talude de detritos. 45

Figura 4.3. Influência do ângulo de inclinação de um talude sobre a erosão e a

vegetação. 46

Figura 4.4. Modelos geométricos de dez tipos de taludes e distribuição da

escorrência. 47

Figura 4.5. a) Formas típicas de taludes. b) Saldo de materiais

Erosão/Sedimentação. 48

Figura 4.6. Influência da cobertura vegetal na acção do vento. 54

Figura 4.7. Efeito das raízes. 55

Figura 5.1. Diagrama triangular para a determinação da textura com

indicação da erodibilidade. 63

Figura 5.2. Tipos e classes de estrutura de solos. 65

Figura 6.1. Formação em consola por remoção do estrato mais brando. 73

Figura 6.2. Mecanismos de desprendimentos (a) e colapsos (b). 74

Figura 6.3. Desabamento de blocos individualizados. 74

Figura 6.4. Deslizamento Rotacional. 76

Figura 6.5. Deslizamentos: a) Discordante; b) Concordante. 77

Figura 6.6. Extensões Laterais: a) Fluência e extrusão do material

subjacente; b) Expansão e liquefacção. 78

Figura 6.7. Deformação sem ruptura. 79

Figura 6.8. Movimentos de massas desorganizadas ou revoltas. 80

Figura 7.1. Variação da estabilidade de taludes com o clima e a litologia. 83

Figura 7.2. Níveis de risco em diferentes projectos de engenharia. 85

Figura 7.3. Matriz de risco geotécnico. 88

Figura 7.4. Mapa de probabilidade de escorregamentos numa área a

sudeste de Wheeling, EUA. 89

Figura 7.5. Factores de Segurança e Probabilidade de Ruptura de um talude. 94

Figura 7.6. Funções de distribuição de probabilidade (FDP) simples do ângulo

de atrito e do nível piezométrico. 95

xii

Figura 7.7. Variação típica da probabilidade de instabilização dos taludes

com as seguintes variáveis: α (inclinação do talude), L (comprimento

de infiltração no topo do talude, H (altura do talude), γ (peso volúmico

do terreno, NF (altura do nível freático), n (porosidade do terreno),

i (taxa de infiltração face à precipitação), φ (ângulo de atrito),

c (coesão), KMV(coeficiente de protecção do talude), K (condutividade

hidráulica). 98

Figura 7.8. Variações da perda de material em função da precipitação. 99

Figura 7.9. Níveis críticos da precipitação acumulada (em mm) durante

determinados períodos de tempo (h). 99

Figura 7.10. Custo generalizado do talude e determinação da sua inclinação

óptima. 101

Figura 7.11. Análise dos custos de intervenção para a redução do perigo ou

probabilidade de ocorrência. 101

Figura 7.12. Estabilização dos taludes finais da pedreira de marga da SECIL

– Maceira. 102

Figura 7.13. Aplicação de técnicas de estabilização de taludes de estradas

com revegetação. 102

Figura 8.1. Enrocamento na base do talude. 107

Figura 8.2. Criação de Bermas. 109

Figura 8.3. Reperfilamento do talude. 109

Figura 8.4. Diferentes tipos de drenos e funções que desempenham. 111

Figura 8.5. Efeitos hidrológicos e mecânicos da vegetação sobre um talude 122

Figura 8.6. Variação da velocidade terminal de queda de uma gota de água em

função do diâmetro da gota. 124

Figura 8.7. Variação do coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função da

altura da vegetação (H), para diferentes intensidades de precipitação (mm/h). 126

Figura 8.8. Variação do coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função

do grau de cobertura (S), a alturas diferentes da vegetação, H. Diâmetro

de gotas de 5 mm 126

Figura 8.9. Variação do coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função do

tamanho da gota (), para diferentes alturas de vegetação (H) e

diferentes intensidades de precipitação (I). 127

Figura 8.10. Variação da perda do solo em função do grau de cobertura do

mesmo e da altura da vegetação que o cobre. 128

xiii

Figura 8.11. Estabilização de taludes e técnicas de bioengenharia. 132

Figura 8.12. Classificação dos muros do ponto de vista funcional:

a) Revestimento, b) Sustimento, c) Contenção. 135

Figura 8.13. Ilustração de um muro de gravidade. 136

Figura 8.14. Muro de gravidade com função de revestimento. 137

Figura 8.15. Muro de betão armado. 138

Figura 8.16. Muro com contraforte. 138

Figura 8.17. Esqueleto de um muro jaula composto por vigas de madeira

longitudinais e transversais. 139

Foto 8.18. Muro de gabiões. 140

Figura 8.19. À esquerda muro de gabiões com degraus para o exterior, à direita

muro de gabiões com degraus para o interior do talude. 140

Figura 9.1. Aspecto geral da área em estudo. 146

Figura 10.1. Aspecto geral do Erodímetro. 157

Figura 10.2. Preparação amostra sem vegetação. 158

Figura 10.3. Preparação amostra com vegetação (nos moldes). 158

Figura 10.3. Solo Arenoso, evolução da erosão do solo, sem e com cobertura

vegetal, com a inclinação da rampa. 162

Figura 10.4. Solo Silto arenoso, evolução da erosão do solo, sem e com

cobertura vegetal, com a inclinação da rampa. 162

Figura 11.1. Deslizamentos planares de taludes. 165

Figura 11.2. Deslizamentos circulares de taludes. 166

Figura 11.3. Registo Variações da precipitação acumulada vs tempo, para

quantificação dos fenómenos de escorrimento em taludes da área

em estudo. 168

Figura 11.4. Esquema do escorrimento de taludes 170

Figura 11.5. Correlação entre a inclinação do talude (º) e o material erodido

(kN/m) para solo silto arenoso. 171

Figura 11.6. Correlação entre a inclinação do talude (º) e o material erodido

(kN/m) para solo arenoso. 171

Figura 11.7. Variação do factor de segurança em função da inclinação do talude

(º) e da pluviosidade (m3) para solo areno-siltoso e solo arenoso,

sem vegetação. 178

xiv



com vegetação (C2 = 1kN/m2). 179



com vegetação (C2 = 5kN/m2). 180


(º) e da pluviosidade (m3) para solo areno-siltoso e solo arenoso, com

vegetação (C2 = 10kN/m2). 181


(º) e da pluviosidade (m3) para solo areno-siltoso e solo arenoso, com

vegetação (C2 = 15kN/m2). 182

Figura 11.12. Variação do factor de segurança em função da inclinação do

talude (º) e da Coesão (kN/m) para solo areno-siltoso, para um caudal

fixo de 1m3. 183

xv

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1.1. Severidade de degradação da terra e distribuição

populacional mundial 5

Tabela 1.2. A desertificação no Sahel Africano conforme faixas de latitude. 7

Tabela 1.3. Características dos solos incluídos na superfície agrícola

portuguesa de Portugal Continental. 8

Tabela 3.1. Desgaste de 15 cm de solo (tempo de formação: 6 mil anos). 24

Tabela 3.2. Esquema empírico do poder erosivo da chuva. 29

Tabela 3.3. Factor de erodibilidade eólica do solo “I”. 43

Tabela 4.1. Efeito do comprimento de rampa nas perdas de solo. 49

Tabela 4.2. Efeito do tipo de uso do solo sobre as perdas por erosão. 53

Tabela 4.3. Efeito do tipo de cultura anual sobre as perdas por erosão 56

Tabela 5.1. Tipos e classes de estrutura de solos. 65

Tabela 5.2. Efeito do tipo de solo nas perdas por erosão. 66

Tabela 5.3. Velocidade de infiltração em solos de diferentes texturas. 68

Tabela 5.4. Susceptibilidade à erosão hídrica de diferentes tipos de solos. 69

Tabela 7.1. Exemplo de matriz qualitativa de risco. 87

Tabela 7.2. Níveis qualitativos da probabilidade de ocorrência de

deslizamentos de taludes. 92

Tabela 7.3. Níveis qualitativos das consequências de tipo económico

sobre uma propriedade de valor C. 102

Tabela 8.1. Métodos de estabilização de taludes em solos

(Holtz y Schuster, 1996). 104

Tabela 8.2. Condições mais comuns de infiltração e seus efeitos na

estabilidade de um talude. 116

Tabela 8.3. Efeitos da utilização de sistemas de bioengenharia 123

Tabela 8.4. Valores típicos do incremento da coesão do solo devido à acção

das raízes (O’LOUGHLIN E ZIEMER, 1982). 130

Tabela 8.5. Principais funções dos geossintéticos 143

Tabela 9.1. Características gerais da precipitação (em mm) na região de

Santarém 151

Tabela 9.2. Tabela síntese dos valores médios obtidos para a região de

Santarém 151

xvi

Tabela 9.3. Valores de coesão e ângulo de atrito adoptados para as três

formações indicadas 152

Tabela 9. 4. Propriedades dos taludes críticos dos 11 sectores em que

foi dividido a área em estudo. 153

Tabela 10.1. Solo arenoso, Erosão do solo, sem e com cobertura vegetal,

em função da inclinação da rampa. 160

Tabela 10.2. Solo Areno siltoso, evolução da erosão do solo, sem e

com cobertura vegetal, com a inclinação da rampa. 161

Tabela 10.3. Índices de resistência do solo à erosão, em função das variáveis

de ensaio 164

Tabela 11.1. Parâmetros utilizados para a obtenção do factor de segurança. 172

Tabela 11.2. Factor de segurança para solos sem vegetação. 173

Tabela 11.3. Factor de segurança para solos com vegetação, cujo valor de

acréscimo de coesão é de 1kN/m. 174







Tabela 11.7. Parâmetros utilizados para o cálculo do Factor de segurança. 184

Tabela 11.8. Comparação do factor de segurança das duas equações,

aplicadas em dois taludes reais. 185

1

PRIMEIRA PARTE – A ALTERAÇÃO DAS ROCHAS E OS AGENTES EROSIVOS

Introdução

3

Mestrado em Georrecursos

1. INTRODUÇÃO

O tema da presente dissertação insere-se numa das recentes aplicações da Geotecnia

ao estudo de problemas ambientais, com o objectivo de ajudar a resolvê-los, através

da metodologia que tradicionalmente se utiliza nos projectos de Engenharia.

Para o efeito foi escolhido o fenómeno da erosão, que em todo o planeta se manifesta

continuadamente, conduzindo a prejuízos muito avultados todos os anos. O assunto

tem sido geralmente abordado por geólogos, geofísicos e agrónomos, uns

preocupados com a sua génese e manifestações, outros com a respectiva

minimização para fins práticos na agricultura.

Relativamente escassas têm sido as contribuições da Engenharia Geotécnica para

enfrentar os problemas relacionados com a erosão dos terrenos, embora grande parte

dos seus mecanismos sejam conhecidos nesta especialidade, assim como as

soluções de estabilização.

Nessa perspectiva, o trabalho inclui capítulos introdutórios sobre as características do

fenómeno erosão, com destaque para a erosividade dos climas e para a erodibilidade

dos terrenos.

Seguem-se conceitos de estabilidade de taludes, com as abordagens determinísticas

e probabilísticas, e destacando os métodos de estabilização mais utilizados. Nesta

óptica, merecem tratamento especial os métodos de estabilização por drenagem e por

revegetação dos taludes, para além dos processos convencionais.

A terceira parte envolve um caso de estudo relacionado com o tema, mais

concretamente sobre a elaboração uma equação que permita a criação de mapas de

risco geotécnico de taludes, realçando-se os mecanismos conhecidos por

escorrimentos («debris flows»).

É descrita uma sucessão de ensaios laboratoriais de erodibilidade dos terrenos, com

ou sem vegetação, sendo tiradas conclusões importantes para quantificação de

problemas de estabilidade de taludes afectados por fenómenos de erosão.

Finalmente, o trabalho é concluído com a apresentação dos seus resultados principais

e com sugestões para futuras pesquisas.

A alteração das rochas e os agentes erosivos

4


1.1. PANORAMA INTERNACIONAL

Na figura 1.1 as áreas com terrenos estáveis compreendem o norte gelado e quase

todo inaproveitável, e algumas pequenas manchas de solos nas áreas subtropicais e

inter tropicais dos continentes habitáveis. Porém, quase todas as terras emersas do

planeta estão afectadas pelos problemas de erosão (hídrica e eólica), deterioração

(química e física), degradação severa e por desertos inúteis a qualquer actividade.

Figura 1.1. Degradação dos Solos Induzida pela Humanidade. Fonte: FAO2000

FAO (2000) adverte que suas estatísticas, citadas a seguir, foram baseadas em

mapas de pequena escala e inventários que, nem sempre, são actualizados e/ou

confiáveis. Os resultados devem ser analisados com cuidado, principalmente para

países de pequena extensão territorial.

De acordo com os levantamentos efectuados pelo FAO (2000), da área aproximada

das terras emersas do planeta (aproximadamente 135.000.000 km2), 46 % é

escarpada; 64% são terras impróprias (por aridez - 45% e desertos - 19%); 56 % corre

risco de desertificação; e somente 24% é constituída por solos utilizáveis sem

restrições (áreas a verde na figura anterior).


5


Tabela 1.1. Severidade de degradação da terra e distribuição populacional mundial. Fonte: FAO (2000)

Grau de Degradação

Área (km2)

Relação com a área total do planeta

(%)

Densidade Demográfica

(hab/km2) Nenhuma 46.060.000 36 17

Pouca 24.292.000 18 25

Moderada 27.389.000 20 34

Severa 27.036.000 20 55

Severíssima 7.971.000 6 67

Percebe-se na tabela anterior que dois terços das terras agrícolas do planeta (64%)

sofrem com a degradação dos solos.

Dados da UNESCO (1994) e de KASSAS (1994) afirmam que cerca de cem países

são afectados pelo gravíssimo problema da degradação dos solos. Oitenta e um

destes são países em desenvolvimento, pobres ou muito pobres, que também são

assolados pelos problemas socio-económicos decorrente disso como: fome;

epidemias; e analfabetismo. Além disso, estes países são incapazes de solucionar o

problema adicional da degradação dos solos, sem assistência externa.

Segundo o mesmo organismo internacional, cerca de 35% (49.384.500 km2) das terras

da superfície do planeta são consideradas áridas, e 69% das terras áridas usadas

para a agricultura estavam degradadas ou em sério perigo de desertificação.

Significativamente, mais de 50% das terras áridas do planeta situam-se em países em

desenvolvimento e estão sujeitas às necessidades crescentes de alimentação das

populações em rápido crescimento (UNESCO, 1994).

Comparando os dados da UNESCO (1984) e os dados da FAO (2000), houve um

aumento de 10 % na aridez das terras agricultáveis do planeta no curto espaço de

tempo de apenas seis anos.

Observando-se o gráfico da figura 1.2 percebe-se o quanto os homens perdem

anualmente de riqueza para a chuva. Os continentes mais atingidos pelos dois

problemas (Erosão e Desertificação) são a Ásia e a África, respectivamente com 21 e

9 biliões de dólares em perda anual de riqueza. Estes são, exactamente, os lugares do

planeta com as menores qualidades de vida.


6


Figura 1.2. Perdas de Crescimento da Riqueza Mundial Causadas por Erosão e Desertificação (em Biliões de Dólares por ano).

Fonte: FAO (2000)

A desertificação afecta cerca de um sexto da população da Terra, 70% de todas as

terras áridas, atingindo 3,6 biliões de hectares, ou seja, um quarto da área terrestre

total do mundo. Os resultados mais evidentes da desertificação, em acréscimo à

pobreza generalizada são (BRASIL,1995):

• Degradação de 3,3 biliões de hectares de pastagens, constituindo 73% da área

total dessas terras, caracterizadas por baixo potencial de sustento para

homens e animais;

• Declínio da fertilidade e da estrutura do solo em cerca de 47% das terras

áridas, que constituem terras marginais de cultivo irrigadas pelas chuvas;

• Degradação de terras de cultivo irrigadas artificialmente, atingindo 30% das

áreas de terras áridas com alta densidade populacional e elevado potencial

agrícola.

O caso mais grave de desertificação acontece no Sahel africano (tabela 1.2), pois esta

zona deixou de ser um espaço de circulação e transformou-se num espaço de

produção (RETAILLÉ, 1988). Com isto, o deserto do Saara cresce continuamente e

suas areias são levadas pelos ventos até à Inglaterra, a uma distância de

aproximadamente 3.000km, conforme afirmação de LEINZ e AMARAL (1987).

Bili

ões

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7


Tabela 1.2. A desertificação no Sahel Africano conforme faixas de latitude. Fonte: L’information Geographique. N.º 5, 1988.

Faixas de precipitação Período: 1940 - 1970 Período: 1983-1984

Latitude Precipitação (mm)

16º N - 18º N 100 a 200 Estepe saaro-saeliana. Pecuária bovina.

Estepe sub-saariana. Grave crise pastoril. Pecuária Ovina

14º N - 15º N 400 a 600

Estepe arbórea. Alto risco de imensas perdas na safra agrícola a cada quatro anos.

Agricultura com risco elevado. Dependência externa.

12º N - 14º N 600 a 1.200 Savana. Agricultura com bom rendimento.

Crise da agricultura. Busca de rendimentos complementares.

10º N - 12º N 1.200 a 1.400 Excedentes alimentares.

Risco de perdas imensas na safra agrícola a cada quatro anos.

A tabela anterior evidencia o rápido agravamento do problema de deterioração dos

solos no Sahel africano. O espaço desertificado aumenta a cada ano, rumo ao sul,

indo ao encontro da remanescente floresta equatorial daquele continente. Isto tem

diminuído a área disponível para a produção de alimentos naquela região, contribuindo

para fazer da África um dos territórios que mais perde riqueza, conforme os dados já

apresentados no gráfico da figura 1.2. A perda de solo, pelos processos existentes,

ocasiona problemas ao meio ambiente, à economia e a toda a sociedade dos locais

afectados.

1.2. PANORAMA NACIONAL

O problema da diminuição da potencialidade de uso do solo por desertificação e

erosão tem ocorrido em Portugal em diferentes intensidade e amplitudes geográficas.

Isto tem motivado a execução de planos nacionais e internacionais (nomeadamente

ligados à União Europeia) de uso e conservação do solo.

Em Portugal continental e tendo como fundo a caracterização dos solos tendo em vista

a produção agrícola, cerca de 95,7% dos solos apresentam Capacidade de Troca

Catiónica (CTC) média a baixa e 88,2% um pH abaixo do considerado óptimo para o

crescimento da vegetação. A fragilidade química/mineral evidente da maioria dos solos

portugueses, resultante das suas características de pH e de CTC, aumenta o papel

preponderante que a matéria orgânica do solo assume (CNCD – Comissão Nacional

de Combate à Desertificação, 1999).


8


Deve salientar-se que a matéria orgânica do solo é uma importante fonte de

nutrientes, elemento estabilizador da estrutura do solo e substrato da desejada intensa

actividade biológica, estando directamente relacionada com a sua capacidade

produtiva e consequente resistência à erosão, estando também relacionada com a

capacidade de imobilização e decomposição dos pesticidas aplicados. Segundo o

mesmo organismo (CNCD, 1999), apenas 27,5% do território continental tem

quantidade de matéria orgânica considerada média ou alta. O atrás exposto pode ser

evidenciado na tabela 1.3.

Tabela 1.3. Características dos solos incluídos na superfície agrícola portuguesa de Portugal Continental.

Fonte: Ministério Ambiente, 1999 adaptado de Alves, 1989

Características Alto Médio Baixo

Área (ha) % Área (ha) % Área (ha) %

CTC* 227 700 4.2 3 757 070 70.2 1 382 780 25.5

Matéria orgânica** 1 468 850 27.5 116 650 2.2 3 762 120 70.4

pH*** 631 000 11.8 3 662 120 5.3 4 434 840 82.0

Nota: os valores consideram uma Superfície Agrícola Utilizada de 5.400.000 ha.

Legenda:

* Capacidade de Troca Catiónica (alto >20, médio entre 10-20, baixo <10 meq/100g de solo) **Matéria orgânica (alto >2%, médio entre 1%-2%, baixo <1%) *** pH (alto >6,5; médio entre 5,5-6,5; baixo <5,5)

A observação do mapa da Figura 1.3. permite confirmar que os solos portugueses são

consideravelmente ácidos, facilitando a lixiviação de nutrientes e xenobióticos para as

águas subterrâneas, afectando as suas características físicas, químicas e biológicas.

A alcalinização do solo ocorre também em algumas áreas do país, onde os solos são

irrigados com águas alcalinas ou tratados com adubos alcalinizantes.

Do ponto de vista da caracterização litológica e pedológica, os solos do território

Continental apresentam-se nos mapas do Atlas do Ambiente que se apresentam nas

Figuras 1.4 e 1.5.


9


Figura 1.3. Classificação do pH dos Solos. Figura 1.4. Complexos Litológicos. Fonte: DGA, Atlas do Ambiente (1979) Fonte: DGA, Atlas do Ambiente (1982)

Figura 1.5. Unidades Pedológicas. Fonte: DGA, Atlas do Ambiente (1978)

As diferentes utilizações do solo constituem um factor a analisar enquanto potenciais

geradores de pressões no próprio solo e nos sectores que dele dependem. A Figura

1.6 resume a ocupação dos solos no território nacional, utilizando para isso os últimos

dados disponíveis do INE (Instituto Nacional de Estatística). O mapa da Figura 1.7


10


ilustra, a nível territorial, e segundo a Direcção Geral de Florestas, a distribuição dos

diversos usos do solo em Portugal Continental.

Figura 1.6. Uso do território nacional em 1996. Fonte: INE, Retrato Territorial – Infoline, 2000

Figura 1.7. Uso do solo em Portugal continental. Fonte: DGF, 1998

Tal como irá ser descrito mais à frente neste trabalho, são diversos os processos

químicos e físicos, muitos deles provocados e/ou acelerados pela acção do Homem,

causadores de degradação do solo, tornando-o susceptível a fenómenos de erosão,

sendo este um dos factores que mais contribui para a desertificação - processo de

degradação ambiental que se pode considerar praticamente irreversível.

Este fenómeno da desertificação tem também, por sua vez, particular responsabilidade

pela degradação dos solos de vastas áreas do país.


11


As formas mais importantes de degradação química do solo são a perda de nutrientes

e de matéria orgânica, a salinização, a alcalinização (sodificação), a poluição e a

acidificação, cujas principais razões são a utilização incorrecta de técnicas agrícolas e

a desflorestação.

A agricultura intensiva pode também provocar degradação física do solo. A exposição

do solo à chuva, o calcamento da lavoura e o tráfego da maquinaria pesada, a

impermeabilização, o encharcamento do solo e a alteração do perfil do terreno, são

algumas das principais causas da degradação física dos terrenos. A estas causas de

degradação junta-se a ocorrência de incêndios e o abandono de áreas agrícolas.

Merece particular atenção a erosão hídrica, por ser a mais comum em Portugal por

motivos que se ligam directamente com as nossas características climáticas, e que

condiciona os sistemas tradicionais de agricultura, bem como as áreas sujeitas a

sobrepastoreio, onde a degradação da vegetação e a compactação do solo constituem

factores decisivos ao seu desencadeamento.

Referem-se ainda outras causas de erosão como a subida do nível do mar, as

barragens que retêm areias que, em condições naturais, deveriam ser transferidas

para o mar, assim como estruturas costeiras em zonas sensíveis fragilizadas pela

ocupação humana do litoral e que, protegendo a montante, erodem a costa a jusante.

O vento é ainda outro factor meteorológico que pode ocasionar erosão dos solos,

apesar de possuir pouca expressão no nosso país.

A sensibilidade do solo aos diferentes tipos de degradação tratados depende das suas

características. Assim, as áreas semi-áridas e sub-húmidas secas do país,

apresentam em regra, terrenos de declives médios a acentuados, onde predominam

solos pobres em matéria orgânica, com texturas grossas a médias, com pequena a

média espessura, com baixa a média capacidade de retenção e de armazenamento de

água, de fertilidade baixa a média e com risco de erosão médio a alto, como acontece

nomeadamente com os Leptossolos, Cambissolos e Luvissolos.

São ainda zonas sujeitas a escorrimentos superficiais por vezes altos, com baixa a

média infiltração e portanto com baixo armazenamento de água no solo. Os solos de

elevada produção potencial e elevada resistência (Fluvissolos, Vertissolos,

Calcissolos, Podzóis) ocorrem em Portugal em pequena extensão.


12


A cartografia mais relevante que caracteriza as condições de uso e conservação do

solo foi obtida através do Programa CORINE1 e foi efectuada a partir de parâmetros de

erodibilidade do solo, erosividade à chuva, qualidade do clima e dos solos. A partir

destes quatro parâmetros foi possível obter o risco potencial de erosão e a erosão

actual do solo, o que permitiu elaborar o mapa seguinte.

Figura 1.8. Susceptibilidade à desertificação. Fonte: INAG, 2000

As áreas mais susceptíveis ao processo de desertificação correspondem a algumas

zonas no interior do Alentejo e Algarve e algumas zonas no Norte do país (cerca de

11%). Aproximadamente 60% do território português corre risco moderado de

desertificação.

Apesar de reflectir bem, a nível nacional, as áreas com maior susceptibilidade à

desertificação, esta metodologia necessita ainda de ser validada a uma escala

regional, processo esse que se encontra em fase de iniciação.

1 Programa CORINE Coordination of Information on the Environment - o Programa CORINE, entre outros objectivos, foi criado para se ter informação sobre o ambiente e os recursos naturais na Europa, e fazer com que as várias políticas (económicas, agrícolas, de transportes, de energia, sociais...) tenham em consideração a defesa daqueles valores.


13


O PANCD2 considera, contudo, que o aspecto climático mais ligado aos processos de

desertificação é o clima físico da superfície da Terra, que se refere ao sistema de

trocas e equilíbrios que ligam a atmosfera aos outros subsistemas climáticos. O clima

físico de um local é transformado quando o Homem altera a natureza da superfície, e

estas alterações podem afectar o clima global por processos de realimentação interna,

que podem actuar às escalas regional, continental e mesmo planetária.

A compreensão dos processos de desertificação assenta na capacidade de apreensão

das influências que têm, no clima global, as alterações locais do microclima

provocadas pelo Homem (DGF3 – PANCD, 1999).

De tudo o que foi apresentado, e procurando fazer um resumo, pode afirmar-se que:

• apenas 8% dos solos do território nacional são de boa qualidade, 25% de

qualidade moderada e 66% de baixa qualidade;

• em cerca de 90% do território nacional, 69% dos solos possuem risco elevado

de erosão, 24% risco intermédio e apenas 5% dos solos são dificilmente

erodíveis;

• a área relativa do território nacional com risco potencial elevado de erosão é

quase o dobro do mesmo indicador para a União Europeia;

• as áreas relativas dos solos com risco elevado de erosão variam

significativamente no país, com maiores valores na região de Lisboa e Vale do

Tejo e Alentejo;

• 72% dos solos são impróprios para a agricultura, restando assim 28%, dos

quais apenas 10% possuem capacidade de uso elevada.

2. ALTERAÇÃO DAS ROCHAS (METEORIZAÇÃO)

Mesmo antes da exposição aos agentes externos, na sequência de fenómenos que as

fazem ascender e, subsequentemente, aflorar, as rochas sofrem modificações, à

medida que se elevam das zonas profundas onde se geraram, e que correspondem a

fases progressivas de adaptação a ambientes sucessivamente mais próximos das

condições físico-químicas que caracterizam a superfície do Globo, isto é, pressão e

2 PANCD Programa de Acção Nacional de Combate à Desertificação (os objectivos principais deste programa são: 1. Conservação do solo e da água; 2. Fixação da população active nas zonas naturais; 3. Recuperação das áreas mais afectadas pela desertificação; 4. Sensibilização da população para a problemática da desertificação e; 5. Consideração da luta contra a desertificação nas políticas gerais e sectoriais). 3 DGF Direcção Geral das Florestas


14


temperaturas relativamente baixas, presença de água de oxigénio, de dióxido de

carbono, etc..

A alteração das rochas, usada como sinónimo de meteorização diz respeito às

modificações causadas nestas pelos agentes externos, sobretudo os relacionados

com as condições de humidade e de temperatura ambientais.

Nestas condições, as rochas vão ser alteradas e destruídas para originar os materiais

com que se irão formar outros tipos de rocha e o aparecimento do solo. Esta acção

geodinâmica externa provoca uma modificação constante do relevo, originando o

aparecimento de vários aspectos da paisagem, consoante as acções dos diferentes

agentes geodinâmicos externos e também dos tipos de rochas existentes no local.

É importante ressalvar que estes fenómenos de erosão das rochas são, por vezes, tão

lentos que não são perceptíveis. A duração da vida humana não é suficiente para que

seja possível, muitas vezes, observar os seus efeitos. O calcário da camada superficial

do solo, por exemplo, só desaparece, por dissolução, ao fim de cerca de 300 anos.

Figura 2.1. Aspecto geral da meteorização (a rocha firme vai-se transformando gradualmente de baixo para cima).

Fonte: Geologia, 1981

Esta conversão resulta essencialmente por processos mecânicos (alteração física ou

mecânica) ou por processos químicos (alteração bioquímica).

A alteração das rochas traduz-se na conversão de uma certa espessura da capa

externa das massas rochosas num material mais ou menos incoerente e empobrecido

dos componentes mais instáveis, susceptível de ser, mais facilmente mobilizado e

evacuado pelos agentes de erosão e de transporte. A espessura desta capa, que

depende do tipo de rocha, do clima e do tempo decorrido, pode ir de escassos

milímetros a algumas dezenas de metros.


15


No primeiro caso empregam-se as expressões alteração mecânica, alteração física ou

desagregação, e, no segundo, alteração química ou decomposição. Esta última é

preferível considerá-la como alteração bioquímica visto que é praticamente impossível

concebê-la sem a participação da actividade biológica.

A Alteração Mecânica ou Física, resulta essencialmente de acções de natureza

física, tais como variações de volume produzidas por oscilações térmicas

(termoclastia4), congelação e descongelação de água (gelivação5) contida nos poros

das rochas, cristalização de sais dissolvidos na água de impregnação das fissuras e

poros das rochas após evaporação. Os mecanismos físicos citados provocam a

constante fissuração das rochas até estados de desagregação mais ou menos

avançados. As rochas perdem, assim, a sua coerência sem modificação das suas

composições mineralógica e química.

Este tipo de alteração está confinado a certas zonas do Globo que têm em comum

acentuada carência de água no estado líquido e, consequentemente, muitíssimo

pobres de vegetação e, portanto, de reduzidíssima actividade bioquímica. Estão

nestas condições as regiões glaciárias (polares e de alta montanha) com gelo

permanente a encobrir o solo, as regiões periglaciárias, de solo exposto mas quase

permanentemente gelado, e as regiões áridas ou desérticas ou semiáridas. No

conjunto, estas regiões perfazem cerca de 15% da área dos continentes.

Figura 2.2. Alargamento da rocha provocado pelos processos de termoclastia e gelivação. Fonte: Ciências Naturais 7, 1995

4 Termoclastia Uma vez que muitas rochas contêm minerais escuros e minerais claros, portanto, com diferentes graus de absorção da energia radiante, estes minerais aquecem e dilatam-se de modo diferente o que conduz a contínua "descolagem" dos grãos da rocha que acaba por se desagregar. Por outro lado, devido à pouca condutibilidade térmica das rochas, verifica-se um aquecimento da película externa dos afloramentos rochosos que contrasta com a temperatura do seio da rocha. 5 Gelivação A água no estado líquido ocupa menos espaço do que no estado sólido. Nas zonas frias a água no estado líquido penetra nas fendas das rochas e quando gela aumenta de volume. Devido a esse aumento de volume, a água vai pressionar as paredes das fendas originando a desagregação das rochas.


16


A Alteração Bioquímica, está representada nos restantes 85% da área dos

continentes e encerra, fundamentalmente, mecanismos químicos e, sobretudo,

bioquímicos, na sequência da actividade própria dos seres vivos (micro e

macroorganismos), em especial do mundo vegetal, quer através da sua acção

fisiológica, quer por efeito dos seus produtos de decomposição, após a morte.

A água no estado líquido é factor essencial a este tipo de alteração. Por um lado, é a

água que desencadeia e permite a maioria das reacções químicas; é a água que

recolhe os produtos alterados; é, ainda, a água que determina o equilíbrio da cobertura

vegetal e, consequentemente, condiciona os processos bioquímicos a ela ligados.

Entre os principais processos decorrentes no conjunto da alteração bioquímica, têm

lugar de relevo a hidrólise, a oxidação e certas reacções químicas realizadas com

produtos orgânicos de origem biológica.

A temperatura tem aqui, também um papel importante, na medida em que, como é

sabido, a velocidade das reacções varia no mesmo sentido daquela grandeza. Bastará

referir que para uma elevação de 10 °C, a velocidade de hidrólise duplica. A

decomposição aumenta pois com a humidade, com a temperatura e com o grau de

importância do mundo orgânico associado.

Figura 2.3. Intensidade dos fenómenos de meteorização em função da temperatura e da pluviosidade.



17


Figura 2.4. Intensidade dos fenómenos de meteorização em função da temperatura e da pluviosidade.


Legenda: Regiões praticamente sem alteração bioquímica

1 – Regiões Polares 2 – Regiões Desérticas quentes

Regiões com alteração bioquímica 3 – Zonas Frias 4 – Regiões Intertropicais húmidas 5 – Regiões Tropicais sub-húmidas 6 – Regiões Tropicais secas e temperadas

Como se pôde observar da figura anterior, onde é delimitado de uma forma global, a

distribuição da actividade bioquímica, esta é insignificante no domínio da tundra e das

turfeiras boreais, é ainda incipiente ao nível da taiga, é já bastante sensível à latitude

das florestas temperadas e atinge o máximo de intensidade nas regiões quentes e

húmidas sob a floresta tropical e equatorial.

Quanto maior for a precipitação atmosférica, maior é a circulação e a renovação da

água no seio das rochas, isto é, a drenagem, e mais rápida e profunda será a

alteração. O pH do ambiente tem grande influência, pois a acidez acelera a velocidade

da hidrólise.

Estabelece-se, assim, relação entre o clima e a alteração das rochas, para a qual se

pode esboçar uma zonalidade que acompanha de perto a zonalidade climática do

Globo.

Apesar de muitos autores não fazerem referência à diferença entre a meteorização e a

erosão, deve notar-se que, de facto, a meteorização corresponde apenas à alteração

da camada superficial das rochas, que irá facilitar o seu desgaste ou escavamento.

Pode, inclusivamente, dizer-se que a meteorização é um fenómeno que precede a

erosão, preparando, facilitando e acelerando esta última.


18


Dada a íntima relação entre estes dois fenómenos, é natural que os agentes de

meteorização sejam também os agentes de erosão (GALOPIM DE CARVALHO,

1981).

A título de exemplo ao anteriormente exposto, para LEINZ e AMARAL (1987) a erosão

das rochas, transformando-as em solo acontece pelo processo denominado

intemperismo6 que é, segundo os autores "... o conjunto de processos operantes na

superfície terrestre que ocasionam a decomposição dos minerais das rochas, graças à

acção de agentes atmosféricos e biológicos". O clima actua sobre o intemperismo por

meio de duas formas principais: física e química. O intemperismo físico é a acção

mecânica sobre a rocha, desintegrando-a fisicamente por meio de variação de

temperatura, cristalização de sais, congelação e agentes físico - biológicos. E o

intemperismo químico é desencadeado pela acção da água que penetra na rocha.

Esta água que cai sob a forma de chuva traz gases dissolvidos (O2, CO2, N2), que, ao

se infiltrarem junto com a água na rocha, reagem com os seus componentes por meio

de decomposição química por oxidação, hidrólise e hidratação, ácido carbónico,

dissolução e decomposição químico-biológica, contribuindo para transformar a rocha

em solo.

3. EROSÃO E EROSIVIDADE

3.1. DEFINIÇÃO

Erosão, etimologicamente, provém do verbo latino «erodere» que significar roer. É um

fenómeno natural, gerador de sedimentos e que sempre existiu na superfície terrestre,

desde que as rochas se puseram em contacto com a atmosfera. Em última instância,

deve-se à energia solar e à presença de um potencial regulador, a gravidade, e pode

ocorrer em qualquer lugar da superfície do planeta ainda que não necessariamente

com a mesma intensidade no tempo e no espaço.

A seguir são descritas algumas definições de “Erosão” que se encontram compiladas

pelo Glossário Libéria:

Erosão, (1) Trabalho de desgaste realizado pelos diversos agentes do relevo, tais

como as águas correntes, o vento e o gelo. (2) Desgaste do solo por água corrente,

zonas geladas, ventos e vagas (DNAEE, 1976). (3) Destruição das saliências ou

6 Intemperismo Palavra utilizada pelos brasileiros para definir Meteorização.


19


reentrâncias do relevo, tendendo a um nivelamento ou colmatagem, no caso de

litorais, baías, enseadas e depressões (GUERRA, 1978). (4) Desgaste e/ou

arrastamento da superfície da terra pela água corrente, vento, gelo ou outros agentes,

incluindo processos como o arraste natural. (5) Desgaste do solo, ocasionado por

diversos factores, tais como: água corrente, zonas geladas, ventos, vagas e

desmatamentos. Obras de engenharia e movimentações de terra podem causar ou

ocasionar erosão. Tipos de erosão: mecânica, hidráulica, eólica e outras. (6) Remoção

física de rochas ou de partículas do solo por acção de elementos da natureza, como a

água e o vento; os processos erosivos podem ser acelerados por actividades

antrópicas7. (GLOSSÁRIO LÍBRERIA, 2003)

As rochas (e solos) da superfície terrestre estão constantemente a ser erodidas e os

seus produtos, uma vez libertados, são transportados pelos diversos agentes

(GALOPIM DE CARVALHO 1981). Segundo o mesmo autor, a fronteira entre a erosão

e o transporte dos materiais erodidos é bastante ténue uma vez que “... o mesmo

agente pode realizar uma ou outra daquelas acções.” e ainda, “... consoante as

dimensões dos materiais libertos e a energia do agente assim exercerá uma ou outra”

(GALOPIM DE CARVALHO, 1981).

A erosão é um fenómeno complexo que basicamente consiste na desagregação ou

meteorização de um solo ou de um material rochoso por acção de agentes

atmosféricos e posterior desnudação por arraste das partículas desagregadas

(JIMENO, 1999).

A intensidade com que se manifesta a erosão depende de uma série de factores que,

por sua vez, em última instância, dependem da geologia e do clima da região daquele

lugar, de acções químicas e biológicas e ainda, da presença humana. Desta forma,

podem ser considerados outros factores intrínsecos: tectónicos, litológicos,

edafológicos, geomorfológicos, e ainda antrópicos, sendo todos independentes e

variáveis ao longo do tempo.

O Homem, derivado das actividades que desenvolve (a destruição de bosques e

zonas com vegetação densa, transformando-as em áreas cultiváveis; o pastoreio

abusivo; o arado do solo seguindo as linhas de máxima pendente do terreno; as

práticas de cultivo inadequadas; os incêndios; a utilização de solos férteis para a

7 Erosão antrópica Aceleramento da erosão nas camadas superiores do solo em consequência de desflorestaremos, construção de estradas etc., ocasionando um desequilíbrio litogliptogénico (GLOSSÁRIO LÍBRERIA, 2003).


20


expansão urbana e industrial; a abertura indiscriminada e mal planificada de vias de

comunicação e caminhos florestais; e a exploração a céu aberto de recursos minerais

e rochas industriais; entre outras muitas acções humanas) é, sem dúvida alguma, o

factor que mais consegue influenciar negativamente a evolução natural dos processos

erosivos numa determinada região, pois induz alterações importantes no solo que

afectam as suas propriedades físicas, químicas e biológicas, levando a uma

degradação elevada do mesmo e, em algumas ocasiões, consequências irreversíveis.

Segundo JIMENO (1999), a recuperação do solo perdido, como consequência dos

processos erosivos, mediante formação natural de novo solo a partir da rocha mãe é

muito lenta, calculando-se que para formar, em condições naturais, uma capa de 2 a

3cm de espessura são necessários entre 300 a 1000 anos. Segundo o mesmo autor,

este período de tempo pode ser encurtado, sendo necessários entre 15 e 25 anos

para formar uma capa de solo novo com 1cm de espessura, se se recorrer a

operações agrícolas.

GUERRA (1972) apud CERRI, SILVA e SANTOS (1997) conceitua erosão como "...

destruição das saliências ou reentrâncias do relevo, tendendo a um nivelamento ou

colmatagem, no caso de litorais, de enseadas, de baías e depressões.". Para ele o

processo erosivo é único, composto da fase erosiva (gliptogénese) e uma de

sedimentação (litogénese). Ele comenta que para o geólogo e o geógrafo o termo

erosão significa um conjunto de acções que modelam uma paisagem, enquanto para o

pedólogo e o agrónomo consideram-no do ponto de vista da destruição do solo.

O mesmo autor ainda distingue vários tipos de erosão, tais como acelerada (com a

intervenção humana) e de outros seres vivos; elementar (também chamada de

meteorização); eólica (trabalho realizado pelo vento); fluvial (trabalho contínuo das

águas correntes na superfície terrestre, incluindo os efeitos dinâmicos exógenos de

gliptogénese em que o homem não interfere, para os geólogos); glaciar; marinha

(trabalho das vagas forçadas ou de translação ao longo do litoral); pluvial (trabalho das

águas da chuva).

O Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT (1986) conceitua

erosão como "o processo de desagregação e remoção de partículas do solo ou de

fragmentos e partículas de rochas, pela acção combinada da gravidade com a água,

vento , gelo e/ou organismos (plantas e animais)".


21


O balanço hídrico rege todo o comportamento regional frente aos processos erosivos

como se pode perceber, observando a figura seguinte.

Figura 3.1. Balanço Hídrico. Fonte: Ano propedêutico, 1979

Pode-se definir Erosão do solo como: (1) Destruição nas partes altas e acumulação

nas partes deprimidas da camada superficial edafizada (GUERRA, 1978). (2)

Processo pelo qual a camada superficial do solo ou partes do solo são retiradas, pelo

impacto de chuva, ventos e ondas e são transportadas e depositadas noutro lugar

(GLOSSÁRIO IBAMA, 2003).

Do ponto de vista da geologia, erosão é o processo de longa duração em que os

factores erosivos concorrem para transformar a rocha em solo (LEINZ e AMARAL,

1987). Desta forma a erosão do solo faz parte de um processo mais amplo, chamado

desnudacção. Este corresponde "... ao conjunto de processos que agem na remoção e

consequente abaixamento de uma superfície elevada, pela interacção de processos

intempéricos e erosivos, podendo ser acompanhados da lixiviação, no caso de tratar-

se de regiões calcárias" (LEINZ e AMARAL, 1987).


22


LEINZ e AMARAL (1987) afirmam que a erosão é o processo que ataca a rocha

transformando-a em solo e desnudação é o processo que ataca o solo destruindo-o.

Por outras palavras, esta erosão seria a pedogénese e desnudação corresponderia à

morfogénese, conforme TRICART (1968).

TRICART (1968) afirma que plantas e animais criam o solo por meio da pedogénese e

que esta é parte integrante da morfogénese ao modificar as características superficiais

da litosfera, isto é, ao modelar as formas de relevo. Esta modelação do relevo

acontece principalmente por meio das formas de erosão pluvial e eólica, bem como de

outras de menor magnitude.

O tempo de actuação dos factores erosivos interagindo entre si é de importância

fundamental. Ele pode ser subdividido em processo de erosão geológica, ou natural e

erosão acelerada.

A figura 3.2. possibilita uma visão geral do ciclo das rochas, enfocado como um

sistema de longa duração. Completando este ciclo, pode-se observar que a erosão

das rochas forma o solo e a erosão deste ocasiona novas formas de relevo

(morfogénese) nas encostas e novos solos nos sítios de acumulação. A erosão

geológica, já descrita, acontece desde a formação da Terra, transformando as rochas

em solos e estes em rochas novamente. A erosão acelerada, por sua vez,

compreende o curto intervalo de tempo da vida humana e conta com a fundamental e

inequívoca participação do homem no processo; esta é desencadeada quase que

exclusivamente por práticas incorrectas de uso e manuseamento do solo, da água e

dos demais recursos do meio ambiente.

De acordo com BIGARELLA e MAZUCHOWSKI (1985), a erosão acelerada instala-se

quando se verifica uma ruptura do equilíbrio que favorece os agentes erosivos [pois]

em condições normais, via de regra, o desgaste da superfície por erosão é

compensado pela contínua alteração das rochas, mantendo-se o perfil do solo.


23


Energia Solar

Figura 3.2. Ciclo das Rochas. Fonte: Leinz e Amaral, 1987

Legenda:

1. Meteorização, erosão e transporte;

2. Cimentação, diagénese, recristalização a baixa temperatura;

3. Fusão pela incorporação directa a qualquer massa ígnea após subsidência;

4. Metamorfismo pelo aumento das condições de temperatura, pressão orientada ou

pela conjugação de ambos os processos, graças à subsidência;

5. Vulcanismo; por meio de rupturas da crosta o magma basáltico provindo do manto

se derrama à superfície;

6. Soerguimento conjugado com a erosão das camadas superiores;

7. Formação de Gabros, peridotitos, kimberlitos, etc.;

8. Formação de metabasitos.


24


A análise da tabela 3.1 permite ter uma ideia da escala de ocorrência do processos

erosivos. Segundo BERTONI e LOMBARDI NETO, são necessários cerca de 6.000

anos para que se forme uma camada de 15cm de solo. Desta forma, a floresta é a

melhor cobertura vegetal para o solo, pois são necessários 440.000 anos para

desgastar essa mesma espessura. A pastagem, por seu turno, já não tem capacidade

para regenerar o solo perdido, pois demora somente 4.000 anos para que ele seja

erodido. Se se observar o efeito da agricultura, então o efeito erosivo é grandemente

acelerado, podendo-se observar que uma ocupação anual do solo para a agricultura

consegue erodir o solo em apenas 70 anos, aproximadamente 6.000 vezes mais

depressa que numa floresta.

Tabela 3.1. Desgaste de 15 cm de solo (tempo de formação: 6 mil anos). Fonte: Bertoni e Lombardi Neto, 1990

Cobertura Tempo (anos)

Floresta 440.000

Pastagem 4.000

Café 2.000

Cultura anual 70

CHRISTOFOLETTI (1974) afirma que a acção biológica das plantas e dos animais

também actuam no processo de pedogénese - morfogénese. As plantas actuam tanto

na morfogénese desagregando as partículas do solo, como na pedogénese ao barrar

o escoamento pluvial, ventos e fornecimento de húmus. Os animais participam da

morfogénese ao diminuir os tamanhos das partículas e ao movimentá-las no interior

dos solos.

JIMENO (1999) distingue sete categorias distintas para os diferentes tipos de erosão,

a nível global:

1. Erosão Hídrica;

2. Erosão Eólica;

3. Erosão Fluvial;

4. Erosão Marinha e Litoral;

5. Erosão Glaciar;

6. Erosão Periglaciar;

7. Erosão Cárstica.


25


Sendo que, segundo o mesmo autor, a uma escala mais reduzida, os tipos de erosão

que se revestem com importância são a erosão eólica e sobretudo, a erosão hídrica

produzida pelas gotas de chuva que embatem sobre o terreno, desagregando

partículas que são por sua vez arrastadas pelas águas de escorrência.

GALOPIM (1981) acrescenta ainda, como agentes responsáveis pela modelização do

terreno a Força da Gravidade e os Seres Vivos.

SELBY (1982), define Erosão como função de dois mecanismos ou processos:

Erosão = f( Erosividade; Erodibilidade)

em que a Erosividade traduz os efeitos compostos dos agentes naturais

característicos de uma dada região, tais como a chuva e ventos (sua intensidade,

tamanhos das gotas, velocidade, distribuição, ângulo e direcção, frequência e

duração), assim como das águas superficiais correntes (caudais, profundidade do

escoamento, velocidade, frequência, magnitude, duração e conteúdo de sedimentos)

enquanto que Erodibilidade depende das propriedades dos terrenos (tamanho das

partículas, coesão, capacidade de agregação e de infiltração) da vegetação (inclinação

e comprimento da superfície dos terrenos, sua rugosidade, convergência ou

divergência de escoamentos) e, ainda, as práticas de uso do solo (agricultura

intensiva, estabilização de ravinamentos, rotação de colheitas, cobertura das plantas,

criação de terraços, conteúdo de matéria orgânica, etc.).

3.2. EROSÃO HÍDRICA

A água, tal como já foi referido, é o agente natural de maior incidência, como factor

condicionante e desencadeante no aparecimento de instabilidades. As correntes de

água com o seu poder erosivo e de transporte constituem um grande factor

desencadeante, conseguindo um perfil de equilíbrio com as encostas dos vales por

onde escoam. Estas, podem actuar de forma contínua com desigual importância,

segundo a intensidade da corrente, provocando o desgaste do pé do talude

diminuindo-o e eliminando o suporte da base e incrementando o esforço de corte dos

materiais.

A Erosão Hídrica é aquela em que os processos de desagregação da rocha ou solo

bem como desnudação e transporte são efectuados pela água. Ocorre através da

acção do impacto das gotas da chuva e pelas acções químicas que desenvolve na


26


rocha, quando se infiltra nesta e ainda pelo escoamento superficial, quer seja difusa ou

concentrada.

A Erosão Hídrica é afectada por uma série de factores que se encontram resumidos

na figura seguinte.

Erosão Hídrica

ForçasResistentes

Forças Activas

Propriedades Físicas do Terreno

Vegetação

Características das Chuvas

Pendente e Superfície do Terreno

Capacidade de absorçãoda água no terreno

Depende de

Determinadas por

Devidas a

Figura 3.3. Factores que afectam a erosão hídrica. Adaptado de Jimeno, 1999

A água pode exercer uma acção mecânica sobre as rochas. Na sua passagem, a água

arrasta consigo alguns materiais mais soltos. Por outro lado, ao introduzir-se pelas

fendas a água vai provocando o seu alargamento, o que pode levar à fracturação e

desagregação da rocha.

A água que circula na Natureza (mesmo a água da chuva) transporta substâncias

dissolvidas. A acção das substâncias dissolvidas na água pode contribuir para

fenómenos de erosão química. A própria água, só por si (mesmo se relativamente

pura), desencadeia reacções que levam a alteração dos minerais.

A água é um importante agente de construção da paisagem, actuando sob diversas

formas - águas torrenciais, águas correntes dos rios e do mar, águas subterrâneas e

ainda, sob a forma de neve e de gelo quando se encontra no estado sólido. Na sua

acção, nestas diferentes formas, a água modela diferentes tipos de paisagem

destacando-se aspectos muito característicos como os sulcos torrenciais ou

barrancos, as chaminés de fada, os estuários, as praias, os campos de lapiás, as

grutas e os vales glaciários.

As perdas de solo num terreno estão intimamente relacionadas com a chuva, em parte

pelo seu poder de desprendimento aquando do impacto das gotas de água no solo e

pela contribuição à escorrência superficial.


27


A eficácia do desprendimento de partículas pelas gotas depende directamente da

energia cinética das primeiras, das suas massas e da velocidade com que atingem o

terreno. A velocidade que uma gota alcança é função do seu diâmetro.

Figura 3.4. Acção mecânica do impacto de uma gota de chuva. Fonte: Geologia, 1981

HUDSON descobriu em 1973, aquando de estudos efectuados na África subtropical,

que a energia cinética de chuvas individuais de intensidade iguais ou superiores a 25,4

mm estava mais estreitamente relacionada com as perdas de solo que qualquer outro

parâmetro individual testado. Ainda, segundo dados do mesmo autor, uma chuva tem

256 vezes mais energia cinética que o escoamento superficial (BERTONI e

LOMBARDI NETO, 1990).

Segundo CHRISTOFOLETTI (1974) e BERTONI & LOMBARDI NETO (1990) e a

erosão pelo impacto das gotas de chuva (salpicamento ou splash erosion) acontece

quando as gotas de chuva golpeiam a superfície do solo, rompendo os grânulos e

torrões, reduzindo-os a partículas menores. Isto diminui a capacidade de infiltração de

água no solo. Uma gota golpeando um solo húmido forma uma cratera, compacta a

área imediatamente sob o centro da gota, movimenta as partículas soltas para fora

num círculo em volta da sua área.

O impacto das gotas de chuva (figura 3.5.) rompe os agregados do solo, desprende e

transporta as partículas mais finas, que são as de maior valor nutritivo, causando

também compactação na superfície do terreno. Isso reduz a capacidade de absorção

de água pelo solo e aumenta o escoamento superficial. As partículas mais

susceptíveis de serem transportadas pela saltitação são as areias finas que pulam até

a 1,5 m de distância.


28


Figura 3.5. Erosão por salpicamento. Fonte: V.P. Robey, Naval Research Lab (EUA); In Leinz e Amaral, 1967

Na primeira foto, a gota está prestes a tocar a superfície. Na figura do meio consegue-

se observar que os pingos de lama são expelidos radialmente após o impacto da gota

e por fim, na foto mais à direita, vê-se a formação uma cratera enquanto os pingos

expelidos são depositados.

ELLISON (1947), citado por BERTONI e LOMBARDI NETO(1990), afirma que as

gotas de chuva contribuem para o processo erosivo de três maneiras:

(a) desprendem partículas de solo no local que sofre o impacto;

(b) transportam, por salpicamento, as partículas desprendidas;

(c) imprimem energia, em forma de turbulência, à água superficial.

Segundo os mesmos autores, a chuva afecta o solo por meio de quatro

características:

• Quantidade - é a soma total da chuva que cai de forma contínua em

determinado lugar e tempo;

• Intensidade - é a característica mais importante, pois quanto maior seu valor,

maior será a perda por erosão, porque chuvas mais intensas têm maior poder

de desagregação das partículas do solo, do que chuvas de menor intensidade;

• Duração - é complemento da intensidade de chuva pois a combinação das

duas características determina a chuva total. Chuvas de longa duração

proporcionam maior quantidade de escoamento superficial porque ocorre a

saturação do solo cessando a infiltração da água da chuva no solo;

• Frequência - é a característica que, para valores constantes das outras

características, provoca escoamento superficial de maior intensidade quando o

intervalo de tempo entre as chuvas é menor.


29


A velocidade máxima de infiltração acontece no início da chuva, caindo rapidamente à

medida que o solo se vai saturando de água. Também o tamanho e a disposição dos

espaços porosos no solo, determinam a velocidade de infiltração da água da chuva.

Solos arenosos, com grandes espaços porosos têm velocidade de infiltração maior

que solos argilosos, onde os espaços porosos são menores.

A tabela seguinte constitui-se numa tentativa empírica de relacionar o poder erosivo da

chuva com a intensidade de erosão (SIDNEI LOPES RIBEIRO, 2000).

Tabela 3.2. Esquema empírico do poder erosivo da chuva. Fonte: Sidnei Lopes Ribeiro, 2000

Quantidade de chuva Pequena Média Grande

Intensidade da chuva Baixa Média Alta

Duração da chuva Curta Média Longa

Intervalo entre chuvas (frequência) Grande Médio Pequeno

Erosão Mínima Média Máxima

Uma vez chegada ao solo, a água não só produz erosão pelo impacto das gotas de

chuva mas também, quando a intensidade da chuva supera a capacidade de

infiltração do terreno, ocorre escoamento superficial dando origem aos processos de

erosão laminar, erosão em sulcos e erosão em barrancos.

3.2.1. TIPOS DE EROSÃO HÍDRICA

BIGARELLA e MAZUCHOWSKI (1985) citam quatro formas de erosão provocadas

pela água: 1 – laminar; 2 - em sulcos; 3 – ravinamentos; e 4 - boçorocas8. CLAYTON

(1972) distingue o processo em duas fases: a) impacto das gotas da chuva e b)

escoamento superficial. Quanto a este tipo de erosão (hídrica), OLIVEIRA (1994)

diferencia as seguintes classes: 1 - laminar ou entre sulcos; 2 - em sulco; 3 - em calha;

4 - em ravina; e 5 - em boçoroca.

No que se refere à sua forma de se manifestar, JIMENO (1999) diferencia-as em três

modalidades (ou tipos erosivos): Laminar, em sulco e em barranco. A figura seguinte

ilustra os tipos de erosão hídrica definidos por este autor.

8 Boçoroca (voçoroca) Termo brasileiro para invocar Barranco


30


Figura 3.6. Representação esquemática dos diferentes tipos de erosão hídrica. Adaptado de Jimeno, 1999

A) Erosão Laminar ou em Manto («sheet erosion» ou «interrill erosion»)

A erosão laminar é uma forma de erosão dificilmente perceptível, mas cuja aplicação

pode ser denunciada pela coloração mais clara do solo, pela exposição de raízes e

pela queda na produtividade agrícola. A aplicação da Equação Universal da Perda de

Solo (USLE9) para a avaliação da perda média anual de solo restringe-se às áreas que

apresentam erosão hídrica do tipo laminar. BERTONI e LOMBARDI NETO (1985)

apud CERRI, SILVA e SANTOS (1997).

A Erosão Laminar consiste numa remoção de delgadas capas de solo produzidas pela

água que escorre em terrenos uniformes e de pouca inclinação, provocando uma

perca de solo, com maior quantidade de matéria orgânica, conduzindo a um

empobrecimento em elementos nutrientes e a uma diminuição da capacidade de

armazenamento de água.

Esta erosão é pouco perceptível no inicio da sua ocorrência já que apenas modifica a

superfície do solo no entanto, com o decorrer do tempo produz uma concentração

importante de cascalho na superfície, põe a descoberto as raízes de arbustos e de

outras pequenas plantas e ainda, produz a acumulação de terras na zona final do

talude.

Os processos principais que actuam na erosão laminar são o desprendimento e

arranque de partículas do solo por efeito do impacto das gotas de chuva

(desprendimento por salpicamento) e o seu transporte por efeito de uma delgada

lâmina de água (fluxo laminar).

9 USLE Abreviatura para «Universal Soil Loss Equation». Ver Capítulo 7.3

Erosão em Barranco

Erosão em Sulco

Erosão Laminar


31


O fluxo laminar não é um fenómeno que consiga ocorrer durante grandes distâncias,

derivado das irregularidades do terreno. Desta forma, a água passa a correr em

pequenas linhas de água não hierarquizadas e de trajectórias variadas. As

consequências deste tipo de erosão são semelhantes às provocadas pela erosão

laminar.

B) Erosão em Sulcos («rill erosion»)

À medida que os fluxos de corrente se vão concentrando nas linhas de maior declive

dos terrenos, vão-se adensando os fluxos de água e ocorre o aumento da velocidade

da mesma, originando directamente o aumento do potencial de erosão, conseguindo

abrir pequenos sulcos no terreno de secção em “U” ou em “V”, com profundidades até

0,3m (JIMENO, 1999).

Este tipo de erosão é favorecida com a queda de aguaceiros intensos e com a

preexistência de erosão laminar e com a inclinação do talude em causa.

CERRI, SILVA e SANTOS (1997) afirmam que a ravina tem profundidade acima de

0,5m e é formada essencialmente pelo escoamento de água superficial, que provoca o

desprendimento de partículas do solo e movimentos de massa devido ao abatimento

dos taludes. Apresenta forma rectilínea, alongada e estreita: raramente se ramifica,

não chega a atingir o nível freático e possui perfil transversal em "V". Ocorre entre

eixos de drenagens, muitas vezes associadas a estradas, trilhas de gado e valas

abertas por alfaias agrícolas.

CAVAGUTI (1994) e SALOMÃO (1994) consideram que sulcos e ravinas são formas

resultantes da erosão de solo antes de ser atingido o lençol freático, diferenciando-se

pela profundidade da erosão linear. Os mesmos autores indicam que, para o U.S. C.

S.10 (1966), o termo sulco é utilizado quando se pode recuperar o entalhe erosivo por

operações normais de preparo do solo; caso contrário, trata-se de ravina. Com o

aprofundamento da ravina, esta interceptará o lençol freático e , a partir deste instante,

ocorre a acção simultânea das águas de escoamento superficial e sub - superficiais,

tornando o processo bem mais complexo e fazendo com que a ravina original atinja

grandes dimensões. Este estágio final é denominado barranco.

10 USCS (United States Conservation Service) Organismo estatal norte americano que tem como âmbito a conservação das vias terrestres deste país.


32


C) Erosão em BARRANCOS («gully erosion»)

Se os sulcos por onde circula a água no terreno não se eliminarem (por meteorização

ou trabalho humano), estes irão progredir no sentido ascendente permitindo

desprendimentos de materiais de maior tamanho, originando incisões que poderão

atingir vários metros de profundidade graças às correntes de água e de materiais que

esta arrasta e ao desmoronamento das paredes do sulco devido à instabilidade da

parede onde se encaixa.

Este tipo de erosão nos terrenos só ocorre se alguma das erosões anteriores já tiver

ocorrido e evidencia um estado avançado de erosão nos mesmos. A sua anulação já

requer meios de estabilização e correcção dos terrenos com custos elevados.

Para RODRIGUES (1982) as boçorocas são ravinas profundas que se desenvolvem,

tanto em sedimentos como em solos, nos taludes naturais e artificiais.

Figura 3.7. Sulcos e Barrancos num talude. Fonte: López Jimeno, C., 1998

3.2.2. EROSÃO PROVOCADA PELOS CURSOS DE ÁGUA, VAGAS OCEÂNICAS E GLACIARES

A erosão hídrica não ocorre somente pelo efeito da chuva e do seu escoamento

superficial sobre o solo. Os rios, as vagas oceânicas e os glaciares são também

agentes modeladores da paisagem. A seguir são apresentadas as principais

modificações provocadas por estes agentes.

a) Torrentes

As Torrentes são pequenos cursos de água temporários, activos por ocasião das

chuvas e que funcionam como locais de convergência e escoamento das águas de

escorrência existentes no seu raio de acção. A sua localização é predominante em

vertentes íngremes dos vales ou nas cabeceiras dos mesmos, nas zonas de relevo

mais acidentados.


33


As torrentes são compostas por três troços distintos: 1) Bacia de recepção, localizada

na parte mais elevada, possuindo uma forma mais ou menos extensa, alargada e

escavada onde convergem as águas e afunilando na zona de transição para o

segundo troço. É desprovida de vegetação; 2) Canal de escoamento, entalhe

profundo, geralmente de forma em “V” e rectilíneo, pejado de detritos de diâmetros

variáveis e tem como «função» o escoamento das águas acumuladas na Bacia de

recepção e dos detritos por estas arrastadas; 3) Cone de dejecção, local onde os

detritos transportados são depositados, numa forma de acumulação em leque e de

superfície cónica.

Figura 3.8. Torrentes. Fonte: Geologia, 1981

À medida que a Torrente evolui, tende para um ponto de equilíbrio que vai permitir a

reintrodução da vegetação, estabilizando a encosta. Os efeitos erosivos da Torrente,

enquanto se encontra «activa» são bastante prejudiciais em qualquer dos seus troços.

b) Rios

Os rios (e os ribeiros) geralmente possuem água em regime permanente, em oposição

ao regime torrencial, sazonal. Qualquer corrente de água possui uma menor ou maior

capacidade erosiva, que depende da própria força da água que circula. Esta, por sua

vez, depende do caudal11 e da velocidade da corrente12. O caudal do rio não é

constante ao longo do ano, uma vez que recebe as águas dos seus afluentes.

Também a velocidade com que a água circula, varia uma vez que o declive do rio se

suaviza à medida que se aproxima da foz.

11 Caudal Caudal de um rio é o volume de água que fluí por unidade de tempo. Exprime-se em m3/s (metros cúbicos por segundo). 12 Velocidade da corrente A velocidade da corrente é consequência do declive do leito do rio.


34


Por esse facto, da nascente até à foz, isto é, de montante para jusante, distinguem-se

sempre três troços principais, à semelhança das torrentes:

Troço superior, o rio corre por áreas montanhosas, em vertentes muito

inclinadas. As águas correm rápidas e violentas. Por esse motivo predomina o

trabalho de erosão, no qual grandes quantidades de materiais são arrancados

das margens e do leito do rio;

Troço médio, o rio já saiu do terreno montanhoso, a inclinação do leito diminui

e as águas ficam menos violentas. A principal acção da água é o transporte.

Existe ainda um certo desgaste nas margens (erosão lateral) devido à acção

das águas das chuvas que convergem para o rio;

Troço inferior, o rio corre por zonas muito planas, sem inclinação e as águas

são muito vagarosas. A sua força é insuficiente para transportar materiais.

Assim a acção predominante é a sedimentação.

A idade de um rio é também determinante para a erosão (vide figura 3.9.):

a) um rio Jovem conduz a grandes acções de erosão (o rio apresenta um perfil

irregular e acentuado);

b) um rio na sua fase de Maturidade tem maior poder de transporte, já que o

seu perfil tende a ser mais regular, com vales profundos e geralmente

apertados; e

c) na fase da Senilidade, dados os vales serem amplos e possuírem vertentes

muito afastadas, as acções de sedimentação são maioritárias.

Independentemente dos troços e da idade do rio, a acção dos rios aumenta,

consideravelmente, quando se modificam as condições normais do caudal e a

geometria: Durante as cheias aumenta o seu poder abrasivo e de desgaste devido ao

carácter esporádico e tumultuoso.

Figura 3.9. Fases da evolução de um rio. Fonte: Geologia, 1981


35


c) Vagas e Ondulação

A ondulação contribui para a modelação das escarpas costeiras, actuando como factor

destabilizador da mesma. Durante os períodos de tormenta a ondulação produz um

desgaste no pé das escarpas. O violento embate das ondas lança fragmentos de

rocha contra a costa levando à diminuição da sua estabilidade, dependendo da

competência dos materiais.

Também se produzem vibrações que podem pressupor um factor condicionante da

estabilidade através das descontinuidades. Devido à refracção das ondas por troca de

direcção das suas frentes, as zonas salientes da costa são as que mais sofrem os

seus efeitos.

O retrocesso geral das escarpas por efeito das ondas faz com que estas constituam

um factor condicionante da acção dos rios que desembocam na costa. Quando as

escarpas sofrem erosão rápida, o vale fluvial fica retido diminuindo o nível de erosão

do rio.

Figura 3.10. Erosão costeira provocada pelas acções das vagas e da ondulação. Fonte: O Mistério da Vida, 1998

A água do mar é a principal responsável pela modelação da paisagem ao longo da

costa, originando uma série de aspectos característicos. A sua acção erosiva é

provocada principalmente pelo impacto das ondas que golpeiam as rochas,

arrancando-lhes fragmentos que depois atiram contra elas, desgastando-as ainda

mais. Assim se formam as recortadas arribas costeiras. As ondas e as correntes

costeiras realizam também o transporte dos materiais resultantes do desgaste das

rochas. A sedimentação destes detritos, principalmente areias, que ocorre sobretudo

em zonas mais ou menos abrigadas, «alimenta» as praias.


36


d) Águas Subterrâneas

Consideram-se, como tais, correntes, níveis subterrâneos, a água distribuída pela rede

de fracturação de um maciço rochoso ou de forma intersticial pelos solos que

condiciona a sua estabilidade.

Exercem uma série de dissoluções e outras trocas físico-químicas no terreno, que

diminuem as características resistentes deste. Em regiões cársicas o seu progresso

pode causar o aluimento de cavernas, afectando os taludes mais próximos. A

absorção da água de infiltração produz expansão e contracção contínua dos solos, em

períodos alternados de chuva e seca, que faz variar as características resistentes do

terreno.

A água subterrânea pode originar a liquefacção de solos argilosos por aumento da

pressão intersticial devido a trocas bruscas do nível freático. Quando à escorrência por

entre as descontinuidades, aumenta a pressão entre elas, actuando como lubrificante

nos minerais argilosos constituintes do meio.

e) Gelo e Neve

O repetido crescimento e fusão do gelo que se transforma em água intersticial do

terreno e a contida nas descontinuidades produz uma desagregação mecânica na

estrutura deste. Esta traduz-se numa relação de coesão e alargamento das

descontinuidades condicionando o terreno perante a acção de outros factores.

As grandes massas de gelo em movimento, designadas por glaciares, arrastam

fragmentos que arrancam das rochas erodindo o fundo e as paredes do seu Ieito,

formando um vale com um perfil transversal em forma de “U”, denominando-se de

«vale glaciário».

Figura 3.11. Vale glaciário do Zêzere, na serra da Estrela. Fonte: O Mistério da Vida, 1998


37


Acima de certa altitude, a água, em vez de se precipitar para o solo na forma de

chuva, fá-lo na forma de neve, seja qual for a época do ano. O mesmo fenómeno se

passa nas regiões polares onde a temperatura é sempre muito baixa. Nas altas

montanhas a neve cobre a superfície do solo e acumula-se, em massas enormes, nos

«circos». Estes, são as zonas superiores dos glaciares e correspondem a áreas

montanhosas, rodeadas por todos os lados, de paredes escarpadas. A neve dos circos

nunca se derrete. Adquire, desta forma, uma altura e espessura consideráveis,

formando uma massa gelada que desliza num movimento lento e regular, sob a acção

do seu próprio peso, até às zonas de menor inclinação. A esta massa gelada em

movimento chama-se «glaciar».

O gelo que desce a partir do circo forma a chamada língua glaciária, que se comporta

como um verdadeiro rio de gelo. À medida que o glaciar avança, arranca fragmentos e

detritos de rochas, das paredes laterais e do leito, que transporta para longe. A estes

materiais transportados pelo glaciar dá-se o nome de «moreias». Todos estes

materiais, encravados no gelo, contribuem para a acção erosiva dos glaciares, uma

vez que ao roçarem pelas margens e pelo fundo do leito, actuam como plainas

gigantes, desgastando e polindo os leitos. Estes blocos e calhaus, uma vez libertos do

glaciar, apresentam um aspecto polido ou estriado que é prova da sua acção erosiva.

A acção erosiva dos glaciares observa-se após o desaparecimento das massas de

gelo. Tal, principia quando o glaciar atinge regiões mais quentes e o gelo começa a

derreter.

3.2.3. CURVAS DE HJULSTROM

Os fenómenos dos vários processos mecânicos provocados pela água foram

estudados experimentalmente por HJULSTROM (1935), tendo conseguido obter as

curvas que correlacionam a velocidade do fluido com os fenómenos de Erosão,

Transporte e Deposição.


38


Figura 3.12. Gráfico de HJULSTROM. Adaptado de RCT, 2001

Segundo HJULSTROM, um grão de areia com 1mm de diâmetro que é deslocado para

velocidades superiores a 30cm/s, mantém-se em movimento entre 30 a 6 cm/s e

deposita-se para velocidades inferiores a 6cm/s; uma partícula com 2 µm é arrancada

para velocidades superiores a 150cm/s e mantém-se em suspensão até que

praticamente a velocidade da corrente se anule; um seixo com 10cm de diâmetro, é

deslocado da posição de repouso para uma corrente com a velocidade de 300cm/s,

movimenta-se entre 300 e 200cm/s e imobiliza-se no leito desde que a velocidade

desça abaixo daqueles valores.

O gráfico está divido em três grandes áreas, Erosão, Transporte e Sedimentação.

Estas áreas são divididas por duas curvas:

Curva 1: Curva da velocidade crítica de erosão, indica aproximadamente a

velocidade necessária para remover e transportar, em suspensão,

partículas de diversas granulometrias. A curva mostra que são necessárias

elevadas velocidades para a remoção tanto de partículas extremamente

finas como de partículas extremamente grosseiras;

Curva 2: Curva de velocidade de queda, curva limite entre o transporte e a

deposição, mostra a velocidade a que partículas, para uma determinada

granulometria se tornam demasiado pesadas para serem transportadas,

depositando-se.


39


3.3. EROSÃO EÓLICA

A Erosão Eólica é o processo pelo qual o vento recolhe e transporta o material

superficial solto, ao mesmo tempo que as partículas transportadas desgastam, por

abrasão, as rochas e solos, uma vez que o vento, por si só, não tem capacidade para

desgastar as rochas.

Conforme BERTONI e LOMBARDI NETO (1990) a erosão eólica acontece em áreas

de topografia plana, com poucas chuvas e com vegetação natural escassa com

presença de ventos fortes. Este tipo de erosão torna-se ainda mais sério em regiões

áridas e semi-áridas, podendo ocorrer em outras regiões. Para isto é necessário que o

solo se apresente solto, seco e com granulações finas, superfície lisa e cobertura

vegetal ausente ou quase inexistente e rampas sem obstrução à redução da força do

vento, o qual necessita de energia suficiente para iniciar o movimento das partículas

do solo.

Os principais factores que afectam a erosão eólica são o clima, o solo e a vegetação

(BERTONI e LOMBARDI NETO, 1990):

• O factor climático compreende precipitação, ventos, temperatura, humidade,

viscosidade e a densidade do ar;

• O solo é factor determinante e considera-se sua textura, estrutura, densidade

das partículas, matéria orgânica presente, humidade e também a rugosidade

da superfície. O mais importante a considerar é a sua humidade, pois, somente

um solo relativamente seco está sujeito a esta forma de erosão;

• A altura e a densidade da vegetação são de fundamental importância para

diminuir a velocidade do vento e evitar a incidência directa sobre o solo.

O tipo de regime do vento também influência bastante os processos erosivos: Ventos

constantes e paralelos à superfície de contacto não produzem grandes efeitos de

erosão, por seu turno, ventos em regime turbulento e de velocidades alternadas

possuem grande poder erosivo.

A erosão eólica compreende três acções fundamentais e interligadas: a deflação, a

corrosão e a acumulação, a saber:

• A deflação consiste na remoção das partículas mais finas e soltas (areias) do

solo. Quando este processo se exerce sobre uma superfície pedregosa,


40


formada por fragmentos rochosos soltos, de dimensões muito variadas, o vento

arrasta apenas os mais pequenos deixando ficar os maiores e mais pesados

(cascalho e calhaus). Formam-se então superfícies pedregosas limpas de

material mais fino, «regs» uma espécie de planície de pedras;

• A corrosão é a acção de desgaste e polimento das rochas pelo

bombardeamento com os materiais transportados pelo vento. Como os

sedimentos mais pesados são transportados rentes ao solo, as rochas por eles

atingidas são mais desgastadas na parte de baixo. Daí que se produzam

relevos curiosos conhecidos como «rochas-cogumelos» ou blocos

pedunculados;

Figura 3.13. Exemplo esquemático da formação de uma «rocha-cogumelo» e fotografia de uma. Fonte: O Mistério da Vida, 1998; Ciências da Terra 7, 1995

• A acumulação consiste na deposição dos materiais transportados pelo vento

quando este encontra algum obstáculo ou perde força. Os sedimentos

acumulados pelo vento formam frequentemente grandes montes de areia

chamados «dunas», vulgares nos litorais e desertos. A parte do deserto

constituída pelas dunas denomina-se «erg».

Figura 3.14. Formação de uma «Duna». Fonte: O Mistério da Vida, 1998


41


As partículas, dependendo do tipo de vento e das suas dimensões são transportadas

por Suspensão (de curta ou longa duração), Saltação ou Arraste Superficial, como

evidencia a figura seguinte.

Figura 3.15. Principais formas de transporte eólico de sedimentos. Adaptado de Jimeno, 1999

Como se pode observar, as partículas finas como argilas e siltes (diâmetros inferiores

a 0,2mm) são transportadas em suspensão, as partículas de médias dimensões

(diâmetros inferiores a 0,5mm) como as areias finas são transportadas por saltação e

o arraste ocorre para partículas de areia grossa, maiores e mais pesadas (diâmetros

normalmente compreendidos entre 0,5mm e 2mm).

Para prever a erosão eólica, WOODRUFF e SIDDOWAY (1965) e SKIDMORE e

WILLIAMS (1991), desenvolveram uma técnica semelhante à utilizada por

WISCHMEIER E SMITH (1978) – USLE – para obter as perdas de solo em função de

cinco factores:

( )JVL,K,C,I,fWE = [1]

Onde:

WE – perda de solo por acção do vento (t/ha.ano)

I – factor de erodibilidade do solo (t/ha)

C – factor climático (adimensional)

K – factor de rugosidade superifical (adimensional)

L – factor de campo aberto à corrente de ar (m)

V – factor de cobertura vegetal (kg/ha)

VENTO

Arraste Superficial

Areia grossa Areia média e fina

Saltação Suspensão de curta duração

Remoinhos turbulentos

Grãos de silte médios e grosseiros

Partículas de argila e silte finas

Suspensão de longa duração


42


A equação permite interacções entre factores pelo que não se pode resolver

multiplicando somente os valores dos factores. As relações entre os factores são

bastante complexas e as previsões podem obter-se utilizando complexos e

complicados monogramas ou equações, especialmente desenvolvidas segundo uma

sequência pré estabelecida.

Factor de erodibilidade “I”

Representa a perda potencial do solo durante um ano, numa parcela nivelada, nua e

seca, idealmente seleccionada em Garden City, Kansas, Estados Unidos da América.

Os seus valores foram determinados por estudos num túnel de vento e podem

estimar-se, conhecendo-se a percentagem de agregados secos estáveis maiores que

0,84mm. Valores indicativos para diferentes tipos de solos, podem ser visualizados na

tabela 3.3.

Factor climático “C”

Este factor é função da velocidade média anual do vento (m/s), obtida a 9m de altura e

do valor da humidade relativa do solo, expressada pelo índice de precipitação efectiva

de Thornthwaite, que por sua vez, é função da precipitação mensal e da temperatura.

Factor de rugosidade superficial “K”

É função da altura das barreiras criadas pelos trabalhos na área e pela distância entre

essas barreiras.

Longitude aberta à corrente de ar “L”

É função do comprimento do campo e da distância a que este se encontra da

protecção de qualquer tipo de árvores, barreiras ou outras edificações.

Factor de cobertura vegetal “V”

Depende da biomassa viva existente, dos resíduos mortos ainda em pé e dos resíduos

estendidos sobre o solo. WOODRUFF e SIDDOWAY (1965) estimaram valores de V

para diferentes cultivos, LYLES e ALLISON (1980) para herbáceas de folha perene.


43


Tabela 3.3. Factor de erodibilidade eólica do solo “I”. Fonte: WOODRUFF e SKIDMORE, 1965

Grupos de erodibilidade

Percentagem de agregados em

Solos secos > 0,84 mm

Factor “I” (t/ha) Erodibilidade

1 Areias muito finas, finas e medianas;

Areias de dunas. 1 - 7 165,7 – 395,3

ALTA

2 Franco - arenoso;

Franco - arenoso fino. 10 330,96

3 Franco - arenoso muito fino;

Franco - arenoso fino; Franco - arenoso.

25 214,4

MÉDIA

4

Argiloso;

Argilo - siltoso;

Franco - argiloso não calcário;

Franco - argilo - siltoso (>35% de argila).

25 214,4

5

Franco - siltoso calcário;

Franco - siltoso;

Franco - argiloso não calcário;

Franco - argilo - siltoso (<35% de argila).

25 214,4

6

Franco não calcário;

Franco - siltoso (<20% de argila);

Franco - argilo - arenoso;

Argilo - arenoso.

40 138,3

BAIXA 7

Franco não calcário;

Franco - siltoso (>20% de argila);

Franco - argiloso não calcário (<35% de argila).

45 1186

8 Siltoso;

Franco - argilo - siltoso não calcário (<35% de argila).

50 93,8

9 Solo muito húmido ou rochoso, normalmente não erosível.

- -


44


4. OUTROS FACTORES QUE INFLUENCIAM A EROSÃO

A susceptibilidade de uma determinada área, ao desenvolvimento de movimentos dos

taludes, está condicionada pela sua estrutura geológica, a sua litologia, as suas

condições hidrogeológicas e a sua morfologia. Uma variação destes condicionantes,

devido a causas naturais ou devido à acção do homem, pode traduzir-se num

incremento ou numa diminuição do esforço de corte cujo efeito imediato desencadeia

a instabilidade de uma massa de terreno.

Para além das acções da água e do vento, existem outros factores que, não sendo

agentes erosivos, afectam directamente a estabilidade dos taludes e que podem ser

responsáveis pelo desencadeamento de eventuais movimentos nos mesmos. De um

modo geral, estes factores podem agrupar-se da seguinte forma:

4.1. FACTORES NATURAIS

4.1.1. A FORÇA DA GRAVIDADE

A força da gravidade é sem dúvida o motor de todos os agentes erosivos. É a

gravidade que (GALOPIM DE CARVALHO, 1981):

• Faz cair as gotas da chuva;

• Dinamiza a escorrência e a infiltração das águas superficiais;

• Provoca a corrente dos rios os quais transportam os materiais sólidos que incrementam a erosão;

• Movimenta massas de gelo ao longo dos vales glaciários;

• Faz tombar as nuvens de areia elevadas pelo vento;

• Provoca o recuo da vaga que rebenta no litoral.

Um exemplo das consequências desta força é a reptação (figura 4.1.) ou «creeping»,

(manifestação por fluência), que são movimentos descendentes muito lentos do

material ao longo de um talude pouco inclinado, onde as partículas descem

praticamente grão a grão. A reptação é um processo tão lento que dele apenas se

observam os efeitos nos muros rachados e deslocados, nos postes telegráficos

inclinados, nas árvores encurvadas, etc..


45


Figura 4.1 Reptação. Fonte: Geologia, 1981

Parte dos materiais que descem por gravidade podem permanecer em equilíbrio

instável em troços menos íngremes das vertentes, por períodos mais ou menos

longos, constituindo depósitos de vertente, os quais, muitas vezes, mantêm a reptação

ou alimentam os escorregamentos e as avalanches. Os depósitos acumulados na

base das vertentes ou depósitos de sopé, podem encontrar-se individualizados em

cones de detritos ou formar um talude contínuo ao longo do sopé da vertente.

Figura 4.2. a) Cones de detritos; b) Talude de detritos. Fonte: Geologia, 1981

4.1.2. RELEVO TOPOGRÁFICO

O relevo topográfico é sem dúvida o factor natural, à parte da gravidade, que mais

influência possui na acção dos agentes erosivos (água e ar). Todos os parâmetros

geométricos de um talude (comprimento, inclinação, a forma geométrica do perfil ou a

estrutura) são condicionantes às acções dos referidos agentes.

Como exemplo disso tem-se a influência que possui a inclinação de um talude à

chuva. Uma superfície plana recebe as gotas de água da chuva que ao desagregarem

o solo salpicam essas partículas aleatoriamente em todas as direcções, enquanto que

numa superfície inclinada, essas partículas são posteriormente arrastadas talude

abaixo, tendendo em aumentar essa percentagem de arrastamento em função da

inclinação do talude.

a b


46


A altura do talude também traz consequências nefastas à erosão, pois para as

mesmas condições, quanto maior a altura maior a velocidade da escorrência e

obviamente, maior o caudal de água que chega à base do mesmo.

Na figura seguinte é visível a influência que tem o ângulo da inclinação de um talude

sobre a erosão e sobre a vegetação.

Figura 4.3. Influência do ângulo de inclinação de um talude sobre a erosão e a vegetação. Adaptado de Departamento de Minerais e Energia, Western Australia, 1996

Tal como já foi referido, a própria estrutura do relevo condiciona extraordinariamente a

escorrência da água influenciando desta forma também, os processos de erosão.

POU, A (1988) definiu 10 modelos de taludes (encostas) associados a formas

geométricas planas, côncavas e convexas. Os modelos encontram-se ilustrados na

figura 4.4..

Na figura “1”, onde existe um perfil misto, convexo na parte superior e côncavo na

parte inferior, é possível observar que na parte inferior se regista maior escorrência de

água, pois recolhe a água vinda das partes mais altas.

Nos casos dos taludes com perfil convexo (figuras “2”, “3” e “4”), a inclinação do talude

aumenta progressivamente à medida que se desce, aumentando desta forma a

pretensão de criar erosão hídrica (de acordo com o explicado anteriormente). Com se

pode observar, na figura “2”, as trajectórias dos fluxos de água divergem, diminuindo

Riscos de erosão graves

Revegetação improvável

Riscos de erosão perigosos

O êxito da revegetação é escasso

Riscos de erosão moderados

Possibilidade de revegetação


Bom êxito de revegetação


Grande êxito de revegetação

Riscos de erosão ligeiros

Mínima influência do talude


47


desta forma a probabilidade de criar fluxos preferenciais e por sua vez, produzir

erosão. No entanto, à medida que se avança para a situação ilustrada pela figura “4”,

a probabilidade de se obter erosão hídrica é elevada, pois as linhas de água

convergem para uma zona bem definida. Neste caso, a probabilidade de ocorrerem

sulcos e barrancos é elevada.

Figura 4.4. Modelos geométricos de dez tipos de taludes e distribuição da escorrência. Adaptado de Pou, A, 1988

Legenda:

1 Perfil misto: côncavo na base e convexo no topo.

2 / 3 / 4 Perfil convexo

5 / 6 / 7 Perfil rectilíneo

8 / 9 / 10 Perfil côncavo

Os taludes com perfil rectilíneo (figuras “5”, “6” e “7”), tendem a criar somente um

arraste superficial do solo, de uma forma bastante uniforme. Na figura “7”, apesar de

as linhas de escorrência se concentrarem todas num só ponto, não é preocupante o

risco de erosão criado por taludes com este tipo de geometria porque isso só acontece

praticamente na base do talude.

Por fim, os taludes com perfil côncavo (figuras “8”, “9” e “10”), têm tendência a reter os

materiais arrastados nas partes inferiores dos mesmos, dada a inclinação que os

taludes possuem. Estes tipos de taludes, tendem a possuir zonas de erosão no topo,

geralmente lineares e, à medida que se desce em altura, o processo de erosão é

substituído pelos processos de acumulação e sedimentação.

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10


48


PERRENS et al., (1984) estudou a influência do perfil de um talude sobre a erosão

hídrica, tendo para tal, estudado taludes de escombreiras e terrenos restaurados de

explorações mineiras, correlacionando os quatro tipos de perfil atrás enunciados com

os processos de erosão e de sedimentação que afectam cada um dos perfis. A figura

seguinte é o espelho da sua investigação.

Figura 4.5. a) Formas típicas de taludes. b) Saldo de materiais Erosão/Sedimentação. Fonte: Modificado de Perrens et al., 1984

De acordo com o que foi referido, as conclusões mais importantes a reter deste

conjunto de figuras são:

• Os taludes com perfil côncavo são os que produzem menor quantidade de

sedimentos e os que oferecem uma superfície mais estável.

• Os taludes de perfil convexo são os que produzem maior quantidade de

sedimentos e os que se erosionam mais facilmente.


49


• Os taludes uniformes, são os que se apresentam num estágio intermédio de

erosão, podendo ser facilmente afectados, no entanto, se ocorrer uma queda

de água torrencial.

• Os taludes mistos, mostram valores elevados de erosão e sedimentação, no

seu topo e na base, respectivamente.

A topografia do terreno (relevo), representado pelo comprimento e a extensão das

vertentes é factor importantíssimo na erosão pois influi no tamanho, quantidade e

velocidade de transporte do material em suspensão, arrastado pelo escoamento

superficial. WISCHMEIER e SMITH (1978) definem o comprimento de rampa como a

distância do ponto de origem do escoamento superficial até o ponto onde o ângulo da

vertente decresce o suficiente para que se inicie a deposição, ou que o escoamento

superficial aflua para um curso de água ou para um canal artificial. Sobre a declividade

os mesmos autores afirmaram que os estudos dos efeitos da pluviosidade sobre a

vertente mostraram que o logaritmo do escoamento superficial das lavouras foi linear e

directamente proporcional à declividade.

BERTONI e LOMBARDI NETO(1990) concluem após citar vários autores, que a perda

de terra é uma função exponencial da declividade. Eles afirmam que, em princípio,

quanto maior for o comprimento de rampa mais escoamento superficial se acumula e

maior é a energia resultante, traduzindo-se numa maior erosão. São contrários ao

cálculo da erosão baseado apenas em dados de declividade, que desconsideram o

comprimento de rampa. Lembram que um terreno com apenas 1% de declividade e

180 m de comprimento de rampa tem a mesma perda de terra que outro terreno de

20% de declividade e 20 m de comprimento de rampa.

Tabela 4.1. Efeito do comprimento de rampa nas perdas de solo. Fonte: Bertoni e Lombardi Neto, 1990

Comprimento

de rampa

(m)

Média Segmentos de 25 m cada

1º segmento 2º segmento 3º segmento 4 º segmento

(ton/ha) (ton/ha) (ton/ha) (ton/ha) (ton/ha)

25 13.9 13.9 - - -

50 19.9 13.9 25.9 - -

75 26.2 13.9 25.9 38.8 -

100 32.5 13.9 25.9 38.8 51.4


50


Observa-se na tabela anterior, que numa rampa de 50m, os primeiros 25 metros

perdem 13,9 t/ha; os segundos 25 m, 25,9 t/ha, ou seja, quase o dobro; numa rampa

de 75 m, os terceiros 25 m perderam 38,8 t/ha, cerca de três vezes mais que os

primeiros. Numa rampa de 100 m, os últimos 25 m perderam 51,4 t/ha, isto é, quatro

vezes mais que os primeiros 25 m. Conclui-se, assim, o quanto é importante, para o

controlo da erosão, o parcelamento dos taludes, usando, ou o reperfilamento ou a

colocação de vegetação permanente. (BERTONI e LOMBARDI NETO, 1990).

4.1.3. SISMICIDADE E VULCANISMO

Constituem factores desencadeantes de grandes deslocamentos, podendo ocasionar

graves danos. Quando ocorre um sismo, geram-se vibrações que se propagam em

ondas de variadas frequências. As acelerações vertical e horizontal associadas às

ondas originam uma flutuação do estado dos esforços no interior do terreno, afectando

o equilíbrio dos taludes. Assim, pode produzir-se uma perturbação na estrutura inter

granular dos materiais diminuindo a coesão.

Em algumas areias finas saturadas sem drenagem e argilas, o afastamento ou rotação

dos grãos pode ter como resultado uma súbita liquefacção do solo como consequência

do incremento da pressão da água intersticial.

Esta acção sísmica é complexa e origina fenómenos deformacionais que podem ser

do tipo sismo-tectónico ou sismo-gravitacional. O primeiro tipo é a manifestação dos

movimentos que se produzem ao longo da crosta, ao longo das falhas, pregas, fendas,

etc., produzidas por terramotos de intensidade superior a 6,5 na escala de Mercalli. As

características da deformação dependem da natureza dos esforços

independentemente das forças gravitacionais.

Os fenómenos deformacionais do tipo sismo-gravitacional têm uma dinâmica

específica. Os materiais deslocados estendem-se por áreas superiores às afectadas

pelos movimentos devido à gravidade, particularmente se existirem vibrações de

grande duração. Dão origem a grandes deslizamentos, avalanches, desprendimentos

e correntes.

O factor sísmico de maior incidência no movimento dos taludes é a intensidade do

abalo (a partir de 6,5 na escala de Mercalli), e o de menor incidência é a duração. Nas

regiões sismicamente activas, os terramotos são a causa predominante dos

movimentos nos taludes.


51


Os vulcões em actividade associados a movimentos sísmicos de características

específicas quanto à sua intensidade, frequência, etc., originam modificações das

encostas que formam o cone vulcânico e dos materiais que se encontrem nelas

depositados (gelo, blocos).

O campo de esforços existente nos cones vulcânicos pode modificar-se como

resultado de uma dilatação das câmaras magmáticas, alterações do nível do magma e

abalos harmónicos que se dão continuamente. Estes fenómenos alteram o equilíbrio

dos taludes que rodeiam as crateras produzindo, geralmente, falhas e colapsos.

4.1.4. SUBSIDÊNCIA REGIONAL

Diversos estudos e evidências têm posto em discussão os movimentos que existem na

crosta terrestre de modo a estabelecer um equilíbrio para a mesma. A subsidência é

um reflexo destes movimentos, de certa importância na estabilidade de taludes. Actua

como um factor que condiciona gradualmente a estabilidade dos taludes e

desencadeia movimentos quando associado a fenómenos sismo-tectónicos.

Consideram-se como subsidências regionais os afastamentos verticais que se

produzem ao nível do mar e da terra, em grandes áreas da crosta terrestre. Existem,

também, subsidências relacionadas com grandes acidentes tectónicos e outras que

acompanham os movimentos mais violentos e constituem acções de registo posterior.

Estas têm carácter local.

As subsidências têm uma desigual distribuição espacial e desenvolvem-se de forma

gradual e muito lenta, praticamente imperceptíveis, excepto as que acompanham os

sismos. O efeito que causa é um progressivo aumento do ângulo do talude que

contribui para o aparecimento de alguns deslizamentos. Produz uma troca de esforços

no interior do terreno, alterando as condições de equilíbrio por um aumento do esforço

de corte. É necessário que o talude esteja próximo das condições de equilíbrio limite,

para que este pequeno e lento movimento tenha efeitos consideráveis.

4.1.5. ESTADO TENSIONAL

A estabilidade dos taludes também pode ser avaliada através da sua história tensional

dos maciços rochosos que os constituem. Nunca se deveria efectuar qualquer acção

de alteração morfológica do talude sem antes se determinar o seu estado de tensão

natural existente.


52


4.1.6. ACTIVIDADE BIOLÓGICA E COBERTURA VEGETAL

A actividade biológica e a cobertura vegetal não constituem um factor determinante na

estabilidade de taludes, no entanto condicionam de forma notável acção de outros

factores que podem originar movimentos nos taludes.

A cobertura vegetal é a defesa natural de um terreno contra a erosão. O efeito da

vegetação é assim enumerado:

• protecção directa contra o impacto das gotas de chuva;

• dispersão da água, interceptando-a e evaporando-a antes que atinja o solo;

• decomposição das raízes das plantas que, formando canalículos no solo,

aumentam a infiltração da água;

• melhoramento da estrutura do solo pela adição de matéria orgânica,

aumentando a sua capacidade de retenção de água;

• diminuição da velocidade de escoamento superficial pelo aumento do atrito na

superfície.

Quando a gota de chuva cai num terreno coberto com vegetação densa, ela divide-se

em inúmeras gotículas, diminuindo também sua força de impacto. Em terreno

descoberto (tal como referido no sub-capítulo 3.2.), esta gota faz desprender e salpicar

as partículas de solo, que são facilmente transportadas pela água.

A cobertura vegetal através das suas raízes ajuda a manter os taludes estáveis pois

servem de união entre os componentes do solo, aumentando a resistência mecânica

do solo. Contribui, ainda, para a drenagem, absorvendo parte da água contida no

terreno e atenua a degradação superficial do mesmo.

A vegetação actua ainda como uma capa protectora entre a atmosfera e o solo já que

os seus ramos e folhas absorvem grande parte da energia cinética das gotas da chuva

e do vento, diminuindo os seus efeitos erosivos.

Ao decompor-se, a vegetação aumenta o conteúdo de matéria orgânica e de húmus

do solo, melhorando-lhe a porosidade e a capacidade de retenção de água. Na tabela

4.2 percebe-se o efeito da acção de diferentes coberturas vegetais nas perdas de solo

e água pela erosão. (valores obtidos por uma equipa do IAC – Instituto Agrónomo de

Campinas, São Paulo, Brasil).


53


A vegetação também desempenha importante papel na diminuição da erosão eólica,

pois reduz a velocidade do vento junto à superfície do solo e absorve a maior parte da

força exercida pelo mesmo. Agregando partículas de solo, a vegetação previne a

formação de nuvens de areia e impede que estas partículas sejam levadas pelo vento.

A vegetação torna-se ainda mais eficiente no combate à erosão eólica quando há

culturas bem fixadas no solo.

Tabela 4.2. Efeito do tipo de uso do solo sobre as perdas por erosão. (Médias ponderadas para quatro usos de solo no Estado de São Paulo)

Fonte: Bertoni e Lombardi Neto, 1990

Tipo de uso

Perdas de

Solo

(ton/ha)

Água

(% da chuva)

Mata 0,004 0,7

Pastagem 0,4 0,7

Cafezal 0,9 1,1

Algodoal 26,6 7,2

Após a análise da tabela anterior, nota-se que as perdas de solo e água aumentam à

medida que a cobertura vegetal diminui. A cobertura vegetal que proporciona a maior

protecção é a mata, cujas perdas de solo são apenas 0,004 t/ha e 0,7% de perdas de

água da chuva. As pastagens mantêm ainda uma pequena perda de solo (0,4 t/ha) e a

mesma quantidade de perdas de água que a mata. A cultura permanente do café,

apresenta perdas de solo de 0,9 t/ha e 1,1% de perdas de água. A cultura temporária

do algodoal, que deixa o solo nu e desprotegido por boa parte do tempo, apresenta

altos valores de perdas de solo (26,6 t/ha) e água (7,2%).

JIMENO (1999), defende também que a eficácia da cobertura vegetal para reduzir a

erosão por impacto das gotas de chuva depende sobretudo da altura e da densidade

da vegetação. Segundo ele, gotas de chuva que caiam de uma altura de 7m podem

chegar ao solo com uma velocidade terminal próxima dos 90%, havendo ainda a

possibilidade de estas se juntarem a outras, aquando da sua queda, aumentando

desta forma de tamanho, tornando-se mais erosivas. A acumulação de água nas

folhas das plantas originam a queda pontual da água, que pode, em alguns casos, ser

responsável pela saturação do terreno nesse ponto e portanto, permitir o aparecimento

de escoamentos.


54


Por outro lado, segundo o mesmo autor, a cobertura vegetal dissipa a energia da água

em movimento sobre o solo, devido aos «obstáculos» criados à escorrência pelos

troncos e vegetação caída, sendo que coberturas vegetais densas e uniformes se

opõem mais que qualquer outro tipo de formação. A vegetação muito agrupada e até

as gramíneas, por formarem tufos, não são tão eficazes pois permitem o aparecimento

de concentrações de fluxo de escorrência, aumentando desta forma a velocidade da

mesma.

Relativamente à acção do vento, a vegetação reduz a sua velocidade, derivada da sua

superfície rugosa e obrigando a que a superfície aerodinâmica do ar se eleve sobre

estas, o que origina uma quase nula acção do vento junto à superfície.

Figura 4.6. Influência da cobertura vegetal na acção do vento. Adaptado de JIMENO, 1999

Pode definir-se um plano de velocidade do vento nula a uma cota Z0, sobre a

superfície aerodinâmica. Em superfícies lisas e sem cobertura vegetal (figura à

esquerda), essa cota é quase nula, em contrapartida, em locais onde existe vegetação

(figura à direita), essa cota Z0 eleva-se para um plano d+Z0 em que d corresponde a

cerca de 70% da altura das plantas.

Da figura pode-se perceber que apesar de uma vegetação arbórea e arbustiva densas

serem mais efectivas à erosão, uma cobertura do solo com herbáceas tem

praticamente a mesma eficácia e, consegue-se obter muito mais rapidamente o efeito

desejado.

Terreno sem vegetação Terreno com vegetação


55


Infelizmente, uma cobertura herbácea, por muito bem conservada e distribuída no

terreno, não consegue garantir uma protecção ao talude com pendentes acima dos

30% (ver figura 4.3).

Os aspectos negativos devem-se ao facto de existirem raízes capazes de desagregar

o terreno e afastar blocos de magnitude considerável, por meio de efeitos mecânicos

através de fendas e fissuras actuando como cunhas. A desflorestação de certos

taludes incide adversamente no regime de água nos estratos superficiais, contribuindo

para a actuação de outros factores destabilizadores.

No que respeita aos agentes erosivos é ainda de realçar a importância da denominada

«erosão biológica». A acção desagregadora das raízes das plantas é particularmente

evidente. Muitas árvores, cujas raízes penetram nas suas fendas, provocam a

fragmentação destas e posterior alargamento das fendas criadas.

Muitos outros seres vivos como certos animais, fungos e bactérias, que vivem em

contacto com as rochas, têm um efeito erosivo: os seres vivos contribuem de diversas

formas para a modelação da paisagem; certas bactérias, fungos e líquenes atacam

quimicamente as rochas.

Figura 4.7. Efeito das raízes. Fonte: O Mistério da Vida, 1998

4.2. ACTIVIDADE HUMANA

O desenvolvimento dos países inclui um conjunto de acções de modo a criar uma

infra-estrutura que permita o progresso dos mesmos.

Destacam-se os sectores orientados à procura de recursos naturais e aqueles que

permitam os serviços necessários à sua transformação e distribuição. Três dos mais

importantes são a actividade mineira, a agricultura e a construção civil.


56


A actividade humana que deriva destes actos constitui uma das causas com maior

incidência no movimento dos taludes. No entanto, estes têm, geralmente,

consequências de menor impacto do que os produzidos por causas naturais.

a) Agricultura

Quanto ao uso e conservação do solo, BERTONI et al. apresentaram em 1972 o efeito

das diferentes densidades de vegetação no processo de erosão das terras com

cultivos anuais. Os dados referentes a esta pesquisa encontram-se na tabela 4.3.. Os

autores agruparam as lavouras em 4 grupos, segundo o grau crescente de protecção

oferecida contra a erosão.

Partindo do grupo que menos protege o solo, o primeiro é constituído pelas culturas de

mamona, feijão e mandioca; no segundo estão agrupadas as culturas de amendoim,

arroz e algodão; o terceiro engloba as culturas de soja e batatinha; o último grupo é

formado pelas culturas de cana-de-açúcar, milho, milho + feijão e batata–doce.

Tabela 4.3. Efeito do tipo de cultura anual sobre as perdas por erosão. (Média tendo como base: 1.300 mm de chuva anual e declive entre 8,5 e 12,8 %)


Grupos Cultura anual

Perdas de

Solo

(ton/ha)

Água

(% da chuva)

1 Mamona 41,5 12,0

Feijão 38,1 11,2

Mandioca 33,9 11,4

2 Amendoim 26,7 9,2

Arroz 25,1 11,2

Algodão 24,8 9,7

3 Soja 20,1 6,9

Batatinha 18,4 6,6

4

Cana-de-açúcar 12,4 4,2

Milho 12,0 5,2

Milho + feijão 10,1 4,6

Batata-doce 6,6 4.2


57


Os autores (BERTONI e LOMBARDI NETO, 1990) concluem que é possível indicar

com segurança a prática de culturas em faixas, baseada na resistência apresentada

em cada grupo de cultivo e afirmam ainda que os sistemas de utilização do solo é que

determinam o grau de erodibilidade dos mesmos.

Dependendo da cultura a ser praticada, é necessário tomar algumas medidas de

precaução para que se controle o efeito erosivo do solo. Por exemplo, numa cultura de

cana-de-açúcar os danos podem ser minimizados preparando o solo e realizando a

plantação em linhas de nível. Porém, como cada cultura requer um tratamento

específico, utiliza-se também a plantação de faixas de cultura com alguns níveis de

vegetação densa ou nativa intercaladas, sendo de grande eficiência contra a erosão

hídrica.

Outra opção, já bastante difundida principalmente para que os nutrientes do solo se

recomponham, é a rotação de culturas. Propicia uma maior cobertura, melhora as

condições físicas do solo e reduz a erosão, desde que esta área em descanso esteja

coberta por uma vegetação rasteira para que a água da chuva não atinja o solo sem

cobertura.

b) Escavações e actividades mineiras a céu aberto

Constituem um dos factores desencadeantes mais comuns, devido à necessidade das

escavações nas obras civis e mineiras. Produzem uma variação do estado de

equilíbrio do terreno, traduzindo-se em subsidências, descalces de potenciais

superfícies de deslizamento, desequilíbrio de massas, entre outros.

c) Actividade mineira subterrânea

A exploração subterrânea dos recursos naturais é uma das causas mais importantes

dos grandes movimentos à superfície. A degradação que sofrem as câmaras e as

galerias das explorações abandonadas podem conduzir a abatimentos das mesmas.

Estes fenómenos podem reflectir-se à superfície do terreno originando subsidências,

mais notáveis quanto menor for a cobertura do terreno sobre as galerias. Como

resultado, produz-se um aumento da diferença de altura dos níveis do terreno e uma

relaxação do mesmo em áreas de tensão que rodeiam a subsidência.

d) Desmontes

Os efeitos imediatos dos desmontes, são característicos da onda que se propaga e

dos gases que se originam. As vibrações produzidas actuam como pequenos sismos.


58


Podem actuar como desencadeantes dos movimentos, condicionando e diminuindo a

estabilidade dos maciços rochosos. O comportamento do terreno como meio

transmissor depende principalmente: das suas características de resistência à tracção;

da existência de descontinuidades; da percentagem de água; etc.

A onda de compressão origina a abertura de fendas radiais em redor da carga, e a

onda de tracção fragmenta o material.

Como consequência, amplia-se a rede de fracturação pré-existente no terreno, criando

novas superfícies de potencial deslizamento.

e) Sobrecargas

São um factor condicionante dos movimentos que afectam as imediações nas quais se

produz a acção. É o resultado do aumento de peso devido a diversos tipos de

construções sobre o terreno natural.

Também pode aparecer devido ao peso da água infiltrada no terreno, como

consequência de fugas em condutas, canais de escoamento, depósitos de água, etc.

O efeito produzido é, geralmente, um incremento no esforço de corte do terreno e

quando se trata de solos com elevado teor em argila, origina-se um aumento da

pressão intersticial. Alteram-se deste modo, as condições de equilíbrio existentes no

terreno podendo produzir-se movimentos de diferentes tipos.

f) Técnicas de reforço e sustimento

Durante as etapas de projecto de uma qualquer actividade humana (construção civil,

indústria extractiva), deverão ser efectuados estudos e análises de estabilidade dos

terrenos, de modo a dimensionar-se, se necessário, os sistemas necessários para

melhorar a estabilidade dos taludes.

g) Sistema de drenagem

Também este ponto, deverá ser bem estudado nas etapas de projecto de uma

qualquer actividade humana (construção civil, indústria extractiva), pois a estabilidade

dos taludes, como já foi amplamente referido, é dependente em larga escala dos

efeitos do escoamento das águas. Se estas não forem bem encaminhadas, os riscos

de erosão irão aumentar.


59


5. ERODIBILIDADE

5.1. DEFINIÇÃO

Erodibilidade é a susceptibilidade ou vulnerabilidade de uma formação edáfica ou

rochosa à erosão e é função das características intrínsecas do solo ou rocha bem

como do relevo e vegetação (JIMENO 1999). A erodibilidade de um solo é

inversamente proporcional à sua resistência à erosão.

A erosividade, como já foi anteriormente referido, depende exclusivamente da chuva e

do vento, sendo portanto independente da erodibilidade, no entanto, só se consegue

quantificar quando existe erosão. Do mesmo modo, os valores relativos da

erodibilidade não são influenciados pelos agentes externos referidos, mas só se

podem medir quando estes ocorrem, provocando erosão.

Pode-se daqui concluir também, que dois terrenos expostos às mesmas condições

climatéricas, o que possui maior erodibilidade, ir-se-á erodir mais.

A avaliação da erodibilidade de um terreno depende de:

1) Características intrínsecas do solo que o compõe

• Textura;

• Estrutura;

• Resistência ao corte;

• Capacidade de infiltração; e

• Composição mineralógica e presença de matéria orgânica

2) Vegetação que se encontra no terreno

3) Práticas do uso do solo sofridas no terreno

Tal como foi explanado no capítulo anterior, a vegetação e a actividade humana não

são agentes erosivos mas possuem a capacidade de afectar a estabilidade dos

taludes, podendo ser benéficos ou prejudiciais, dependendo dos casos.

5.2. SOLO

5.2.1. DEFINIÇÃO

«Se em pleno campo, ao ar livre, se olhar em volta e se tentar uma análise da

paisagem que nesse momento representa o equilíbrio das forças modeladoras da

crosta terrestre, será possível distinguir a separar o céu, com as nuvens, do relevo


60


formado pelo substrato geológico, um manto de cobertura viva constituída

essencialmente pela vegetação. Estabelecendo a ligação e ao mesmo tempo fazendo

a transição entre esse manto vivo e o esqueleto mineral do substrato geológico

encontra-se o solo». (BOTELHO DA COSTA)

Ainda para BOTELHO DA COSTA, o solo representa uma fase relativamente

superficial do vasto processo geológico e é definido como um meio natural para o

desenvolvimento das plantas terrestres, mais ou menos modificado como resultado

das acções do Homem, que dele procura extrair proveito.

LEINZ e AMARAL (1987) consideram solo e terra à rocha totalmente decomposta

pelos vários processos actuantes na erosão geológica, suportando a vida. BERTONI e

LOMBARDI NETO(1990) definem solo como a colecção de corpos naturais ocorrendo

na superfície da terra, contendo matéria viva, suportando ou sendo capaz de suportar

plantas.

Para LEPSCH (1983) solo e terra compreendem o conjunto de corpos tridimensionais

que ocupam a porção superior da crosta terrestre, capazes de suportar plantas,

apresentando atributos internos próprios e características externas (declividade,

pedregosidade, rochosidade) tais que é possível descrevê-los e classificá-los.

Pode ainda definir-se o solo (MINISTÉRIO DO AMBIENTE, 1999) como a camada

superficial da Terra, substrato essencial para a biosfera terrestre, que desempenha

como principal função o suporte e fonte de nutrientes para a vegetação e, como tal,

base de toda a cadeia alimentar. Constituído por minerais, matéria orgânica,

organismos vivos, ar e água, o solo contribui com um sistema complexo e interactivo

na regularização do ciclo hidrológico, nomeadamente através da sua capacidade de

transformação, filtro e tampão. É no solo que se situam os aquíferos que abastecem a

maioria das populações com água potável. Por tudo isto o solo pode ser visto como

"organismo vivo" onde a actividade biológica determina o seu potencial. A estrutura do

solo depende do tratamento que recebe, e a produtividade das culturas agrícolas e

longevidade da sua bio estrutura reflectem a sua adequação.

No solo consideram-se os seguintes componentes essenciais:

Matéria sólida de origem mineral - fragmentos da rocha-mãe, minerais

desagregados e minerais secundários (por alteração, tais como minerais

das argilas, óxidos e hidróxidos de alumínio e ferro, carbonatos, etc.). No

que se refere à dimensão, estes componentes, de forma muito variável,


61


vão desde pedras e cascalho, até partículas muito finas, como as argilas

( 0,002 mm), passando pelas areias (2 a 0,02 mm) e pelos siltes ou limos

(0,02 a 0,002 mm). A proporção relativa destas classes dimensionais

confere ao solo aspectos que concorrem para a definição da sua textura;

Matéria orgânica - restos de plantas e outros seres em diversos estádios de

decomposição em resultado, principalmente, da actividade de certos micro

organismos, os quais, como é óbvio, fazem também parte da fracção

orgânica do solo. A matéria orgânica do solo varia consideravelmente

consoante a génese, podendo ser muito abundante - solos orgânicos - ou

muito escassa - solos minerais;

Água - em proporções variáveis, ocupa os espaços intersticiais do solo e

contém sempre diversas substâncias dissolvidas;

Ar - também designado por atmosfera do solo, ocupa os vazios entre os

restantes constituintes.

O solo pode, assim, ser considerado como uma mistura de materiais sólidos,

resultantes da desagregação e modificação dos minerais das rochas, associados a

uma fracção orgânica (morta ou viva), entre os quais existe, em proporções variáveis,

água e ar. O solo pode, pois, ser referido como um sistema anisotrópico no qual

coexistem fases sólidas, líquida e gasosa.

Na espessura do solo podem distinguir-se porções vagamente semelhantes a

camadas, de limites irregulares e difusos, mas geralmente paralelos à superfície do

terreno, denominadas horizontes do solo.

Estes horizontes diferenciam-se em consequência dos agentes atmosféricos e como

resultado, entre outros, de fenómenos de alteração da rocha-mãe e subsequente

mobilidade dos produtos libertados e elaborados. Neste processo, a interferência da

biosfera é determinante e complexa, sobretudo através da vegetação fixada e dos

micro organismos associados. O tipo e o grau de diferenciação dos horizontes do solo

é muito variável e é função do clima, do tipo de rocha-mãe, do relevo e do tempo de

evolução, os quais constituem os factores essenciais da pedogénese.

O diferente comportamento entre os solos e os meios rochosos evidencia-se na sua

definição como sendo um conjunto de partículas sólidas, soltas ou pouco cimentadas,

mais ou menos consolidadas, de natureza mineral ou orgânica, com fluído intersticial a


62


preencher os vazios. A sua origem pode ser “in situ”, endógeno ou noutro local

sofrendo transporte “à posteriori”, exógeno.

O comportamento das massas de solo assemelha-se ao de um meio contínuo e

homogéneo. As superfícies de ruptura desenvolvem-se internamente sem seguirem

uma direcção pré-existente.

A dinâmica dos materiais encontra-se directamente relacionada com as propriedades

e características dos seus agregados dependendo destes. Há que considerar:

• Tamanho, forma e grau de esfericidade das partículas mais grosseiras;

• Proporção relativa em areias e argilas;

• Grau de saturação do solo e localização do nível freático.

Estas características conferem ao solo uma resistência intrínseca que constitui o factor

dominante da sua estabilidade. Quando se desenvolvem superfícies de ruptura na

linha de contacto solo/rocha, as características desta linha diferem das gerais do solo.

5.2.2. PROPRIEDADES DOS SOLOS

5.2.2.1. TEXTURA DE UM SOLO

A textura é função da granulometria que se determina mediante análises mecânicas e

cujos resultados são apresentados graficamente numa curva granulométrica

acumulativa. A partir destas análises granulométricas, são estabelecidas

classificações texturais, sendo a mais utilizada a da Sociedade Americana da Ciência

do Solo (United States Department of Agriculture), tal como ilustram as imagens da

figura 5.1.

Os solos com um valor alto de areias finas, médias e grosseiras (0,1 – 2mm) são

pouco erodibilizáveis devido à sua alta permeabilidade.

Por seu lado, os solos com elevadas percentagens de argila tendem a ser bastante

coerentes pelo que resistem melhor à dispersão provocada pelas gotas da chuva;


63


Figura 5.1. Diagrama triangular para a determinação da textura com indicação da erodibilidade. Fonte: Terra, Universo de Vida, 2000; Jimeno, 1998

Os solos menos resistentes à erosão são os siltosos, e os que contêm uma

percentagem elevada de areia muito fina (0,005 – 0,1mm).

Respeitante aos solos pedregosos (presença de elementos grosseiros como gravilha e

pedra: 0,2 – 60cm), estes são menos erodibilzáveis que solos não pedregosos, uma

vez que as pedras protegem a fracção solo dos impactes das gotas da chuva.

Alta

Média

Baixa

Tamanho das partículas (mm) Argila <0.002 0.002 < Silte <0.05 0.05 < Areia < 2.0


64


5.2.2.2. ESTRUTURA DE UM SOLO

A estrutura de um solo é a proporção relativa dos diferentes componentes minerais

que o constituem: areia (partículas cujo tamanho está compreendido entre 2 e

0,05mm); silte (ou limo) (entre 0,05 e 0,002mm) e fracção fina (inferior a 0,002mm),

chamada comummente argila ainda que possa conter também outros minerais. (figura

anterior)

A estrutura de um solo é a agrupação ou união das partículas individuais mediante

cimentos tais como argilas, colóides, óxidos de ferro ou microrganismos, para formar

unidades de maior tamanho, designados por agregados.

A estrutura determina a distribuição no espaço da matéria sólida e dos poros, alguns

dos quais estão ocupados por água, enquanto que outros, os de maior diâmetro, estão

ocupados pelo ar. Essa distribuição condiciona as propriedades físicas do solo:

retenção de água, circulação do ar, etc..

O solo não possui necessariamente uma estrutura permanente, podendo vir a

modificar-se por causa do clima, forma de cultivo ou outros factores. A faculdade de

um solo em manter a sua estrutura face a agentes externos é uma medida de

estabilidade dos agregados. Esta estabilidade influi directamente na erodibilidade do

solo e está relacionada com a textura, a quantidade em matéria orgânica e a presença

de catiões bivalentes:

No que diz respeito à textura, solos argilosos são mais agregados, enquanto que

os de textura grosseira apresentam macroporos; solos arenosos são mais

permeáveis e com melhor infiltração, sendo este tipo de solo o que está menos

sujeito a erosão.

No que diz respeito à matéria orgânica, sua incorporação com o solo é bastante

eficaz na redução da erosão. Há o favorecimento no desenvolvimento de micro

organismos do solo e uma melhor penetração das raízes, o que integra as

partículas do solo não permitindo o desagregamento das mesmas.

Os agregados que contêm uma maior quantidade de argila e matéria orgânica e

que ainda predominam os catiões bivalentes (cálcio e magnésio) em detrimento

dos monovalentes (sódio e potássio) são mais estáveis.


65


Dado que um solo não é um material maciço e massivo, é possível identificar unidades

de tamanho e formas diferentes. Ainda que um solo possua a mesma textura, pode

apresentar estruturas diferentes, como se pode observar na figura seguinte.

A textura, enquanto tamanho das partículas, tem influência nos índices de erosão. Os

solos arenosos possuem partículas e espaços porosos grandes e podem absorver

mais água que solos argilosos porém, sofrem erosão mesmo com escoamento

superficial pequeno porque têm poucas partículas argilosas que actuam como elo de

ligação entre seus constituintes. O solo argiloso tem partículas e poros menores, com

maior coesão entre si, menor infiltração que um solo arenoso mas têm resistência

maior ao escoamento superficial que este (BERTONI e LOMBARDI NETO, 1990).

Tabela 5.1. Tipos e classes de estrutura de solos. Fonte: Jimeno, 1999

Tipo de Estrutura Laminar

(a)

Prismática

(b)

Colunar

(c)

Em Blocos

(d)

Granular

(e)

Cla

sse

Muito Fina < 1 < 10 < 10 < 5 < 1

Fina 1 – 2 10 – 20 10 – 20 5 – 10 1 – 2

Média 2 – 5 20 – 50 20 – 50 10 – 20 2 – 5

Grosseira 5 – 10 50 – 100 50 – 100 20 – 50 5 – 10

Muito Grosseira > 10 > 100 > 100 > 50 > 10

Nota: Unidade em “mm”

a b c d e

Figura 5.2. Tipos e classes de estrutura de solos. Fonte: Jimeno, 1999

A estrutura, que é o modo de arranjo das partículas de solo, actua sobre a erosão

considerando-se os aspectos: (a) das propriedades físico-químicas da argila, a qual

faz os agregados permanecerem estáveis em presença da água e (b): as propriedades

biológicas criadas pela abundância de matéria orgânica em estado de activa

decomposição.


66


Textura e estrutura determinam juntas os graus de permeabilidade e densidade de

cada tipo de solo, sempre lembrando que o conteúdo de matéria orgânica, a

profundidade do solo e as características do subsolo também exercem efeito nas

perdas por erosão:

A matéria orgânica retém de duas a três vezes o seu peso em água, aumentando

infiltração e diminuindo as perdas por erosão;

A profundidade do solo e as características do subsolo contribuem para a

capacidade de armazenamento da água no solo;

Um solo pouco profundo, mas com subsolo permeável e descompactado, tem

maior capacidade de armazenamento de água do que um solo com subsolo mais

compacto e pouco permeável (BERTONI e LOMBARDI NETO, 1990).

Tabela 5.2. Efeito do tipo de solo nas perdas por erosão. Médias tendo como base: 1.300 mm de chuva e declives entre 8,5 e 12,8%


Tipo de solo

Perdas de Volume do

escoamento superficial

(kg/m3)

Solo

(ton/ha)

Água

(% da chuva)

Arenoso 21,1 5,7 28,5

Argiloso 16,6 9,6 13,3

Terra roxa 9,5 3,3 22,1

Percebe-se na tabela anterior que os solos terra roxa são os que têm as menores

perdas de solo e água, seguindo-se os argilosos em posição intermediária de perdas

de solo e os arenosos em perdas de água. Finalmente, os solos arenosos perdem a

maior quantidade de solo e os argilosos são os que perdem a maior quantidade de

água. Quanto ao escoamento superficial, nota-se que o solo argiloso gera os menores

volumes de escoamento superficial, seguido do solo terra roxa em posição

intermediária e o solo arenoso é o maior gerador de grandes volumes de escoamento.

5.2.2.3. RESISTÊNCIA AO CORTE DE UM SOLO

A resistência ao corte de um solo é uma medida da sua coesão e da capacidade de

resistir a tensões exercidas pela gravidade, movimento de fluidos e cargas mecânicas.

A resistência ao corte do solo diminui com o aumento do teor de humidade.


67


No limite, quando o solo está saturado, a sua resistência ao corte é mínima, permitindo

o desprendimento de partículas por mecanismos combinados de compressão e corte,

provocados pelo impacto das gotas de chuva.

A resistência ao corte de um solo, medida com um penetrómetro de ponta cónica uma

hora após a queda da chuva, é um bom indicador da resistência do solo à erosão por

salpicadura.

5.2.2.4. CAPACIDADE DE INFILTRAÇÃO

BERTONI e LOMBARDI NETO (1990) afirmam que há vários métodos para determinar

a velocidade e a capacidade de infiltração e, que o factor mais importante para este

cálculo é a cobertura vegetal do solo durante a chuva. Solo desprotegido com

ocorrência de chuva intensa ocasiona pequena quantidade de infiltração e grande

escoamento superficial devido à compressão de sua camada superficial pelo impacto

das gotas de chuva. Por outro lado, um solo coberto com vegetação terá melhores

condições de drenagem e de infiltração pois disporá de melhor permeabilidade e maior

velocidade de infiltração.

A capacidade de infiltração ou velocidade máxima estabilizada a que um solo pode

absorver água, depende do tamanho e da estabilidade dos agregados e da forma do

perfil do solo. Quando este se encontra bastante seco, a velocidade de infiltração é

alta, no entanto, diminui com rapidez à medida que chega a água, por meio da chuva.

Como consequência directa, as argilas expandem-se e tapam parcialmente os poros,

até que a velocidade de infiltração estabiliza num determinado valor (baixo),

comummente designado por «velocidade de infiltração estabilizada», sendo possível

ser medida através de um infiltrómetro de anel duplo, cravado no solo a uma

profundidade de 15 - 20cm.

A velocidade de infiltração estabilizada depende sobretudo da textura do solo: solos

arenosos possuem velocidades de infiltração maiores que os argilosos, enquanto que

os solos francos têm valores intermédios entre ambos, como ilustra a tabela seguinte.

Os solos com agregados estáveis mantêm melhor os seus espaços porosos, enquanto

que os solos com argilas expansivas ou com mineralizações instáveis à água tendem

a possuir baixas capacidades de infiltração. Quando a quantidade de água proveniente

da chuva é superior à velocidade de infiltração estabilizada, a água forma charcos em

superfícies planas, e escorre se existirem taludes inclinados.


68


Tabela 5.3. Velocidade de infiltração em solos de diferentes texturas. Fonte: López Jimeno, C., 1999

Textura Velocidade de Infiltração

(milímetros de altura de água por hora)

Arenosa Mais de 30

Franco – arenosa 20 – 30

Franco 10 – 20

Franco – argilosa 5 – 10

Argilosa Menos de 5

5.2.2.5. COMPONENTES ORGÂNICOS E MINERAIS DE UM SOLO

Os componentes orgânicos e minerais de um solo são importantes pois influenciam de

forma directa a estabilidade dos agregados.

A matéria orgânica proveniente de restos de vegetação e animais mortos que se

encontram sobre o solo mineral, tende a incorpora-se neste. As moléculas complexas

que a constituem suportam, em primeira instância, uma decomposição microbiana que

liberta compostos simples, solúveis. Parte destes compostos sofrem um processo de

mineralização transformando-se em compostos inorgânicos solúveis ou gasosos (ex:

CO), ainda que, no entanto, alguns deles se possam reorganizar durante o processo

de criação do Húmus, criando moléculas novas, cada vez mais complexas.

Relativamente aos componentes minerais, o factor que mais afecta a erodibilidade dos

solos é a proporção de argila facilmente dispersável. Uma elevada proporção de sódio

no solo pode deteriorar rapidamente a estrutura do mesmo ao ser molhado, perdendo

este a sua resistência, seguido de formação de uma crosta superficial e diminuição da

infiltração ao preencher as partículas de argila soltas ao espaço poroso do solo.

O excesso de carbonato de cálcio nas fracções argilosa e siltosa do solo também

conduzem a valores altos de erodibilidade.

O ciclo gelo-degelo provocado pela presença de água também afecta grandemente a

erodibilidade do solo pelo seu efeito sobre a densidade aparente, condutividade

hidráulica, resistência ao corte e estabilidade dos agregados.

A resistência de um solo à erosão eólica depende muito mais do seu teor de humidade

e portanto, da sua textura e presença de matéria orgânica do que da estabilidade dos


69


agregados, em contraponto com a sua resistência à erosão hídrica onde a humidade é

penalizante.

Quanto maior é a proporção de silte e argila num solo, maior será a sua resistência à

erosão e menor será portanto, a sua erodibilidade, uma vez que pode produzir torrões.

Em contraponto, a areia, por os não conseguir formar, possui elevada erodibilidade.

Se não se levar em conta as condições edáficas do solo, pode-se estabelecer uma

classificação hierarquizada, simplificada, da erodibilidade dos solos face à erosão

hídrica, baseada no Sistema Unificado de Classificação de Solos.

Tabela 5.4. Susceptibilidade à erosão hídrica de diferentes tipos de solos. Fonte: Gray, D. y Sotir, R., 1996

Símbolo Descrição do solo Erodibilidade

GW Cascalho bem graduado; Mistura de cascalho e de areia, com poucos finos ou sem finos.

Menos

erodíveis

GP Cascalho mal graduado; Mistura de cascalho e de areia, com poucos finos ou sem finos.

SW Areias bem graduadas; Areias com cascalho, com poucos finos ou sem finos.

GM Cascalho siltoso; Mistura de cascalho, areia e silte

CH Argilas inorgânicas muito plásticas; Argilas gordas.

CL

Argilas inorgânicas pouco plásticas ou de plasticidade mediana; Argilas com cascalho; Argilas arenosas Argilas siltosas; Argilas magras.

OL Siltes orgânicos e argilas siltosas orgânicas pouco plásticas.

MH Siltes inorgânicos, com mica ou areia fina ou solos siltosos.

SC Areias argilosas; Mistura de areia e argila.

SM Areias siltosas; Mistura de areia e silte.

ML

Siltes inorgânicos e areias muito finas; Pó de rocha; Areias finas siltosas ou argilosas; Siltes argilosos pouco plásticos.

Mais

erodíveis

71

SEGUNDA PARTE – ESTABILIDADE DE TALUDES

A estabilidade de taludes

72


6. TIPOLOGIA E DESENVOLVIMENTO DOS MOVIMENTOS DE MASSAS

6.1. CLASSIFICAÇÃO DOS MOVIMENTOS DE MASSAS

Movimentos de massas são deslocamentos de terrenos que constituem uma ladeira

ou talude, naturais ou artificiais (escavações ou aterros), na zona exterior do mesmo e

em sentido descendente.

A classificação dos movimentos de massas varia de autor para autor. Neste

documento é apresentada a classificação de COROMINAS, J. e GARCÍA YAGÜE, A.

(1997).

Segundo os mesmos autores, os movimentos podem ser agrupados em cinco

mecanismos principais:

• Desprendimento;

• Desabamento;

• Deslizamento;

• Expansão lateral;

• Fluxo.

No entanto, o colapso de um talude pode ocorrer através de mais do que um

mecanismo, originando mecanismos complexos.

6.2. MOVIMENTOS COM PREDOMÍNIO DA TRAJECTÓRIA VERTICAL

Desprendimentos e Colapsos

Define-se como sendo a massa separada de um talude mediante uma superfície de

corte normalmente pequena e que teve a sua origem, grande parte, através do ar.

Estas instabilidades afectam frequentemente blocos isolados, e também massas

rochosas originando nestes casos movimentos de terreno com resultados

catastróficos. Estes fenómenos podem ter lugar em zonas constituídas

geologicamente por alternâncias sedimentares de estratos resistente e débeis.

Os mecanismos que podem conduzir a estas instabilidades, geralmente sucessivas e

complementares são a meteorização ou remoção do estrato mais brando e

concentração de pressões no bordo (figura 6.1).


73


Figura 6.1. Formação em consola por remoção do estrato mais brando. Fonte: Ana Paula Carreira, 2004

A possibilidade de se produzirem estas instabilidades por descalço é condicionada por

uma série de factores tais como: fracturação, ângulos da série estratigráfica, inclinação

do terreno e disposição em relação ao ângulo dos estratos, resistência comparativa

dos estratos mais rígidos, competência relativa dos estratos resistentes em relação

aos menos competentes. A instabilidade de blocos tem origem em vários mecanismos

tais como: a queda, a ruptura da base, o deslizamento dos estratos, etc..

O mecanismo de ruptura prévia com tracção é relativamente raro já que a maioria dos

maciços se encontram fracturadas originando blocos individualizados. Este

mecanismo acontece quando numa série de estratos débeis e competentes se inicia o

descalce do estrato competente supra jacente por acção de meteorização diferencial,

originando uma concentração de tensões no bordo desta.

Se a rocha que constitui o estrato superior for pouco resistente pode dar-se uma

ruptura por flexotracção com queda de blocos. Se o estrato for competente mas estiver

individualizado em blocos devido a fracturação, também ir-se-á dar a queda destes

devido à excentricidade do peso.

A concentração de pressões no bordo do estrato inferior produz um assentamento

diferencial, podendo originar a ruptura em cunha do mesmo, originando-se a queda do

bloco por ruptura do pé.

Os fragmentos originados por este tipo de movimento podem seguir várias trajectórias,

ou seja, podem cair simplesmente, saltar ou rodar dependendo do ângulo do talude.

A velocidade com que se dá o desprendimento deve-se ao tipo de mecanismo que o

produz. Uma vez originada, a fenda de tracção, pode desenvolver-se de forma rápida

originando frisos e saliências.


74


Figura 6.2. Mecanismos de desprendimentos (a) e colapsos (b). Modificada de Corominas e García Yagüe, 1997

6.3. MOVIMENTOS DE ROTAÇÃO DE BLOCOS POR FRACTURAÇÃO VERTICAL

Desabamento

Este tipo de movimento implica uma rotação da unidade de forma colunar ou bloco

sobre uma base (figura 6.3), devido a uma pequena acção da força da gravidade e

forças exercidas por unidades adjacentes ou por intrusão de água nas

descontinuidades.

Figura 6.3. Desabamento de blocos individualizados. Fonte: Ana Paula Carreira, 2004

Estes movimentos podem culminar noutros, tais como desprendimentos ou

deslizamentos, dependendo das características geométricas dos materiais e segundo

a direcção das suas descontinuidades. O desabamento pode considerar-se exclusivo

de meios rochosos condicionados pela disposição estrutural dos estratos – inclusive

no interior do talude – e um sistema de descontinuidades bem desenvolvido.

Existem três variedades deste tipo de movimento:

Desabamento por flexão: Desenvolve-se através de um pequeno mecanismo

composto por flexões pseudo contínuas do material, individualizando-o em colunas,

devido a uma série de movimentos acumulados ao longo das descontinuidades.

Quando é desencadeado por transmissão de carga no pé do talude o mecanismo

a b


75


progride até ao interior do maciço rochoso originando fendas de tracção com

profundidade e altura variáveis;

Desabamento de blocos: É característico de maciços rochosos que têm sistemas de

descontinuidades ortogonais, dando lugar a uma geometria de colunas divididas em

blocos. A pressão dos blocos superiores sobre os inferiores leva à sua deslocação,

que uma vez iniciada se processa até à zona superior do talude. Quando as colunas

menos esbeltas se soltam do talude por acção da carga que produzem levam ao

reinício do processo;

Desabamento misto: Produz-se quando os blocos caem devido a flexões no pé do

talude e também, devido a movimentos relativos em várias unidades. É a junção dos

casos anteriormente descritos.

6.4. MOVIMENTO DE DESLIZAMENTO DE GRANDES BLOCOS

Deslizamentos

São movimentos que se produzem quando é ultrapassada a resistência ao corte do

material e têm lugar ao longo de uma ou várias superfícies ou através de uma fenda

relativamente estreita do material. Estas superfícies de deslizamento são, geralmente,

visíveis ou podem deduzir-se facilmente.

A velocidade com que se desenvolve este tipo de movimento é variável, dependendo

do tipo dos materiais envolvidos. O movimento pode ser progressivo, produzindo-se

inicialmente uma ruptura local, que pode não coincidir com a superfície da ruptura

geral, mas causada pela propagação desta.

A massa solta pode deslizar uma distância variável na superfície original de ruptura,

juntando-se ao terreno natural deixando a superfície de separação bem definida.

Sobre o lado e a superfície onde se produz o movimento originam-se estrias

indicativas da direcção deste.

Dentro deste tipo de mecanismo, distinguem-se ainda deslizamentos rotacionais e

deslizamentos translaccionais.

Deslizamentos Rotacionais

Têm lugar ao longo de uma superfície de deslizamento interna, de forma circular e

côncava. O movimento tem uma natureza mais ou menos rotacional, em redor de um

eixo disposto paralelamente ao talude. A superfície circular da massa que se solta


76


daquela em que se produz a ruptura pode ter origem em três pontos distintos do

talude, segundo as características resistentes do material, altura e inclinação do

talude.

Figura 6.4. Deslizamento Rotacional. Modificada de Corominas y García Yagüe, 1997

As superfícies de ruptura que se produzem são dos seguintes tipos:

Superfície de ruptura do talude – quando a superfície de ruptura corta o

talude acima do pé;

Superfície de ruptura do pé do talude – quando a superfície de ruptura se dá

no pé do talude e a queda de blocos se dá sobre este;

Superfície de ruptura da base do talude – quando a superfície de ruptura

passa por baixo do pé do talude saindo na base deste e afastando-se do pé.

Na superfície do terreno podem aparecer fendas concêntricas e côncavas com a

direcção do movimento tendo a parte alta a forma de escarpa tanto mais acentuada

quanto maior for o deslocamento da massa deslizada.

A velocidade destes movimentos varia de lenta a moderada, tendo grande influência a

inclinação da superfície de ruptura no pé do deslizamento. Se o perfil da massa

deslizada tiver uma inclinação semelhante à do talude, obtém-se uma melhoria no

equilíbrio da instabilidade, diminuindo o momento indutor e podendo mesmo chegar-se

a evitar o deslizamento.

Deslizamentos Translacionais

Neste tipo de deslizamento a massa afasta-se para o lado de fora e inferior do talude,

ao longo de uma superfície mais ou menos plana ou suavemente ondulada, com

pequenos movimentos de rotação. Normalmente o movimento da massa deslizada faz

com que esta fique na superfície original do terreno.


77


Os deslizamentos translacionais são controlados pelas descontinuidades –

estratificação, falhas, diaclases, xistosidade – que influenciam a resistência ao corte

entre os estratos de diferentes naturezas, diferente grau de meteorização, diferentes

tipos de terreno, etc. Geralmente desenvolvem-se nos maciços rochosos com

descontinuidades bem definidas.

Estes deslizamentos têm tendência a progredir indefinidamente, sempre que a

inclinação da superfície de deslizamento seja suficientemente grande e a resistência

ao corte inferior à das forças destabilizadoras.

Existem deslizamentos translacionais de tamanhos variados, formados pela

intersecção de duas descontinuidades ou superfícies de debilidade. Se ambas as

superfícies se inclinam em diferentes sentidos, denominam-se cunhas directas

(deslizamento discordante). No caso da inclinação ter o mesmo sentido denominam-se

de cunhas inversas (deslizamento concordante).

Figura 6.5. Deslizamentos: a) Discordante; b) Concordante. Adaptado de Corominas y García Yagüe, 1997

6.5. MOVIMENTO COM EXTRUSÃO PLÁSTICA LATERAL

Estes movimentos não são frequentes, aparecendo apenas em zonas onde ocorrem

determinadas características geológicas complexas. Podem aparecer em maciços

rochosos com diferentes competências, ou sobre materiais com as características dos

solos.

O movimento consiste numa extensão lateral controlada por superfícies de corte e/ou

fracturas de tensão. O mecanismo de ruptura pode ser complexo, podendo

compreender formas de translação, rotação, fluidificação e liquefacção do material.

Quando estes mecanismos se produzem em meios rochosos desenvolvem-se

lentamente, pelo contrário quando se desenvolvem em materiais do tipo solo são

rápidos ou muito rápidos.

a b


78


Este tipo de movimento divide-se em dois tipos:

• Movimentos que compreendem uma extensão sem que se reconheça ou exista

uma superfície plana de corte ou se produza um fluxo plástico. São próprios de

cristas modeladas em meios rochosos estratificados;

• Movimento que podem compreender uma extensão e fracturação do material

mais competente (rocha ou solo), devido a uma liquefacção ou fluidez plástica

do material subjacente. Simultaneamente nos materiais superiores produzem-

se fenómenos de subsidência, translação, rotação e também liquefacção e

fluidificação, dependendo da natureza intrínseca do material.

Figura 6.6. Extensões Laterais: a) Fluência e extrusão do material subjacente; b) Expansão e liquefacção.

Modificada de Corominas e García Yagüe, 1997

6.6. MOVIMENTO COMPLEXOS

São o resultado da combinação de mais do que um dos diferentes tipos descritos

anteriormente. Também são assim considerados aqueles movimentos que apresentam

diferentes estados durante o seu desenvolvimento. Pode-se incluir a combinação

múltipla de um mesmo tipo de ruptura e também os movimentos em que a distribuição

interna das velocidades com que a massa desliza, pode ou não assemelhar-se a um

fluxo viscoso.

Consequentemente as diferentes velocidades com que se produzem estes

movimentos, assim como a sua distribuição espacial, estão condicionadas pelos tipos

de movimentos que compõem a ruptura.

6.7. OUTROS MOVIMENTOS

Neste grupo estão incluídas as deformações sem ruptura ou antes da ruptura e os

movimentos desorganizados ou revoltos.

a b


79


Deformações sem ruptura ou antes da ruptura

São os mecanismos de ruptura progressiva que dão lugar à deformação e abertura de

gretas no talude, normalmente na zona de cabeceira, sem que a superfície de corte se

desenvolva completamente e produza a ruptura geral do terreno afectado:

Rupturas Confinadas – Certas vezes, as deformações no talude não

degeneram em desprendimentos da massa movida, nem em superfícies de ruptura

contínuas em todo o conjunto. Costumam possuir pequenas extensões ainda que os

grandes movimentos possam atingir vários metros. Estas deformações podem

acelerar-se até à ruptura, rectroactivar-se periodicamente ou paralisar.

Reptação por fluência – São deslizamentos muito lentos, no início mas vão

progressivamente acelerando até atingir a ruptura.

Descabeçamento – Ocorre em formações rochosas intensamente fracturadas.

Os metros mais superficiais por estarem descomprimidos ou alterados, tendem a rodar

até abaixo, definindo uma superfície de deslizamento potencial.

Dobramentos – Os níveis rochosos superiores que repousam sobre os

materiais mais brandos, que se estreitam até ao pé do talude, na zona do vale, podem

dobrar abrindo fissuras nos mesmos.

Deformações gravitacionais profundas – Consistem na formação no terreno de

escarpas com um alinhamento sensivelmente paralelo às curvas de nível do talude, e

colapsando da zona da crista. Na base podem identificar-se abatimentos ainda que

menos claros que os da crista.

Descabeçamento Deformação gravitacional profunda

Figura 6.7. Deformação sem ruptura. Modificada de Corominas y García Yagüe, 1997

Movimentos de massas desorganizadas ou revoltas

Os Fluxos são movimentos especialmente contínuos em que as superfícies de corte

se encontram muito próximas e geralmente não se conservam. A massa movida não


80


mantém a forma no seu movimento descendente aquando do desabamento,

adoptando frequentemente em materiais coesivos formas lobuladas ao colapsar-se

pelo talude ou, quando inclui materiais grosseiros formando cones de dejecção.

Escoadas de Terra – É a deformação plástica de terra ou rochas brandas em

taludes de inclinação moderada. Costumam criar depósitos alongados, formando um

volume positivo sobre a superfície original do terreno.

Correntes de desmoronamentos – São movimentos rápidos de material

detrítico em que predomina a fracção grosseira, ou seja, areias, gravilhas e blocos.

Dada a falta de coesão dos seus componentes, espalham-se na parte inferior dos

taludes sem gerar um depósito com uma forma específica ou acumulam-se formando

cones de dejecção.

Golpes de areia e silte – Movimentação brusca destes materiais, às vezes em

estado seco, devido a um colapso estrutural por efeito de um tremor sísmico ou ao

iniciar-se a ruptura do solo por deslizamento.

Avalanchas – Movimentação de grandes massas de terra e fragmentos de

rocha, que se deslocam a grande velocidade e que podem chegar à liquefacção, pelo

aparecimento de água ou por efeito da inclinação do talude, ultrapassando

invariavelmente o pé do mesmo.

(a) Reptação (b) Escoada de terra (c) Corrente de desmoronamentos

(d) Golpe de areia (e) Avalancha

Figura 6.8. Movimentos de massas desorganizadas ou revoltas. Adaptado de Corominas y García Yagüe, 1997


81


6.8. CORRENTES

São assim denominados certos movimentos produzidos em materiais rochosos, caso

menos frequente, e em materiais do tipo solo, que constituem as correntes em sentido

estrito.

Têm lugar em rochas de maciços estratificados, com disposição favorável ao

desenvolvimento de dobras. Podem ser consideradas como correntes de rocha

intacta.

Nas correntes de materiais do tipo solo, existe uma série de factores que tendem a

diversificar-se ou a originar subtipos. Assim, a granulometria do material e a

quantidade de água presente são os factores mais determinantes para o desenrolar

deste tipo de processo. Os mecanismos são o resultado de uma deformação contínua

de pequenos esforços imperceptíveis, que implicam uma distribuição de velocidades

variável de, extremamente lenta a muito rápida.

a) Correntes em Rocha

São pouco frequentes e próprias dos maciços rochosos pouco competentes, que

apresentam uma estratificação bem definida e se encontram afectados por

dobramentos ou outras manifestações de comportamento plástico. Incluem

deformações que se distribuem entre as fracturas grandes ou pequenas e até mesmo

as microfracturas sem aparente conexão entre si. Não existe uma concentração de

deslocações contínua sobre uma superfície definida por unidades relativamente

intactas. Estes movimentos são geralmente muitos lentos e relativamente estáveis,

afectando zonas superficiais ou pouco profundas.

b) Correntes em Solos

São assim denominadas pois possuem comportamento semelhante a um fluido

viscoso. As superfícies de deslizamento não se encontram definidas, sendo normal

produzirem-se, num mesmo fenómeno inúmeras superfícies de deslizamento em vez

de uma só.

O limite entre a massa que se move e a que permanece “in situ” pode ser marcado por

uma estreita faixa, em que se produzem movimentos diferenciais ou com uma

diferente distribuição de resistência ao corte. A velocidade com que se desenvolvem

pode ser muito rápida, embora existam casos em que é extremamente lenta. Neste

tipo de correntes existe uma série de características gerais tais como: grandes


82


deslocamentos da massa que se move e efeito fluidificante da água como parte

integrante do processo.

Existe uma classificação de correntes em solos tendo em conta a sua granulometria,

quantidade de água, mobilidade e carácter do movimento. De seguida descrevem-se

alguns dos tipos mais significativos:

• Arrastamento (Creep): constituem deformações contínuas, geralmente

superficiais e extremamente lentas que podem aparecer acompanhando outros

tipos de movimentos dos materiais subjacentes.

• Correntes de escombros ou escorrimentos (debris flow): característico de

materiais com grande percentagem de fragmentos grosseiros. A massa que

desliza vai-se dividindo em pequenas partes com movimentos lentos. Quando

o movimento é rápido e progressivo, denomina-se de avalanche.

• Correntes de lama (mud flow): tem origem em materiais com pelo menos

cinquenta por cento de fracção fina e teor em água suficiente para permitir o

fluxo.

7. RISCO, FACTOR DE SEGURANÇA E INCERTEZA

7.1. INTRODUÇÃO

Nas principais causas dos deslizamentos de taludes figuram circunstâncias que

possuem íntima relação com o clima e a qualidade do ambiente, tais como a

desmatação e desflorestação. Por outro lado, os processos de revegatação dos

taludes constituem, cada vez mais, formas de estabilização dos mesmos, garantindo

em simultâneo a sua recuperação paisagística. LUTTON (1970), após estudar 91

locais de deslizamentos de taludes, destacou a influência do tipo de terreno e do clima

como determinantes da respectiva estabilidade, através de uma correlação entre as

inclinações e as alturas dos taludes, figura da página seguinte.


83


Figura 7.1. Variação da estabilidade de taludes com o clima e a litologia. Fonte: Lutton, 1970 – in XVI Lição Manuel Rocha, 1999

Legenda

1 - Taludes em xisto brando, para climas temperados

2 - Taludes em xisto natural, para climas subtropicais

3 - Taludes em rocha quartzítica, para climas temperados

4 - Taludes em rocha porfírica, para climas semiáridos

5 - Taludes em rocha sã, para climas húmidos

6 - Taludes em rocha sã, para climas secos

7.2. RISCO

7.2.1. DEFINIÇÃO

A caracterização geotécnica constitui o procedimento básico para analisar os

movimentos dos taludes e, os dados da caracterização geotécnica proporcionam as

pautas para determinar os tipos específicos de movimentos numa dada etapa do

tempo e para um tipo de material específico. Os casos reais, no entanto, poderão ser

mais complexos do que os estabelecidos empiricamente uma vez que nestes podem

afectar vários materiais e vários topologias de movimentos.


84


No entanto, esta aproximação, que examina o comportamento do talude do ponto

geomecânico, é bastante útil para avaliar o risco associado com o movimento dos

taludes.

A matriz de risco, tal como os mapas de risco de uma área são parte integrante da

análise de risco; é necessário por isso enquadrar o conceito de risco geotécnico,

vulnerabilidade susceptibilidade e ainda a análise de risco, para definir uma matriz de

risco e os mapas de aplicação dos graus de risco à área em questão.

a) Risco Geotécnico

O risco é a combinação da probabilidade de ocorrência de um evento com as suas

consequências físicas, económicas e sociais (CLAYTON C.R.I, 2001). A equação que

identifica o risco é:

DPR ×= [2]

onde:

R= risco;

P = probabilidade para que o evento adverso se torne real;

D = dano que o evento adverso considerado vai criar, se acontecer.

Segundo VARNES (1984), o Risco Total está definido pelo conjunto de danos

resultantes da ocorrência de um fenómeno, podendo quantificar-se a partir da seguinte

expressão:

( )∑ ××= iiT VRHR [3]

Onde:

Rt = risco total;

H = probabilidade de ocorrência do fenómeno numa dada área e num período de tempo;

Ri = elementos em risco, potencialmente danificados pelo sistema (≥1)

Vi = vulnerabilidade de cada elemento, representado por um grau de dano

[Sem perda (0) ; Perda total (1)]

O risco geotécnico é, assim, associado ao valor esperado dos danos que ocorrem em

estruturas, edifícios e pessoas devidos a causas naturais ou por interferência humana.

Para se poder realizar uma análise de riscos correcta é necessário, primeiramente,

definir os perigos a que estão sujeitos os grupos mencionados no último parágrafo.

Desta forma, WHITMAN (1984) elaborou um ábaco onde relaciona a probabilidade

anual de ruptura de diferentes projectos de engenharia e as consequências das


85


mesmas. Na figura 7.2. é possível observar que o autor definiu níveis de risco

aceitáveis e marginalmente aceitáveis.

FINLAY e FELL (1997) afirmam que para se poder aplicar este ábaco, no caso dos

taludes, é necessário formar uma equipa pluridisciplinar, para além dos engenheiros

(geotécnicos), pois existem implicações sociais, económicas, ambientais, políticas e

mesmo legais dos «utilizadores» destes taludes.

Figura 7.2. Níveis de risco em diferentes projectos de engenharia. Modificada de Whitman, 1984

Quando se fala de taludes, o risco frequente que se considera é a sua ruptura,

principalmente porque este risco está intimamente ligado a perdas de vidas humanas.

ASTÉ (1991) dividiu os elementos de risco em Individuais, Propriedades e Bens,

Actividades e Funções Sociais, podendo estes sofrer as consequências de um

fenómeno de forma directa ou de fenómenos indirectos. Por exemplo, a destruição de

uma casa por um deslizamento de um talude é uma consequência directa enquanto

que a inundação de uma população devido à subida do nível das águas de um rio por

ter ocorrido um deslizamento de um talude, é uma consequência indirecta.


86


Os principais factores que se devem tomar em consideração porque constituem

possíveis causas de danos nos taludes são:

• A elevada inclinação;

• O grau de alteração da superfície do talude;

• O nível de pluviosidade;

• As condições das fendas e das descontinuidades.

Um só destes factores ou a combinação entre eles pode ocasionar danos nos taludes

que variam de danos leves até danos que provocam o colapso, com possível

envolvimento de estruturas próximas dos mesmos.

b) Vulnerabilidade e Susceptibilidade

Estritamente relacionado com o risco estão os conceitos de vulnerabilidade e de

susceptibilidade de uma área, sendo estes o conjunto de factores que determinam a

magnitude dos danos que um evento adverso pode criar. Independentemente do facto

de uma área ser perigosa em relação a um determinado evento adverso, a

vulnerabilidade depende de muitos outros factores como a presença de sistemas de

monitorização, de aviso imediato, bem como a qualidade e a idade das construções

presentes. Em taludes próximos à linha férrea, entre os factores que reduzem a

vulnerabilidade pode-se incluir a monitorização periódica das condições do maciço, da

pluviosidade e o controlo da circulação na linha férrea, (GAMA, 1999).

A noção de susceptibilidade de uma dada região é inerente à predisposição da mesma

para determinados tipos de catástrofes naturais, frutos da conjugação de causas

geológicas, climatéricas e outras conducentes a uma maior frequência e/ou magnitude

desses fenómenos, (GAMA, 1999).

c) Análise de Risco

A análise de risco estuda assim os diferentes perigos que podem tornar-se reais numa

área e indica como operar para minimizá-los, optimizando a investigação e

monitorização necessárias. Prever a ocorrência de um evento geotécnico adverso

como a instabilidade de um talude é parte da análise de risco. A qualidade da previsão

depende sobretudo da monitorização dos eventos precursores desse fenómeno.

Os eventos precursores são pequenas variações físicas que antecedem o fenómeno

adverso. No caso dos taludes, um elemento precursor é o aparecimento de novas

fendas no maciço e progressivo alargamento das bermas antes do colapso. A


87


monitorização pode-se fazer com a instalação de grupos de marcos topográficos e

referências instaladas nos dois lados de cada fractura e efectuando medições

periódicas dos afastamentos das marcas.

Pelo que foi referido, todos estes aspectos deverão ser considerados na análise dos

riscos, tendo sempre como ponto fulcral as consequências dos movimentos. Uma

matriz de risco de tipo qualitativo, utilizada com sucesso em estudos de deslizamentos

de taludes, é apresentada na tabela 7.1.. A matriz contém diferentes níveis de risco

em função das duas variáveis (probabilidade e consequência ou dano).

Os níveis indicados podem ser assumidos como de tipo qualitativo, sendo necessário

um estudo detalhado das probabilidades de ocorrência de deslizamentos nos taludes

da área em estudo e dos custos que podem provocar para obter uma matriz de risco

mais detalhada pois, apesar de funcionar como boa aproximação, ao se definir a

composição das matrizes qualitativas de risco em seis níveis de probabilidade de

ocorrência, através de designações específicas para o risco e cinco tipos de

consequências físicas e económicas, resulta um conjunto de 30 adjectivos, com

diversas repetições de termos e, consequentemente, prestando-se a confusões de

interpretação.

Tabela 7.1. Exemplo de matriz qualitativa de risco. Fonte: Australian Geomechanics Society, 2000

Probabilidade Consequências (ou danos) físicas e económicas do evento

1.Desastrosas 2.Altas 3.Médias 4.Baixas 5.Insignificantes

Elevada Muito Alto Muito Alto Alto Médio Médio

Provável Muito Alto Alto Alto Médio Médio

Possível Alto Alto Médio Médio Baixo

Improvável Alto Médio Médio Baixo Baixo

Rara Médio Médio Baixo Baixo Muito Baixo

Muito rara Médio Baixo Baixo Muito Baixo Muito Baixo

7.2.2. MATRIZ DE RISCO GEOTÉCNICO

Para o estabelecimento de uma matriz de risco compatível com as características e as

soluções pretendidas para o problema em análise, foram ponderados os seguintes

factores:

a) A natureza dispersa (em termos geográficos) dos taludes cuja estabilidade

deve ser permanentemente objecto de quantificação;


88


b) A multiplicidade de variáveis que afectam a probabilidade de instabilização

de cada talude;

c) O interesse em incorporar de modo permanente o fenómeno natural que

desencadeia mais frequentemente as instabilizações de taludes, ou seja, a

pluviosidade que afecta a região do estudo;

d) A necessidade de definir uma matriz de risco por meio de um parâmetro de

interpretação simples e directa, acessível a todos os utilizadores.

Veja-se na figura 7.3. uma matriz formulada para uma ferrovia13, com 4 níveis de risco,

definidas para certos intervalos da probabilidade de instabilização dos taludes, e tendo

correspondentes implicações para o tráfego ferroviário.

As cores assinaladas correspondem às simbologias definidas para os níveis de risco

geotécnico e que se relacionam com a segurança do tráfego ferroviário, sendo objecto

de representação gráfica sobre mapas da linha férrea que assinalam a localização dos

sectores (mapas de risco geotécnico).

Em termos de circulação das composições rodoviárias, os diferentes níveis de risco

teriam as seguintes consequências:

Nível 1 – Via Livre

Nível 2 – Afrouxamento para 30 a 60 km/h

Nível 3 – Afrouxamento para 10 km/h

Nível 4 – Afrouxamento para 10 km/h e um funcionário de prevenção no local

NÍVEL DE RISCO PARÂMETROS

1 2 3 4

Sectores com risco de colapso baixo

Sectores com risco de colapso médio

Sectores com risco de colapso alto

Sectores com risco de colapso muito alto

Probabilidade de instabilização 0 – 50 % 51 – 80 % 81 – 95 % 96 – 100 %

Implicações para o tráfego ferroviário NENHUMAS ATENÇÃO PRECAUÇÃO PERIGO

Figura 7.3. Matriz de risco geotécnico. Fonte: CEGEO, 2005

13 Matriz de Risco Geotécnico utilizada no Projecto “Elaboração de Mapas de Risco Geotécnico na ferrovia, incluindo telegestão”, (Centro de Geotecnia do IST,2005)


89


7.2.3. MAPA DE RISCO GEOTÉCNICO

Um mapa de risco resulta da aplicação de uma classificação de risco a uma dada área

geográfica: é possível atribuir a cada ponto da área em estudo um valor compreendido

na escala de risco, obtendo assim um modelo de variação espacial do risco em toda a

área sobre a qual os eventos perigosos têm probabilidade de acontecer.

Num mapa de risco serão reconhecíveis os taludes com maior tendência para a

instabilização e, consequentemente, ficam assinaladas as áreas mais críticas onde

será possível intervir aplicando medidas de mitigação.

Os mapas de risco poderão ainda ser dinâmicos se os conjugar com a análise inicial

com os novos elementos obtidos da monitorização dos taludes e das áreas adjacentes

a este (linha férrea, no caso em estudo). Desta forma os Mapas de Risco poderão ser

facilmente recalculados e redesenhados, sendo assim mapas de tipo dinâmico

(podem-se prever repetições dos cálculos a cada ano hidrológico, por exemplo).

HANEBERG (2000) refere a necessidade e a importância da utilização de métodos

probabilísticos para a identificação de potenciais zonas de risco de escorregamento de

taludes em detrimento dos métodos baseados em modelos matemáticos

determinísticos exactamente devido à variabilidade e incerteza dos diversos

parâmetros envolvidos: geotécnicos, hidrológicos, geológicos, climáticos, que intervêm

na estabilidade dos taludes principalmente quando as análises abrangem grandes

áreas (Figura 7.4.).

SCAVIA e COCCOLO (2000), utilizam a mesma metodologia na previsão da

estabilidade de taludes determinando as probabilidades de ruptura em função da

variação da distribuição do factor de segurança.

Figura 7.4. Mapa de probabilidade de escorregamentos numa área a sudeste de Wheeling, EUA. Fonte: Haneberg, W., 2000


90


WILSON, R. & JAYKO, A. (1997) relacionam também a precipitação (quantidade e

intensidade) com a previsão de escorrências, criando mapas de risco consoante a

duração dos episódios de chuva.

Estes autores consideram a duração das chuvas um parâmetro importante na previsão

de escorregamentos que venham a ocorrer em situações idênticas ou outras mais

gravosas de maior duração. As áreas com diferente probabilidade de escorregamento

associadas aos factores climáticos que os influenciam, ajudam a fornecer uma

imagem espacial das zonas de potencial escorregamento bem como dos eventuais

danos.

GRIFFITHS e COLLISON (2004) estudam a possibilidade da utilização de um modelo

hidrológico de um talude criado com base no Sistema de Informação Geográfica para

a previsão de futuros escorregamentos de taludes em função da variação da

precipitação e da temperatura. O modelo em questão foi calibrado para as condições

climatéricas de Inglaterra (clima temperado húmido) e para a região do Sudeste de

Espanha (considerada pelos autores como tendo clima temperado sub húmido).

7.3. PROBABILIDADE E INCERTEZA, FACTOR DE SEGURANÇA

Os taludes e encostas constituídos por maciços rochosos, por apresentarem os

maiores riscos de instabilização e consequentemente produzirem os efeitos mais

gravosos, abrangem normalmente maiores volumes de terrenos e, por isso, envolvem

maiores energias cinéticas associadas a estes deslizamentos. Contudo, é sabido que

muitos maciços rochosos, numa primeira fase, considerados sãos, vão sofrendo

diferentes graus de alteração ao longo do tempo, passando então a apresentar

comportamentos mistos de solos e rochas (DINIZ DA GAMA, 2005).

O deslizamento de grandes massas (tal como já foi referido anteriormente) é o

resultado de modificações das tensões de corte actuantes, ou porque se verificou um

acréscimo desta no talude (em resultado da remoção do suporte lateral ou da base, de

acções de sobrecarga, de acções dinâmicas ou do aumento de pressões laterais), ou

porque se verificou uma redução da resistência ao corte do material (fruto de

alterações na composição e textura do material, por efeito de reacções químicas, ou

por efeitos de aumento da pressão intersticial nos poros, sobretudo no caso dos

solos).


91


O factor de segurança ao deslizamento é então normalmente determinado pelo

quociente entre a resistência ao corte do material e as tensões de corte instaladas na

superfície potencial de deslizamento.

A determinação deste factor de segurança depende pois, de parâmetros topográficos,

geológicos, hidrogeológicos, geotécnicos, climáticos e outros externos que possam

induzir alterações nas tensões de corte tais como acções desenvolvidas pelo homem:

escavações, construções, desmatação, etc..

Desta forma, em Engenharia de Taludes, podem apontar-se os seguintes tipos de

variabilidade e incerteza na sua caracterização geológica e geomecânica:

Variabilidades:

• Natureza geológica, resultantes da composição heterogénea dos solos e

rochas que dão origem a propriedades mecânicas afectadas por anisotropias,

anelasticidades, efeitos de descontinuidades, etc;

• Provenientes de erros de observação, devidos a deficiências do próprio

observador, dos instrumentos utilizados na medição, do meio ambiente onde é

efectuada a avaliação e até devidos às perturbações causadas no objecto

observado pelo sistema de medida;

• Resultantes de erros de amostragem, onde se destacam a escolha imprópria

do tamanho da amostra e a sua representatividade, a eficiência do processo de

amostragem escolhido.

Incertezas:

• Ocorrência de cargas inesperadas ou imprevistas durante a vida útil do talude;

• Ignorância do comportamento real do talude;

• Imperfeição das observações e medidas de dados necessários ao projecto;

• Simplificações ou aproximações empregues nos métodos de análise de

instabilidade.

A probabilidade de ocorrência de deslizamentos nos taludes pode-se classificar

qualitativamente de acordo com o indicado na tabela 7.2.: existem seis descritores ou

níveis, cada um definido com base num intervalo de probabilidade aproximada anual

que o deslizamento tem para se tornar real. Tratam-se de valores estimados por uma


92


Comissão Técnica da Sociedade Australiana de Geomecânica (AGS)14, que produziu

um relatório intitulado “Gestão de riscos de escorregamentos de taludes”15, que

originalmente pretendia organizar a nomenclatura com que se deveriam designar os

níveis de risco e as respectivas ordens de grandeza.

Tabela 7.2. Níveis qualitativos da probabilidade de ocorrência de deslizamentos de taludes. Fonte: Australian Geomechanics Society, 2000

Nível Descritor Descrição do evento Probabilidade

anual aproximada

A Quase Certo Esperado P≥10-1

B Provável Provável 10-2≤P<10-1

C Possível Possível, em circunstâncias adversas 10-3≤P<10-2

D Improvável Possível, em circunstâncias muito adversas 10-4≤P<10-3

E Raro Concebível, em circunstâncias excepcionais 10-5≤P<10-4

F Muito raro Quase inconcebível P<10-5

Como pode ser observado, o processo qualitativo apresenta inconvenientes de três

ordens:

• Subjectividade na definição e aquisição dos dados necessários;

• Precariedade na sua análise e interpretação;

• Ambiguidade nos resultados.

A maior dificuldade para efectuar uma análise de risco é a incerteza. Segundo

MORGENSTEN (1995) existem as diferentes fontes de incerteza:

• Incerteza dos parâmetros;

• Incerteza do modelo;

• Incerteza humana.

14 Australian Geomechanics Society Sociedade Australiana de Geomecânica 15 “Landslide risk management concepts and guidelines”


93


Se se considerar que não existe incerteza humana ou do modelo por ser totalmente

representativo do problema considerado então, a incerteza é somente derivada dos

parâmetros. Neste caso, a incerteza pode dividir-se em:

• Incerteza que depende da variação espacial dos parâmetros característicos

dos materiais e dos factores de predisposição. Esta incerteza depende,

obviamente, da qualidade e extensão da investigação efectuada;

• Incerteza que depende da variação temporal dos factores desencadeantes e

agravantes. É essencialmente devida a essas variações que se produz a

ruptura ou a alteração na velocidade do movimento. Assim, quando se

desencadeia um deslizamento (ou um deslizamento activo alcança

determinada velocidade), intervêm diversos factores (por exemplo o nível

piezométrico da água ou a erosão do talude) em que a probabilidade de

ocorrência, é a soma das probabilidades de que esses factores alcancem um

determinado nível, mais a probabilidade dos factores que se combinam para

produzir o mesmo fenómeno.

Para definir o perigo associado aos parâmetros incertos, pode-se aplicar um modelo

probabilístico a uma solução determinística. No caso da ruptura de um talude, o

modelo pode basear-se no Equilíbrio Limite, supondo-se que a ruptura ocorre quando

o Factor de Segurança é inferior a 1,0.

A visualização do que foi explanado nos parágrafos anteriores é o que se mostra na

figura seguinte (figura 7.5.): Pode-se obter um Factor de Segurança (FS) elevado

(1,79) mas em que o nível de incerteza dos parâmetros de cálculo é alto; e o inverso,

um FS reduzido mas com uma maior certeza dos parâmetros característicos do

maciço em estudo.

No que se refere à incerteza dos modelos, percebe-se facilmente que os processos

são geralmente mais complexos do que se supõe (influência da estrutura e

anisotropia, efeitos das alterações das tensões, rupturas progressivas, etc.) e como

tal, não estão totalmente representados nos modelos de cálculo existentes.

Relativamente à incerteza humana, MORGENSTEN (1995) comenta que esta é óbvia,

mas difícil de levar em conta. Reliability


94


Figura 7.5. Factores de Segurança e Probabilidade de Ruptura de um talude. Adaptado de JIMENO 1999

BAECHER & CHRISTIAN, no seu recente livro de texto intitulado “Confiança e

estatística em engenharia geotécnica”16(JOHN WILEY, 2003) afirmam que os métodos

probabilísticos de análise da estabilidade de taludes promovem adequadamente a

modelização de cenários que incorporam a incerteza e a variabilidade inerentes a

estes fenómenos.

Entre os métodos mais utilizados citam os seguintes:

• Método de Monte Carlo;

• Método FOSM (“First Order Second Moment”),ou seja, média e desvio padrão.

Ambos têm a vantagem de trabalhar sobre factores de segurança que é suposto

caracterizarem adequadamente a estabilidade de taludes e há muito tempo estão

implantados na Geotecnia e nos hábitos dos engenheiros. Os diferentes modos de

tratar a variabilidade dos factores de segurança (resultantes da incerteza inerente a

certas variáveis intervenientes no cálculo, designadamente aquelas relacionadas com

a resistência ao corte dos terrenos) dão origem às duas abordagens diferentes.

Com efeito, enquanto a técnica de Monte Carlo promove o cálculo de um elevado

número de factores de segurança, a partir de simulações com números aleatórios,

submetendo-os no final a uma análise estatística que conduz à determinação da

16 “Reliability and Statistics in Geotechnical Engineering”


95


probabilidade de instabilização dos taludes, o método FOSM visa o cálculo da

integridade do talude (“slope reliability”), Sr, a partir da seguinte expressão:

SF

Sr

σ

1FS

−= [4]

onde S

F representa o valor médio do factor de segurança e SF

σσσσ o respectivo desvio

padrão.

Para os objectivos da presente investigação preferiu-se a primeira opção, por conduzir

a uma grandeza cuja variação é perfeitamente definida entre 0 e 100%, prestando-se

assim à sua utilização imediata na definição de níveis de risco.

Assim sendo, para interpretar as propriedades geotécnicas dos terrenos resultantes de

determinações “in situ” ou em laboratório (e até após estudos de retroanálise), é

essencial reconhecer a sua variabilidade e proceder a análises estatísticas dos dados,

através das suas distribuições de frequências simples (ver figura 7.6.). Em seguida,

passa-se à determinação das respectivas curvas acumuladas, que traduzem

probabilidades associadas a cada valor, logicamente compreendidas entre 0 e 1.

Ficam assim criadas condições para aplicar o método de Monte Carlo, que exige a

geração de números aleatórios (entre 0 e 1), uma ou mais funções de distribuição de

probabilidade acumulada e as equações de equilíbrio limite para calcular o factor de

segurança FS, que envolve as variáveis aleatórias prédefinidas e também incluem as

grandezas consideradas como causas dos deslizamentos.

Figura 7.6. Funções de distribuição de probabilidade (FDP) simples do ângulo de atrito e do nível piezométrico.

Fonte: Dinis da Gama, 1984

ANG. DE ATRITO φ

F.D.P.

ALT. DE ÁGUA HW

F.D.P.


96


Nessas circunstâncias, aplicando programas computacionais onde se geram números

aleatórios, efectuam-se numerosas simulações (por exemplo 10.000 de cada vez) e

obtém-se a probabilidade de colapso PC do talude, pela relação:

simulaçõesdetotalNº

1éFoqueemVezesdeNºP S

C

<= [5]

Segundo BERTONI e LOMBARDI NETO (1990), para evitar a erosão, é imprescindível

eliminar o desprendimento das partículas do solo causado pelas gotas de chuva que

golpeiam o terreno. Citam a importância da determinação da energia cinética da chuva

natural e demonstram a fórmula:

Ilog8,8812,14EC ×+= [6]

Onde:

I = intensidade da chuva em mm/h.

EC = energia cinética medida em t-m/ha-mm

A energia cinética é uma função da massa e da velocidade. Considere-se que uma

gota de chuva ao desprender-se de uma nuvem fica sujeita à aceleração da gravidade

e, por isto, quanto maior a altura da queda maior será sua energia cinética. As gotas

são deformáveis e sofrem mudanças no trajecto tanto na forma quanto na velocidade

devido ao atrito com o ar e à sua pressão. Por esta razão, existe uma velocidade

máxima ou terminal conseguida quando a resistência oposta à queda é igual ao peso

do corpo menos a impulsão do ar para cima (BERTONI e LOMBARDI NETO, 1990).

Deve-se determinar a distância que a gota percorre na sua queda até alcançar sua

velocidade terminal. BERTONI (1967) cita que uma gota de chuva que cai de uma

árvore não diminui a sua velocidade de queda até chegar ao solo, pois atinge

novamente a sua velocidade terminal. Além disso, esta gota une-se a outras gotas

aumentando o seu tamanho e resultando numa velocidade final maior ao cair de

árvores de 7 a 8 m de altura do que quando cai livremente. Por conseguinte, o

aumento da massa e da velocidade desta gota faz com que ela tenha energia cinética

maior ao tocar o solo do que as gotas que caem livremente.

WISCHMEIER E SMITH (1978) citam que quando os outros factores são constantes,

excepto o factor chuva, a perda de solo por unidade de área de um solo cultivado é

directamente proporcional à energia cinética e à intensidade máxima da chuva em 30


97


minutos. Este é o factor R = E.I30 da equação USLE, sendo E = energia cinética,

I = intensidade da chuva; e 30 = os trinta minutos de chuva.

PCSLKRA ×××××= [7]

Onde:

A – perda de solo arável, por ano

R – factores de erosividade da chuva na região

K – factores de erodibilidade do terreno em causa

L – factor topográfico do comprimento dos taludes

S – factor topográfico da declividade dos taludes

C – factor de gestão adequada das colheitas

P – factor relativo às práticas de conservação

Esta equação pode ser adaptada ao estudo de taludes em geotecnia, tendo ZHU, M.

et all (1994) redefinindo os parâmetros C e P para:

C – factor correspondente ao tipo de cobertura do solo

P – factor das práticas de manutenção adoptadas para qualquer infraestrutura de

protecção do talude

Esta utilização da USLE é efectuada de acordo com a noção de que para uma

determinada área, quando for possível estimar a lei de probabilidade de R, pode ser

estimada a probabilidade da perda de solo se os outros factores se mantiverem dentro

de intervalos de valores conhecidos. Isto é, se K, L, S, C e P puderem ser tratados

como parâmetros conhecidos para uma dada área, a distribuição de probabilidade da

perda de solo dependerá só da variável aleatória R.

Esta abordagem probabilística foi desenvolvida com o intuito de determinar as

melhores utilizações dos solos de acordo com a lei de variação climática que tinha

sido estabelecida por Wischmeier e Smith, após análise de cerca de 25 anos de

registos pluviométricos de 180 estações localizadas nos EUA.

É possível dividir as variáveis intervenientes em dois grupos distintos: aquelas cujo

aumento conduz a incrementos da probabilidade de deslizamento dos taludes

(designadas por variáveis instabilizadoras) e outras cujo aumento tem o feito oposto

(variáveis estabilizadoras). A correspondente representação gráfica está transposta na

Figura 7.7.


98


Pode inferir-se desta forma e em consonância com o que se tem vindo a afirmar que,

são determinantes os efeitos da acção das águas pluviais, quer no que respeita à

erosão ravinosa devida ao escoamento superficial nos materiais superficiais dos

taludes (designados por escorrimentos ou “debris flows”), quer pela alteração e

desagregação dos materiais argilosos; quer pela erosão interna devida à circulação de

águas subterrâneas; quer ainda pela saturação dos terrenos e consequente subida

dos níveis freáticos, provocando diminuição notável da sua resistência ao corte. No

último caso, os mecanismos de instabilização podem ocorrer através de deslizamentos

planares ou circulares dos taludes.

Variação da Probabilidade de Instabilização com as principais Variáveis

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Pro

babi

lidad

e de

Ins

tabi

lizaç

ão(%

)

α L H γ NF n i φ C KMV K

Figura 7.7. Variação típica da probabilidade de instabilização dos taludes com as seguintes variáveis: α (inclinação do talude), L (comprimento de infiltração no topo do talude, H (altura do

talude), γγγγ (peso volúmico do terreno, NF (altura do nível freático), n (porosidade do terreno), i (taxa de infiltração face à precipitação), φφφφ (ângulo de atrito), c (coesão), KMV(coeficiente de protecção do

talude), K (condutividade hidráulica). Fonte: CEGEO, 2005

Assim, como nestes deslizamentos de massa se verifica a instabilização de grandes

volumes e, as superfícies de deslizamento mais prováveis variam em profundidade, de

acordo com a variação do nível freático, estes mecanismos são estudados atendendo

sobretudo aos valores de precipitação acumulada.

A instabilização, que como se referiu anteriormente é aferida pela perda de solo (A), é

também potenciada pelo aumento da quantidade de água nos terrenos e pode por

isso, assumir um carácter mais gravoso em invernos especialmente chuvosos. A sua

dependência da precipitação (intensidade e duração, R) é tipicamente representada

por curvas semelhantes às da figura seguinte.


99


Figura 7.8. Variações da perda de material (A) em função da precipitação (R). Fonte: CEGEO, 2005

Existem estudos que relacionam níveis críticos da precipitação acumulada, “P” (em

mm) durante determinados períodos de tempo “t” (h), que conduzem a

escorregamentos. Ortigao e Sayao (2004) estabeleceram uma lei de variação que

representa as condições mínimas que desencadeiam estes acidentes (figura 7.9.), e

que foi elaborada com base em vários escorregamentos observados em de 14 regiões

distintas. A lei é regida pela seguinte equação:

0,41t22,4P ×= [8]

Figura 7.9. Níveis críticos da precipitação acumulada (em mm) durante determinados períodos de tempo (h).

Fonte: Ortigao e Sayao, 2004


100


7.4. CUSTO ASSOCIADO À ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES

A intervenção dos factores naturais em estudos de estabilidade de maciços terrosos e

rochosos é, cada vez mais divulgada. A nível de projecto, esta tendência possui

características que se coadunam com as abordagens probabilísticas da estabilidade,

uma vez que tais factores são do tipo estocástico. Com efeito, para a determinação do

conceito de inclinação óptima de um talude através da minimização do custo

generalizado de obtenção do talude, (COATES, 1981) definiu a seguinte equação:

( )RDPCC c0g +×+= [9]

Onde C0 é o custo de escavação ou construção do talude, Pc é a respectiva

probabilidade de colapso, D é o custo dos danos resultantes do deslizamento e R os

custos da respectiva reconstrução. Como todas as grandezas dependem da inclinação

do talude, a sua variação típica é a que se indica na figura seguinte (7.10.), revelando

que a minimização do custo generalizado aponta para a inclinação óptima do talude

em causa.

Como pode ser observado, um talude pouco inclinado possui uma probabilidade de

colapso baixa, não evidenciando desta forma custos por danos resultantes de

deslizamentos ou de reconstrução, mas apresenta um custo de construção do mesmo

elevado. À medida que o talude se torna mais inclinado, os custos de construção

diminuem mas a probabilidade de colapso aumenta. O ângulo óptimo de inclinação do

talude é aquele que minimiza o custo de construção do talude e simultaneamente,

possui uma probabilidade de colapso associada aos custos de deslizamento e

reconstrução mínima (ponto de inflexão da curva de probabilidade).

Figura 7.10. Custo generalizado do talude e determinação da sua inclinação óptima. Fonte: COATES, 1981; in XVI Lição Manuel Rocha, GAMA 1999


101


JIMENO (1999) explica que quando uma equipa técnica se depara com um talude

possuidor de uma estabilidade precária, podem optar por diversas opções:

• Não fazer nada ao talude;

• Não realizar trabalhos no talude em si, mas instalar sistemas de protecção para

evitar danos e melhorar a segurança das pessoas;

• Melhorar o talude até um nível satisfatório de redução de risco.

O mesmo autor elucida ainda que ao analisar acções de beneficência de uma dada

situação com o fim de reduzir os perigos e seus riscos associados, estas devem ser

examinadas como função dos custos, para se poder obter uma análise custo benefício

(como ilustra a figura em baixo indicada) e consequentemente, obter aquelas que

melhor se apresentam.

Figura 7.11. Análise dos custos de intervenção para a redução do perigo ou probabilidade de ocorrência.

Adaptado de JIMENO, 1999

Exemplos da aplicação desta filosofia foram apresentados por vários autores, entre os

quais GAMA (1995), verificando-se tendência para ser apresentados em explorações

mineiras a céu aberto (figura 7.12) e taludes de vias de comunicação (MENDONÇA e

CARDOSO, 1998), integrando técnicas de revegetação e revelando grande sentido de

integração de soluções para este problema (figura 7.13).


102


Figura 7.12. Estabilização dos taludes finais da pedreira de marga da SECIL, SA – Maceira. Fonte: CECIL; in XVI Lição Manuel Rocha, GAMA 1999.

Figura 7.13. Aplicação de técnicas de estabilização de taludes de estradas com revegetação. Fonte: Mendonça e Cardoso; in XVI Lição Manuel Rocha, GAMA 1999

A AGS, no mesmo relatório atrás referido, incidiu ainda sobre as consequências de

tipo económico inerentes a propriedades de valor conhecido C. Na tabela 7.3 é

mostrada a classificação em cinco níveis, sendo os custos dos danos expressos em

percentagem do valor das estruturas envolvidas no colapso, incluindo também os seus

custos de recuperação e colocação em serviço.

Estabilização de Taludes

Barreiras dinâmicas


103


Tabela 7.3. Níveis qualitativos das consequências de tipo económico sobre uma propriedade de valor C.

Fonte: Australian Geomechanics Society, 2000

Nível Descritor Descrição Custo aproximado

1 Desastroso

Estrutura completamente destruída ou

danificada em grande parte, exigindo

importantes intervenções para a sua

estabilização

≥100% de C

2 Alto

Estrutura parcialmente destruída,

requerendo significativos trabalhos

de estabilização e reconstrução

10%≤C<100%

3 Médio

Danos moderados em algumas estruturas;

sendo necessárias intervenções

limitadas

1%≤C<10%

4 Baixo

Danos limitados só a algumas partes das

estruturas, sendo necessárias

ligeiras obras de estabilização

0.1%≤C<1%

5 Insignificante Danos pequenos 0.01%≤C<0.1%

8. MÉTODOS DE ESTABILIZAÇÃO DE TALUDES

8.1. INTRODUÇÃO

Tanto em obras civis como em explorações mineiras a céu aberto, é necessário

realizar trabalhos de modo a conseguir estabilizar os taludes de materiais soltos

procedentes da erosão e desagregação do maciço rochoso.

A tabela seguinte (tabela 8.1.) tenta dar uma ideia dos vários métodos para estabilizar

taludes de solos bem como, os campos de aplicação e as suas limitações, permitindo

desta forma, definir qual o melhor método a aplicar, em cada caso.


104


Tabela 8.1. Métodos de estabilização de taludes em solos (Holtz y Schuster, 1996). Fonte: Jimeno, 1999

Categoria Actuação Aplicação Limitações Observações

Evitar o problema

Alterar a localização da obra Alternativa simples

Nenhuma em fase de planificação. Custos elevados após a obra executada

Estudos detalhados das novas propostas para assegurar o melhoramento da obra

Remoção de materiais instáveis

Escavação de pequenas quantidades de material a pequena profundidade em solos pobres

Esta actuação pode ser onerosa. A evitar em deslizamentos de dimensões elevadas

Deve ser feita uma análise prévia da situação

Instalação de pontes Em zonas de colina com movimentos de terras em níveis superficiais

Além dos custos que acarreta, pode não ter efeitos práticos desejados

Realizar estudos prévios de carga para assegurar uma boa estabilidade da obra

Reduzir as forças destabilizadoras

Alterar a linha do pendente

Durante o desenho preliminar do projecto

Afecta a secção das vias na zona de remodelação -

Drenagens superficiais Em qualquer desenho como medidas correctivas

Medida correctiva que afecta somente o escoamento superficial e ajuda a diminuir a infiltração desta água

A instalação da vegetação é fundamental para esta medida

Drenagens profundas

Em qualquer talude onde se incremente a estabilidade reduzindo a quantidade de água subterrânea

Não é efectiva quando a massa deslizante é insensível à drenagem

É preciso ter em consideração a pressão intersticial provocada pela infiltração aquando da análise de estabilidade

Reduzir o peso Em qualquer fenómeno potencial ou real de deslizamento

São necessários materiais leves que podem ser onerosos, pode ser necessário realizar expropriações

Requer análise de estabilidade para saber qual o peso máximo que se pode colocar sobre o terreno


105


Categoria Actuação Aplicação Limitações Observações

Incremento dos momentos resistentes aplicando forças externas

Contrafortes ou muros Num deslizamento existente, em combinação com outros métodos

Podem ocorrer problemas de assentamentos. Pode ser necessário realizar expropriações

Deve levar-se em conta a necessidade de bermas, em função das expropriações

Instalação de ancoragens Onde se está limitado pelo direito de expropriação

Requer que o solo tenha resistência às forças de corte das ancoragens

Devem ser efectuados estudos das propriedades dos solos

Incremento da resistência interna

Drenagens profundas

Em qualquer deslizamento onde o nível freático se encontra por cima da sua superfície

Requer pessoal especializado -

Muros de terra armada Em diques e ladeiras onde se necessita reconstruir após um deslizamento

É preciso ter em conta a durabilidade dos materiais a longo prazo

Devem ser calculados os esforços que os elementos resistentes vão estar submetidos

Instalação de reforços in situ Estruturas temporárias em solos resistentes

É preciso ter em conta a durabilidade dos materiais a longo prazo

Devem ser efectuados estudos das propriedades dos solos

Bioengenharia Em taludes de altura moderada

Climáticas, pode ser necessário efectuar rega -

Tratamento químico

Quando a superfície de deslizamento está bem definida e o solo reage positivamente a esta solução

Pode ser reversível, impactes ambientais ainda desconhecidos

Ensaios laboratoriais entre o solo e o tratamento; requer Estudo de Impacte Ambiental

Tratamento eléctrico Baixa a pressão intersticial e incrementa a resistência ao corte dos solos

Requer energia eléctrica constante

Só é utilizado como medida de emergência, onde nenhum método funcionou

Tratamento térmico Para reduzir a sensibilidade das argilas à água

Processo bastante oneroso

Método ainda muito experimental e oneroso


106


8.2. ESTABILIZAÇÃO POR MODIFICAÇÃO DA GEOMETRIA DO TALUDE

8.2.1. INTRODUÇÃO

Quando um talude é instável ou a sua estabilidade é precária, uma forma de actuar é

modificando a sua geometria de modo a obter uma configuração estável. Esta

modificação tem como objectivo um dos seguintes efeitos:

• Diminuir as forças que tendem ao movimento da massa;

• Aumentar a resistência ao corte dos terrenos através do aumento das tensões

normais em zonas convenientes da superfície de ruptura.

O primeiro ponto consegue-se reduzindo o volume da parte superior do deslizamento,

e o segundo, aumentando o volume no pé do talude.

As formas de actuar sobre a geometria do talude para melhorar a sua estabilidade,

são as seguintes:

• Eliminar a massa instável ou potencialmente instável. Só se aplica em casos

extremos e com comprovação de que a nova configuração será estável.

• Descabeçamento.

• Construção de blocos de terra ou enrocamento.

• Construção de bermas intermédias.

8.2.2. DESCABEÇAMENTO

Consiste na eliminação do material da parte superior da massa potencialmente

deslizante. É nesta zona que o peso do material mais contribui ao deslizamento e

menos à resistência, devido a ser na parte superior do deslizamento que esta tem a

sua máxima inclinação. Por isso, a eliminação de relativamente escassa quantidade

de material produz aumentos importantes do factor de segurança.

Este método de correcção de taludes é efectivo e aplica-se fundamentalmente quando

a escavação não apresenta dificuldades sérias que podem dever-se tanto às

características do material como à acessibilidade à zona de escavação.

8.2.3. ENROCAMENTO NA BASE DO TALUDE

A aplicação no pé do talude de blocos de terra ou enrocamento pode realizar-se em

combinação com o descabeçamento do talude ou como medida independente.


107


No primeiro caso e dependendo das características do material, pode empregar-se

para o enrocamento o mesmo tipo de material da cabeça do talude, o que diminui o

custo da operação. O peso do bloco colocado no pé do talude traduz um aumento das

tensões normais na parte inferior da superfície de deslizamento, o que aumenta a sua

resistência. Este aumento depende do ângulo de atrito interno da parte inferior da

superfície de deslizamento, se for elevado o deslizamento pode produzir-se no pé

sendo mais vantajoso construir o bloco em cima do pé.

Figura 8.1. Enrocamento na base do talude.

Podem-se estabilizar grandes massas deslizantes através de pesos relativamente

pequenos de blocos. Se o ângulo de atrito interno for baixo, o deslizamento pode dar-

se pela base, sendo também possível colocar enchimento em frente ao pé do talude.

Em qualquer caso o peso próprio do bloco supõe um aumento do momento

estabilizador em relação à ruptura. Quando a linha de ruptura se vê forçada a

atravessar o enchimento, este tem um comportamento de elemento resistente

propriamente dito.

É importante que a base do enchimento seja drenada, pois caso contrário o efeito

estabilizador pode ser diminuído, especialmente, se o enchimento se apoiar sobre

materiais argilosos. Pode ser necessário colocar um material com funções de filtro (por

exemplo membranas geotexteis), entre o enchimento drenante e o material do talude.

O enchimento drenante, normalmente o enrocamento, deve ser colocado a alguma

distância da frente do movimento, distância esta que depende da sua velocidade. Ao

situar-se em frente ao deslizamento sobre o enchimento, a sua acção drenante detém

o movimento.

Outra medida efectiva é estender o enchimento protector com base drenante sobre a

superfície do talude argiloso. O estado tensional do material situado por baixo do

enchimento melhora consideravelmente.

O enchimento deve projectar-se como uma berma estável por si mesma.

Bloco do enrocamento


108


Os blocos de terra e enchimentos constroem-se frequentemente com enrocamento

devido ao seu alto atrito interno, que permite taludes muito inclinados, diminuindo a

quantidade de material utilizado e que devido à sua grande permeabilidade, garante o

efeito drenante necessário, sendo este efeito imprescindível na parte inferior do

enchimento ou bloco. Por outro lado a grande resistência ao deslizamento por parte do

enrocamento aumenta a segurança do talude.

No caso de falta de espaço no pé do talude é frequente suster o enchimento com um

muro.

8.2.4. BERMAS

A disposição das bermas intermédias num talude é uma medida que pode ser decidida

antes da construção do talude, durante a fase de projecto, medidas estas que se

adoptam frequentemente em taludes naturais ou construídos, quando se prevêem

deslizamentos ou quando estes se começam a produzir.

As bermas no solo produzem um efeito benéfico na estabilidade geral do talude, sendo

a sua aplicação aconselhável também por outros motivos, tais como: facilitam o

processo construtivo e as operações de manutenção do talude; retêm a queda de

fragmentos de rocha indesejáveis em todos os casos; permitem a colocação de valas

de drenagem para evacuar as águas de escorrência; diminuem o seu efeito erosivo; e

promovem o aumento das pressões intersticiais.

No caso de taludes mineiros, as bermas são estritamente necessárias à exploração.

Uma largura normal de talude empregue em grandes minas a céu aberto ronda os

20m. A altura das bancadas pode oscilar, para rocha, entre 10 e 15m. A presença de

bermas em taludes mineiros dá origem nos dois tipos de taludes básicos a analisar: os

taludes de bancada e o talude global ou de corta. O ângulo do talude de bancada varia

entre 75º e 90º e o do talude de corta entre 10º e 50º.

As bermas podem utilizar-se em taludes de rocha, especialmente se esta é facilmente

meteorizada e quando é importante evitar as quedas de fragmentos de rocha, tal como

no caso de taludes junto a vias de transporte.

O dimensionamento da altura e do ângulo do degrau é feita em função de um duplo

conceito: altura e ângulo do degrau próximo de 90º.

A estabilidade geral de um talude com bermas é muito superior à de um talude

contínuo de igual altura e com ângulo igual ao do degrau.


109


Na altura de tomar a decisão sobre o tipo de talude, contínuo ou com bermas, de igual

ângulo geral, deve ter-se em conta que este último diminui os efeitos de

desprendimentos de rocha e permite a evacuação das águas superficiais, além de

outras considerações de tipo construtivo.

Figura 8.2. Criação de Bermas.

8.2.5. REPERFILAMENTO DO TALUDE

O reperfilamento ou retaludamento do talude é um dos métodos mais utilizados, por

ser bastante económico, sendo geralmente a primeira opção considerada aquando da

necessidade de estabilização de um talude.

Figura 8.3. Reperfilamento do talude. Fonte: Dinis da Gama, 1994

Berma


110


8.3. ESTABILIZAÇÃO POR DRENAGEM

8.3.1. GENERALIDADES

A correcção de taludes através de medidas de drenagem tem como objectivo reduzir

as pressões intersticiais que actuam sobre a potencial ou existente superfície de

deslizamento, o que aumenta a sua resistência, e diminui o peso total e

consequentemente as forças destabilizadoras.

Tendem-se a adoptar as medidas de drenagem quando num talude já existente se

apresentam sinais evidentes de instabilidade. A detecção de um talude instável

encontra-se associada a certos movimentos da massa deslizante o que leva a uma

redução das propriedades resistentes do material.

A inclusão de medidas de drenagem no projecto do talude e a sua aplicação desde o

início da construção permite obter o máximo de benefício pois mantém-se intacta a

resistência do terreno.

As drenagens podem ser bastante eficazes no que se refere à estabilização de um

talude no entanto, é difícil saber quais os efeitos que promovem no maciço, a longo

prazo, uma vez que na maioria dos casos, não se costuma monitorizar esse efeito. Na

figura 8.4 estão representados vários tipos de drenagem bem como as funções que

desempenham.

Estas, podem ser resumidas a:

• Controlo do movimento da água superficial;

• Redução da pressão intersticial em profundidade;

• Controlo da influência da água infiltrada no comportamento hidráulico

subterrâneo do talude.


111


Figura 8.4. Diferentes tipos de drenagem e funções que desempenham. Fonte: Bromhead, 1992

Existem dois tipos de medidas de drenagem, os quais são normalmente aplicados em

conjunto:

• Drenagem superficial: tem como função a recolha das águas superficiais e,

também, das águas recolhidas através de drenagens em profundidade e

evacuá-las do talude evitando a sua infiltração;

• Drenagem em profundidade: tem como finalidade baixar o nível freático com a

consequente diminuição das pressões intersticiais.

Tanto as drenagens profundas como as superficiais se podem manter facilmente,

podendo ser rapidamente reparadas. As drenagens profundas vão controlar mais

efectivamente os efeitos da água de infiltração dentro do terreno. Na generalidade,

apesar de possuírem custos de colocação maiores que as drenagens superficiais, no

final, este tipo de trabalhos fica muito mais barato do que seria se se tivesse que

remover todo o maciço para estabilizá-lo.


112


8.3.2. DRENAGEM SUPERFICIAL

As drenagens superficiais são de uma importância essencial devido ao efeito

evacuador das águas procedentes da escorrência superficial e à necessidade de

existirem para escoarem as descargas das águas de drenagem profundas.

As medidas de drenagem superficial têm uma dupla finalidade:

• Evitar que as águas superficiais cheguem a zonas suficientemente próximas do

talude e se infiltrem directamente ou por fendas no terreno, produzindo uma

elevação significativa do nível freático e por consequência das pressões

intersticiais;

• Evitar na medida do possível os efeitos erosivos das águas de escorrência

sobre a superfície do talude provocando a sua degradação.

Como primeira medida, qualquer curso de água permanente ou estacionário, deve ser

desviado de modo a não afectar a área a tratar. Se na superfície do talude ou na

cabeceira do mesmo existir alguma fonte, esta deve ser desviada para fora da

possível zona de deslizamento.

A zona em que a água superficial é potencialmente mais prejudicial situa-se

superiormente à crista do talude. É mais provável que a água que fica nesta zona se

introduza no terreno por qualquer fissura ou fenda de tracção, sendo por isso

conveniente introduzir uma certa inclinação nesta superfície de modo a eliminar os

blocos amontoados ou outras formas de relevo que possam permitir o aparecimento

de água. Desta forma permite-se o fácil acesso da água superficial aos dispositivos de

evacuação que se tenham introduzido.

Em algumas situações pode ser necessário impermeabilizar totalmente a superfície

superior desde a crista do talude incluindo-o. Neste processo utiliza-se asfalto,

membranas plásticas ou cobertura de argila impermeável.

As águas de escorrência evacuam-se por meio de valas de drenagem,

impermeabilizadas ou não, aproximadamente paralelas ao talude. Devem situar-se a

pouca distância da crista do talude por traz da mesma. Devem também ser colocadas

no pé do mesmo e se necessário, sobre o talude, longitudinalmente.

Devem ter uma secção suficiente para o caudal que tenham de evacuar e a soleira

deve ser convenientemente inclinada com o fim de evitar encharcamentos que podem


113


ser perigosos. O revestimento tem de ser capaz de resistir à erosão da água e é

conveniente ser impermeável, sobretudo se o terreno for arenoso.

A drenagem superficial pode apresentar canais em forma de “U” ou “V”, revestidos

com uma película de betão ou através de tubos cilíndricos de aço ou betão cortados

longitudinalmente, devendo garantir-se a impermeabilidade selando as juntas e

revestindo-as com asfalto tanto na soleira como lateralmente. São também empregues

betão armado e cintas plásticas resistentes.

Os parâmetros que se devem considerar aquando da colocação de um sistema de

drenagem são:

• Área e tipo da bacia de recepção;

• Intensidade da chuva;

• Pendente e longitude do talude que se pretende drenar;

• Condições do terreno, em superfície e em substrato;

• Natureza e extensão da vegetação.

O cálculo da secção deve-se fazer com base em métodos hidrológicos. Uma

aproximação ao caudal de ponta pode-se fazer mediante a seguinte equação:

3,6CIA

Q = [10]

Sendo:

Q – caudal de ponta (m3/s)

C – coeficiente de escorrência

I – intensidade da chuva no período considerado (mm/h)

A – bacia de recepção (km2)

É importante a manutenção e vigilância das valas de drenagem pois podem tornar-se

ineficazes se se acumularem sedimentos ou então se a impermeabilidade dos

mesmos for perdida devido a pequenos movimentos do talude.

No caso de existirem fendas de tracção na cabeça do talude, estas medidas podem

não ser impeditivas à infiltração da água superficial nas fendas. Uma fenda de tracção

cheia de água gera importantes pressões intersticiais, o que pode pôr em perigo a

estabilidade do talude, pelo que pode ser necessário selar as fendas com material


114


impermeável e flexível. A partir de uma largura de fenda superior a 5 - 10cm esta

deve, antes de selada, ser enchida com gravilha ou outro material permeável, com o

qual, se consiga o escoamento rápido da água que se infiltra.

8.3.3. DRENAGEM PROFUNDA

8.3.3.1. CLASSIFICAÇÕES E CONSIDERAÇÕES GERAIS

O propósito principal das drenagens profundas é modificar o regime de infiltração. O

factor de segurança ao deslizamento, em qualquer superfície potencial de ruptura que

passa por debaixo do nível freático, pode aumentar com a colocação destes drenos.

As drenagens profundas consistem sempre em orifícios que penetram no terreno e

que recolhem a água contida nele, atraindo as linhas de corrente e deprimindo o nível

freático. Aplicam-se geralmente em taludes escavados e em taludes naturais com

mostras de instabilidade. Estas drenagens podem-se classificar em:

Drenos horizontais – perfurados desde a superfície do talude;

Drenos verticais fibroquímicos;

Poços verticais – perfurados desde a superfície superior ao talude ou desde o

próprio talude;

Galerias de drenagem – geralmente paralelas ao talude e a grande

profundidade;

Valas com enchimento drenante – dispostas na superfície do talude ou no

seu pé.

Na altura de escolher um sistema de drenagem, deve-se ter em conta as seguintes

considerações recolhidas por Canmet (1977), que mostram a importância do

conhecimento prévio das características hidrogeológicas do terreno.

a. Tem de existir uma adequada conexão hidráulica entre o material do talude e o

sistema de drenagem. Nos maciços rochosos a infiltração desenvolve-se

fundamentalmente ao longo das descontinuidades pelo que a eficiência do

sistema de drenagem depende do número de descontinuidades, interceptadas.

Em rochas susceptíveis de erosão ou dissolução pode acontecer que o fluxo

fique confinado em determinados canais de infiltração contidos em algumas

descontinuidades, o que dificulta o funcionamento do sistema de drenagem.


115


b. A eficácia de um sistema de drenagem está condicionada pela capacidade de

recarga da zona a drenar. O sistema de drenagem tem de ser capaz de

desaguar um caudal superior ao da dita capacidade de recarga, pelo que tem

de possuir uma superfície efectiva suficiente. A capacidade de recarga do

terreno pode ser limitada afastando as águas de escorrência através de

medidas de drenagem superficial. As águas subterrâneas que alcançam a zona

do talude podem ser limitadas por meio de telas impermeáveis ou telas de

poços verticais de drenagem.

c. O sistema de drenagem deve ser adaptado à heterogeneidade. Quando existe

um estrato de permeabilidade muito diferente do restante talude, este deve ser

interceptado pelo sistema de drenagem. Em grande parte dos maciços

rochosos, a permeabilidade diminui com a profundidade devido à diminuição da

abertura das juntas com o aumento da tensão que actua sobre elas e, em

geral, quanto maior a profundidade maior o espaçamento entre as juntas. As

drenagens em locais profundos são de eficácia limitada pois a descarga

proporcionada pelo sistema é pequena em comparação com a capacidade de

recarga do maciço. A opção de drenos horizontais no pé do talude afecta

apenas os estratos superficiais deste. Nestes casos, o alinhamento dos poços

de drenagem pouco profundos por detrás da crista do talude pode ser a

solução mais apropriada, complementando-se, caso seja necessário, com

drenos horizontais no pé do talude.

d. O tempo de resposta das pressões intersticiais na instalação de uma drenagem

profunda depende da permeabilidade do material. Em materiais muito pouco

permeáveis podem ser necessários períodos de tempo superiores a um ano

para que sejam alcançadas as condições de estacionariedade no talude

drenado. Em geral, considera-se provável o bom funcionamento da drenagem

em maciços rochosos de permeabilidade mássica equivalente superior a

105cm/s. Sendo o tempo de resposta, num raio de 30m geralmente inferior a

um mês.

e. Se se vão levar a cabo medidas de drenagem num talude, é necessário definir

a zona do talude que requer as ditas medidas e qual será a zona mais provável

da instabilidade, a qual por sua vez dependerá das condições de pressão

intersticial.


116


Na tabela 8.2, podem observar-se os efeito na estabilidade de um talude, dependendo

do tipo de infiltração.

Tabela 8.2. Condições mais comuns de infiltração e seus efeitos na estabilidade de um talude. Fonte: Jimeno, 1999

Infiltração Efeitos na estabilidade

Seco e bem drenado Favorável, com pequena infiltração, serve

como subdrenagem.

Sujeito ao fluxo normal de escoamentos

superficiais de água, procedentes

da chuva

A estabilidade reduz-se à medida que se

incrementa a pressão intersticial. O

fluxo é geralmente paralelo ao

pendente.

Sujeito a fluxo vertical, favorecido por

outros sistemas de drenagem

O fluxo vertical reduz a pressão intersticial

e incrementa a estabilidade

8.3.3.2. DRENOS HORIZONTAIS

Também denominados drenos californianos. Consistem em furos de pequeno diâmetro

sub horizontais (com inclinações que variam entro os 5º e os 10º), que parte desde a

superfície do talude, e encontram-se contidos nele.

Este tipo de drenagem emprega-se em casos em que a profundidade da água

subterrânea é tanta que o custo de retirar terreno ou de instalar valas de drenagem é

proibitivo.

Tem como principais vantagens:

• Instalação rápida e simples;

• A drenagem realiza-se por gravidade;

• Requer pouca manutenção;

• É um sistema flexível que se pode readaptar se a geologia local for diferente da

esperada.

Como inconvenientes tem:

• A sua área de influência é limitada e menor que outros métodos de drenagem

em profundidade;


117


• Tem que ser feita após a realização da escavação pelo que a segurança do

talude até à sua instalação pode ser precária.

Os drenos horizontais são aplicáveis como medida única a taludes de altura pequena

ou média. Em taludes de altura superior a 100m o comprimento de perfuração torna-se

considerável, o que os torna pouco económicos. Nestes casos a instalação pode ser

feita através de bermas intermédias e em combinação com outros métodos de

drenagem em profundidade.

Num talude com o nível freático situado entre os 30m e os 60m acima do pé, obtém-

se, geralmente, um bom resultado com drenos horizontais perfurados a partir do pé e

até uma profundidade aproximadamente igual à da altura do talude, com um máximo

de 90-100m. Se o nível freático se encontrar a mais de 60m acima do pé do talude,

devem-se dispor diferentes níveis de drenos com intervalos entre si de 30m na

vertical, a começar no pé do talude.

O diâmetro dos furos pode oscilar entre 6,3cm e 15cm e o seu espaçamento entre 7m

e 30m, sendo frequente usar-se entre 10m e 15m. Estes dados são meramente

indicativos, pois para um determinado talude estas dimensões devem adoptar-se após

um estudo hidrogeológico.

É importante que os drenos horizontais se mantenham livres de materiais que possam

reduzir a sua secção, pois de contrário a sua eficiência pode ver-se diminuída até

75%. Para que isto não aconteça é suficiente realizar-se uma limpeza periódica,

injectando ar ou água sob pressão no furo, podendo ser, em alguns casos, necessário

instalar revestimentos perfurados.

Estes drenos têm sido usados com êxito no controlo de deslizamentos devido à sua

rápida aplicação numa área localizada.

8.3.3.3. DRENOS VERTICAIS FIBROQUÍMICOS

Com a utilização de drenos verticais fibroquímicos é possível a eliminação rápida da

água do solo, ocasionando uma grande redução do tempo necessário ao

adensamento de terrenos compressíveis. Na prática, os drenos verticais são utilizados

em terrenos argilosos moles e pouco permeáveis, permitindo também o aumento da

resistência ao corte e por conseguinte, da capacidade de suporte.

O emprego dos drenos faz com que a maior parte do recalque ocorra antes da

execução da obra, trazendo substancial economia nos custos de manutenção, como


118


por exemplo no renivelamento e reconstrução de pavimentos, galerias, linhas-férreas,

vias rodoviárias etc. O processo de consolidação começa quando o terreno, sendo

comprimido, filtra a água contida entre os poros das partículas sólidas, reduzindo seu

volume. A consolidação é tanto mais lenta quanto menos permeável for o terreno.

A instalação dos drenos verticais reduz sensivelmente o percurso que a água deve

fazer para sair da área comprimida e chegar a uma região permeável sem pressões,

ou seja, nas colunas dos drenos. Com o uso de drenos, o fluxo da água no interior da

argila é predominantemente horizontal, enquanto no processo de adensamento

normal, o fluxo é vertical. O coeficiente de permeabilidade horizontal é

substancialmente superior ao coeficiente de permeabilidade vertical, conferindo ao uso

de drenos, uma significativa vantagem adicional.

A execução de um dreno vertical consiste basicamente na introdução no terreno de

um material com elevado coeficiente de permeabilidade e capacidade de resistir aos

esforços de cravação e aos movimentos da camada argilosa provocados pelo

adensamento e execução de aterros. Este tipo de dreno possui as seguintes

vantagens principais:

• Não necessita de água para instalação, mantendo limpo e acessível o caminho

da obra;

• Não há remoção de solo para sua instalação;

• Mantém inalterada a sua capacidade de funcionamento mesmo quando a sua

posição vertical, na altura da instalação, é alterada pelos recalques ou

movimentos laterais provocados pelo adensamento do solo;

• A permeabilidade horizontal do solo em torno do dreno é mantida inalterada,

pois o efeito de cravação é desprezável;

• Possui eficiente sistema de protecção contra a colmatação;

• Toda a área lateral do dreno funciona como superfície livre para a captação de

água.

O sistema de cravação permite uma elevada produtividade e protege totalmente o

dreno, podendo atravessar ou deslocar, sem causar danos ao dreno, camadas de solo

de elevada resistência, pedaços de madeira ou matacões de pequenas dimensões.


119


8.3.3.4. POÇOS VERTICAIS DE DRENAGEM

A principal função dos poços verticais de drenagem é reduzir o nível das pressões

intersticiais naquelas camadas em que seria impossível chegar por meio de métodos

de escavação a céu aberto ou, em locais onde é impossível colocar drenagens

horizontais, tanto por razões económicas como construtivas.

A água recolhida por este processo é normalmente extraída por bombagem,

utilizando-se para o efeito bombas submersíveis situadas na parte inferior do poço. A

sua grande vantagem em relação aos drenos horizontais, é o facto de se poderem

instalar e pôr em funcionamento antes do início da escavação, com o que se

consegue:

• Garantir a estabilidade do talude durante a construção;

• Facilitar a construção ao diminuir a quantidade de água que aflora na frente da

escavação, não se interferindo nesta devido à instalação de drenos horizontais.

Outra vantagem é o facto de se poder aproveitar para poços de drenagem as

sondagens verticais de investigação, desde que estas se realizem com um diâmetro

maior do que o estritamente necessário.

O seu principal inconveniente refere-se ao elevado custo do equipamento de

bombagem e a energia necessária ao seu funcionamento, já que este tem de ser

constante para que o sistema de drenagem seja eficaz. Este problema pode-se

eliminar conectando os poços, numa segunda fase, com uma galeria de drenagem,

obtendo-se assim um escoamento por gravidade. Outro método que se pode adoptar,

noutras ocasiões, é ligar os poços com drenos horizontais, perfurados desde o talude.

Os poços de drenagem têm geralmente um diâmetro superior a 30cm, sendo comum

40cm ou mais. Em solos e rochas brandos pode ser necessária a instalação de

tubagens perfuradas, sendo conveniente colocar entre o topo e o terreno, enchimento

com funções filtrantes. O comprimento dos poços pode ser muito grande, atingindo

profundidades superiores a 300m.

Devido à inclinação que o nível freático adquire nas proximidades dos poços, estes

têm de alcançar maiores profundidades do que seria de supor ao início. Se a intenção

for drenar totalmente o talude, a profundidade de perfuração necessária, supondo os

poços situados na cabeça do talude, é da ordem de 1,2 vezes a altura do talude. A


120


instalação de vários níveis de poços é uma medida alternativa, aplicada normalmente

em taludes de grande altura.

8.3.3.5. GALERIAS DE DRENAGEM

São galerias escavadas no terreno a bastante distância da superfície deste. Podem

dispor-se paralelas ao talude. É o sistema mais efectivo, sendo também o mais caro,

pelo que a sua utilização só é considerada em situações críticas e em taludes de

grandes alturas, sendo necessário um elevado número de drenos horizontais e poços

verticais de grande profundidade, o que pode tornar económico o emprego das

galerias de drenagem.

Em muitas ocasiões é conveniente instalar drenos perfurados desde a galeria, de

modo a aumentar o seu raio de acção e a efectividade do sistema de drenagem. As

principais vantagens das galerias de drenagem relativamente aos drenos horizontais e

aos poços verticais são:

• Têm uma maior capacidade drenante devido à sua grande secção transversal.

Permitem uma maior conexão hidráulica com as fissuras portadoras de água;

• São apropriadas para operações a longo prazo, dado que a drenagem se

realiza geralmente por gravidade, e a sua vida útil é muito maior do que a dos

drenos horizontais;

• São um modo excelente para determinar as características do terreno;

• Não afectam a superfície do terreno porque não interferem nas operações que

se realizam neste;

• A sua localização a grande profundidade torna-os apropriados para zonas de

clima muito frio.

Em geral dispõem-se um ou dois níveis de galerias, sendo poucos os casos em que se

instalam mais. Embora o mais corrente seja escavar as galerias paralelamente ao

talude, em algumas ocasiões dispõem-se perpendicularmente ao mesmo com o

objectivo de drenar zonas localizadas. Neste caso, o sistema de drenagem pode

complementar-se com galerias transversais principais e com drenos perfurados

dispostos em leque.

A situação e tamanho óptimos da galeria podem estudar-se por métodos teóricos pelo

que se tem de conhecer, pelo menos aproximadamente, as características de


121


permeabilidade do terreno. A influência de drenos adicionais perfurados pode estudar-

se do mesmo modo.

As galerias proporcionam uma boa drenagem quando é maior a permeabilidade no

sentido vertical do que no sentido horizontal como acontece em maciços rochosos

onde predomina um diaclasamento vertical. No caso relativamente frequente da

permeabilidade horizontal ser muito superior à vertical, deve facilitar-se a drenagem

mediante a perfuração desde a galeria com drenos verticais.

A direcção dos drenos complementares deve ser aproximadamente normal à da

máxima permeabilidade. O espaçamento entre os drenos deve ser tal, de modo a que

constituam uma autêntica tela contínua que intercepta o fluxo de água.

Em solos e rochas muito fracturadas pode ser necessário um revestimento contínuo,

geralmente em betão armado, pelo que a drenagem do talude tem de ser

proporcionada através da instalação de um feixe de drenos com diferentes direcções.

É bastante frequente encher a galeria com pedras ou gravilha, de modo a conseguir

diminuir o efeito das deformações posteriores da galeria e inibir a sua capacidade

drenante.

8.3.3.6. VALAS COM ENCHIMENTO DRENANTE

São valas preenchidas com material drenante, escavadas no talude o mais próximo

possível do seu pé e cuja acção drenante se limita a pequenas profundidades. As

valas podem ser de dois tipos:

Valas de talude: segundo a linha de maior inclinação do talude.

São aplicadas quando os potenciais deslizamentos se encontram a pouca

profundidade. Um caso típico é aquele em que existe alternância entre estratos duros

e estratos brandos e impermeáveis, todos de pequena espessura e dispostos

paralelamente ao talude.

O deslizamento de materiais sobre terrenos débeis pode-se evitar através de valas

com enchimento drenante que aliviam as pressões intersticiais no estrato inferior.

Valas horizontais: são paralelas ao talude e situam-se no seu pé.


122


Utilizam-se para recolher a água proveniente das valas de talude. Podem ser muito

úteis em taludes com estratos aproximadamente horizontais de diferente

permeabilidade.

8.4. ESTABILIZAÇÃO SUPERFICIAL RECORRENDO À VEGETAÇÃO

8.4.1. INTRODUÇÃO

A vegetação nos projectos de engenharia é normalmente utilizada para reduzir os

impactes visuais causados pelas obras e para melhorar a qualidade da paisagem

nessas zonas. No entanto, a vegetação pode ter também, um papel muito importante

no controlo dos processos erosivos e como elemento de protecção e conservação do

solo, derivada da influência que exerce sobre ele, tanto à superfície, protegendo e

segurando o solo, como em profundidade, ao incrementar a resistência e a coesão dos

terrenos. Aliás, tem uma influência significativa no nível da humidade e na sua

capacidade de retenção da água.

Todos estes efeitos podem ser benéficos ou adversos, dependendo das circunstâncias

ainda que, no balanço final, se constata que esses efeitos são mais positivos e

relevantes que o inverso.

A vegetação, constitui uma interface de interacção entre o solo e a atmosfera que se

manifesta através de uma série de efeitos hidrológicos, mecânicos, (figura 8.5) e ainda

com efeitos no regime de circulação do vento.

Figura 8.5. Efeitos hidrológicos e mecânicos da vegetação sobre um talude Fonte: JIMENO, 1999


123


Nos últimos anos tem-se inclusivamente desenvolvido um novo ramo da engenharia

em que se utilizam as plantas vivas e materiais lenhosos como materiais de

construção (Bioengenharia, ver capítulo 8.5) em contraste com a engenharia

convencional, onde se usa somente material inerte e inorgânico.

Na tabela seguinte estão enumerados os efeitos da utilização de sistemas de

bioengenharia.

Tabela 8.3. Efeitos da utilização de sistemas de bioengenharia. Fonte: Ground Bioengineering Techniques for slope protection and erosion control (1996)

Áreas Efeitos

Geotecnia Protecção da superfície do solo da erosão pela precipitação, vento e

outros agentes erosivos

Ecologia

Moderação da temperatura e humidade extremas do ar ao nível do solo,

melhorando as condições para o crescimento de vegetação

Melhoramento da relação entre o solo e a quantidade de água que este

possui, derivado dos processos de intercepção, evapotranspriação e

drenagem

Melhoramento do solo e criação de húmus pela decomposição da

vegetação

Criação de novas e/ou melhoradas condições de vida para plantas e

animais

Economia

Construções e manutenções com custos mais reduzidos que os

convencionais

Criação de áreas que poderão ser utilizadas para a agricultura, floresta,

lazer, entre outras

Estética Integração dos edifícios na paisagem

Juntamente com as plantas vivas, é ainda prática comum utilizar materiais auxiliares

para garantir uma estabilização inicial até que a vegetação se desenvolva e alcance a

sua eficiência óptima. Estes materiais secundários vão desde a madeira, a pedra, o

cimento, as malhas plásticas e metálicas, os geoteixteis, as redes e as mantas

orgânicas, entre outros.


124


8.4.2. PROTECÇÃO DA SUPERFÍCIE DO SOLO

8.4.2.1. PROTECÇÃO CONTRA A EROSÃO POR SALPICAMENTO

Como já foi anteriormente referido, ao efeito do impacto directo das gotas da chuva

sobre a superfície do solo é denominado por «erosão por salpicamento». Na ausência

de obstáculos, as gotas de água golpeiam o solo, desagregando as partículas terrosas

e projectando-as no ar (vide capítulo 3.5. Erosão Hídrica).

Em experiências de laboratório, foi observado que uma gota de 6mm de diâmetro, ao

cair no solo de uma altura de 2m é capaz de elevar partículas até 0,6m e de projectá-

las até uma distância na ordem dos 1,5m (JIMENO, 1999).

Este poder erosivo da chuva, por salpicadura, é em função:

• Da intensidade da precipitação;

• Do volume de precipitação que consegue causar este tipo de erosão, ou seja, o

volume de água que consegue alcançar directamente o solo;

• Da energia cinética que a gota de água alcança, e varia com o tamanho da

gota e da velocidade terminal aquando do impacto no solo.

Na figura seguinte é possível observar a variação da velocidade terminal de queda de

uma gota de água ( e consequentemente da energia cinética), em função do diâmetro

da gota.

Figura 8.6. Variação da velocidade terminal de queda de uma gota de água em função do diâmetro da gota.

Fonte: JIMENO, 1999


125


A cobertura vegetal reduz a intensidade deste efeito, já que modifica as características

da precipitação:

• A vegetação forma uma cobertura protectora que evita o impacto directo da

chuva no solo;

• Ao atrasar a água no solo, consegue diminuir localmente a intensidade da

precipitação;

• Ao interceptar a chuva, a vegetação consegue dissipar e reduzir a energia

cinética das gotas de água, travando a sua queda.

A extensão e a eficácia da protecção proporcionada pela vegetação depende da sua

altura, do seu grau de cobertura e das suas características morfológicas.

A altura da vegetação determina a altura da queda das gotas de água que foram

interceptadas e que são libertadas pelo gotejamento das plantas. Desta forma, quanto

maior for a altura da planta maior será a energia cinética imprimida à gota de água e

consequentemente, maior será a força do impacto desta no solo (e, logicamente,

maior o seu potencial erosivo). Desta forma, as herbáceas, por possuírem alturas

reduzidas, proporcionam velocidades de queda inferiores às árvores e outras plantas

com portes superiores.

STYCZEN Y HΦGH-SCHMIDT (1988), em estudos realizados para aferir o potencial

erosivo da água por salpicadura, chegaram ao gráfico da figura 8.7, onde

correlacionam a variação do coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função da

altura da vegetação (H), para diferentes intensidades de precipitação (I).


126


Figura 8.7. Variação do coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função da altura da vegetação (H), para diferentes intensidades de precipitação (mm/h).

Fonte: Styczen y HΦgh-Schmidt, 1988

O grau de cobertura do solo, determina a superfície deste, que se encontra

protegido pela vegetação do impacto directo das gotas de água. Os mesmos autores

definem como protecção máxima, coberturas superiores a 70%. O gráfico da figura 8.8

evidencia a variação do coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função do grau

de cobertura (S), a alturas diferentes da vegetação (H).

Figura 8.8. Variação do coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função do grau de cobertura (S), a alturas diferentes da vegetação (H). Diâmetro de gotas de 5 mm.



127


As características morfológicas das plantas, principalmente no que se refere ao tipo de

folha e estrutura da ramagem, determinam a quantidade de água interceptada que

chega ao solo por gotejamento, bem como o seu tamanho, e ainda, o tempo de

armazenamento da água na sua estrutura.

Atendendo ao que foi anteriormente referido, é possível elaborar um gráfico (figura

8.9) onde correlacione o coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função do

tamanho da gota (δ) e da altura de queda (H).

Figura 8.9. Variação do coeficiente de erosão por salpicadura (CS) em função do tamanho da gota (δδδδ), para diferentes alturas de vegetação (H) e diferentes intensidades de precipitação (I).


RICKSON e MORGAN (1988), elaboraram um gráfico, ilustrado na figura 8.10, onde

correlacionam a perda do solo com a percentagem de cobertura do mesmo, e em

função da altura da vegetação.

No gráfico pode-se observar, que para uma cobertura vegetal rente ao solo ou até

0,3m, não existe perda de solo significativa derivado do gotejamento dessas plantas, o

que indica que não existe energia cinética suficiente para que a erosão aconteça.

Ainda se pode observar que a perda de solo decresce exponencialmente com o

incremento do grau de cobertura.

Para as restantes alturas, a perda de solo decresce linearmente com o aumento do

grau de cobertura e aumenta proporcionalmente com o aumento da altura das plantas.


128


Figura 8.10. Variação da perda do solo em função do grau de cobertura do mesmo e da altura da vegetação que o cobre.

Fonte: RICKSON e MORGAN, 1988

É notório neste gráfico, a influência da estrutura da folha para a perda de solo: para

plantas cujas folhas são planas e largas (*), existe um incremento significativo da

perda de solo, mesmo para alturas reduzidas.

8.4.2.2. PROTECÇÃO CONTRA A ESCORRÊNCIA SUPERFICIAL

A vegetação diminui o poder erosivo da escorrência ao modificar dois dos factores

principais dos quais esta é função: diminui a quantidade de água de escorrência

generalizada e reduz a sua velocidade.

A redução do volume de escorrência superficial é o resultado da combinação de vários

factores:

• Intercepção e evaporação de parte da precipitação recebida;

• Transpiração das plantas, levando a uma diminuição da humidade do solo,

permitindo-lhes mais capacidade de retenção aquando da precipitação;

• Grande capacidade de absorção de água da cobertura vegetal que se encontra

junto ao solo;

O aumento da rugosidade da superfície, obriga a água de escorrência a repetidas

modificações de direcção, diminuindo-lhe assim a velocidade.


129


Para se poder ter uma ideia da importância da vegetação na velocidade de

escorrência, JIMENO (1999) afirma que em zonas urbanas, a escorrência superficial

pode atingir os 70% da precipitação recebida. Em áreas cultivadas, este valor

decresce para 30 – 40% e em terrenos cuja cobertura vegetal é contínua e densa,

independentemente de ser do tipo herbácea ou do tipo arbóreo, o valor diminui para

valores abaixo dos 20%, podendo mesmo atingir os 10%.

8.4.2.3. PROTECÇÃO DO SOLO PELAS PLANTAS

As raízes das plantas retêm as partículas do solo, evitando o seu deslocamento face

aos movimentos induzidos pela gravidade, pelo impacto das gotas de chuva, pelas

águas de escorrência e pelo vento. As plantas mais eficazes para esta função são as

que reúnem as seguintes qualidades:

Resistência – Capacidade para suportar o impacto de materiais sem que estes

lhes causem danos e com a flexibilidade suficiente para que os seus ramos e

troncos se dobrem sem partir;

Ramificação desenvolvida desde a base, para oferecer mais superfície

normal à trajectória de queda dos materiais e assim maximizar o efeito de

retenção;

Tolerância ao enterramento – capacidade de produzir novas raízes desde os

galhos enterrados, e assim desenvolver um novo sistema de raízes sobre a

nova superfície de solo criada.

Para segurar os taludes de solos, são mais eficazes as plantas possuidoras de um

sistema de raízes pequeno, radial e estendido horizontalmente. As plantas como

árvores e arbustos altos são mais propícios para segurar superfícies instáveis, que

ocorrem no material rochoso.

Diversos autores desenvolveram estudos no sentido de perceber qual a influência das

raízes das plantas no aumento de coesão dos solos. A tabela seguinte é o resultado

desses estudos, compilados por O´Loughlin e Ziemer.


130


Tabela 8.4. Valores típicos do incremento da coesão do solo (C) devido à acção das raízes (O’LOUGHLIN E ZIEMER, 1982).

Fonte: Jimeno, 1999

Autor Solo/Vegetação C (kN/m2)

Swaston (1970) Coníferas de montanha sobre moreias 3,4 – 4,4

O’Loughlin (1974) Coníferas de montanha sobre moreias 1 – 3

Endo e Tsuruta (1969) Plantas de viveiro sobre aluviões 2 – 12

Wu e tal. (1981) Coníferas de montanha sobre moreias 5,9

Waldron et al. (1981) Pinheiros sobre solos argilosos 5

O’Loughlin e Ziemer (1982) Bosque perenofólio misto, sobre solos

desenvolvidos em moreias 3,3

Gay e Megaham (1981) Coníferas em solos arenosos 10,3

Riestenberg, Savonick e

Dunford (1983) Ácer em solos de coluvião argilosos 5,7

Borroughs e Thomas (1977) Coníferas em solos de montanha 3 – 17,5

Barker e Hewlett (1986)

Pasto semeado em blocos de cimento

cobertos com solo argiloso reforçado

com uma estrutura celular

3 -5

Segundo JIMENO (1999), a relação entre a densidade de vegetação e consequente

densidade de enraizamento, e o aumento da coesão dos solos não é linear, podendo

mesmo aumentar exponencialmente.

8.5. TÉCNICAS DE BIOENGENHARIA

As técnicas de Bioengenharia são baseadas no aproveitamento dos conhecimentos

biológicos e em particular, botânicos para a implementação de medidas de protecção

e estabilização de estruturas variadas como taludes, estruturas hidráulicas, bancos de

rios, entre outras e ainda, utilizando as características dos materiais de modo que as

intervenções fiquem enquadrados na paisagem. A sua principal característica é a

utilização de plantas e de materiais vegetais que, quando empregues, com ou sem a

incorporação de materiais inertes nesses trabalhos, consigam atingir a estabilização

dos terrenos. Estas técnicas não são um substituto, mas sim, deverão ser

consideradas como complementos aos trabalhos mecânicos realizados pela

engenharia convencional (KRUEDENER, 1951).


131


É necessário ter em conta a escolha do método e do tipo de construção, para que se

possa realizar uma escolha criteriosa do tipo de espécies a utilizar. O cronograma de

trabalhos também deve ser bem elaborado de modo a que permita uma optimização

dos trabalhos de plantação durante o período específico para tal.

Desta forma, as condições mais importantes para estas escolhas são:

Objectivo dos trabalhos: A necessidade mais imediata dos trabalhos é sem

dúvida a estabilização do talude em causa. Em segundo plano, em termos de

curto prazo, o sucesso da plantação colocada é o ponto a ter em conta, e por fim,

mas não menos importante, os custos do trabalho de execução e de

manutenção;

Efeitos Técnicos: A protecção dos taludes erodíveis através de um eficiente

plano de plantação e consequente cobertura correcta da superfície;

Ecologia do local: O local em causa condiciona a escolha das plantas, e que

por sua vez, mas não só, condiciona o tipo de trabalhos a desenvolver;

Disponibilidade dos materiais de construção: Claro que é preciso ter em

consideração se os materiais com que se pretende realizar os trabalhos se

encontram disponíveis;

Época do Ano: Os métodos em que a plantação é um factor determinante, é

necessário ter em consideração a época do ano em que esta se irá realizar.

A utilização da vegetação nestes trabalhos deverá ter em consideração alguns

aspectos essenciais:

Tipo de trabalho: taludes, aterros, etc.;

Dimensões do talude: altura, comprimento, inclinação;

Forma do talude: uniforme, convexo, côncavo, em degraus;

Tipo de solo: coesivo, não coesivo;

Existência de água;

Características das plantas a colocar: tipo, forma, distribuição.

Estes aspectos poderão ser visualizados no esquema seguinte (figura 8.11), o qual

permite, de uma forma simples, a selecção apropriada do tipo de método de

construção, de acordo com o tipo de talude e as estratégias a adoptar nele.


132


Talude EstávelFS > 1.15

DrenagemCriação

de Aterros / TaludesReabilitação

de escorregamentos

Talude InstávelFS < 1.0

TaludeMarginalmente Estável

1.0 < FS < 1.15

Métodos de Protecçãoe.g. sementeira

Métodos combinados comestruturas de contenção

Métodos de EstabilizaçãoMétodos de drenagem

vegetativa combinados comtrabalhos de ordem mecânica

Figura 8.11. Estabilização de taludes e técnicas de bioengenharia. Fonte: KUONEN, 1983

SHIECHTL (1973) classificou as técnicas de bioengenharia em quatro grupos:

Técnicas de protecção do solo: são técnicas que a partir da acção da cobertura do

solo, o vão proteger rapidamente da erosão superficial e da meteorização. Estas

técnicas melhoram a capacidade da água e promovem a actividade biológica do solo.

A cobertura com palha promove a protecção do solo da precipitação, mesmo antes da

vegetação o conseguir fazer por si só;

Técnicas de contenção do solo: são desenvolvidas para reduzir ou eliminar as

forças mecânicas disturbadoras. Estas técnicas estabilizam e seguram taludes em

risco de escorregamento através da penetração das raízes, decréscimo da pressão

intersticial através da transpiração e promoção da drenagem. São geralmente

utilizadas como complemento às técnicas de protecção do solo com o intuito de evitar

a erosão;

Técnicas de construção combinadas: nestas técnicas, combinam-se o uso de

vegetação com materiais inertes (pedra, betão, madeira, aço, plástico, etc.) de modo a

aumentar a eficiência das medidas aplicadas;

Técnicas de construção suplementares: técnicas de plantação e sementeira.

Servem para garantir uma segura transição entre o estágio de construção e o projecto

final.


133


8.6. ESTABILIZAÇÃO RECORRENDO A ELEMENTOS RESISTENTES (MÉTODOS

COMPLEMENTARES)

8.6.1. INTRODUÇÃO

Os sistemas de reforço são cada vez mais utilizados em situações em que não existe

a possibilidade de utilizar outros sistemas, ou porque existem problemas de espaço ou

porque existem dificuldades em realizar a expropriação dos terrenos afectados pelas

obras.

8.6.2. MALHAS GUIA

A fixação de malhas e redes metálicas na superfície de taludes, permite a imobilização

ou o amortecimento do deslizamento dos materiais procedentes da decomposição do

substrato e contribui para a consolidação definitiva do talude, favorecendo ainda a

colonização vegetal.

Entre outras, as vantagens de se utilizar este método são:

• Não requerem espaço para a sua instalação, pelo que não é necessário

realizar obras de escavação ou ocupar terrenos para o depósito de terras;

• Como consequência directa do ponto anterior, não existe o risco potencial de

queda de material, pelo que este tipo de risco diminui;

• Permite uma actuação directa sobre o talude;

• É uma solução económica e que não implica grandes riscos aquando da sua

aplicação e ainda permite uma rápida intervenção no talude;

• Permite a revegetação do talude, minimizando desta forma os impactes visuais

da sua aplicação;

• Permite o uso da hidrossementeira que, para taludes de pequenas dimensões

e declives na ordem dos 2V:3H evitam com grande eficácia os processos

erosivos.


134


8.6.3. MUROS

8.6.3.1. GENERALIDADES

Os muros empregam-se frequentemente como elementos resistentes em taludes. São

usados em ocasiões de potenciais deslizamentos, ou até mesmo em deslizamentos já

existentes, sendo introduzidos como elemento de contenção do pé. Esta forma de

actuar pode ter vários inconvenientes: em primeiro lugar, a construção do muro exige

uma certa escavação no pé do talude, o que favorece a instabilidade até que o muro

esteja completamente instalado. Por outro lado, o muro pode são ser capaz de evitar

possíveis deslizamentos, por cima ou por baixo dele próprio.

Uma contenção só pode suster um comprimento determinado de deslizamento já que

em caso contrário, este excede o muro. Posto isto, pode ser mais apropriado em

taludes com sinais evidentes de instabilidade realizar o muro com o objectivo de reter

um enchimento estabilizador.

Em desmontes e terraplenagens em que há falta de espaço, impondo taludes quase

verticais, o uso de muros pode ser quase obrigatório. Este é um caso frequente na

construção de vias de transporte.

Em geral, a construção de um muro é uma operação cara e apesar disso, os muros

empregam-se com frequência pois são em muitos casos a única solução viável.

As principais vantagens da utilização deste tipo de estruturas são:

• Redução dos custos de fabricação dos elementos, podendo ser fabricados em

série;

• Redução dos custos de instalação, maquinaria e pessoal;

• Melhoria da qualidade da obra;

• Redução do impacte ambiental já que se pode ajustar o desenho da obra ao

encontro da topografia que existe, permitindo um melhor enquadramento e

uma mais fácil revegetação.


135


Os muros podem classificar-se em três grupos:

Muros de revestimento: Têm como função proteger o terreno da erosão e

meteorização além de proporcionarem um peso estabilizador.

Muros de sustimento: Constroem-se separados do terreno natural e enchem-

se posteriormente.

Muros de contenção: Geralmente são escavados e constroem-se para conter

um terreno que sem a acção do muro seria provavelmente instável.

Figura 8.12. Classificação dos muros do ponto de vista funcional: a) Revestimento, b) Sustimento, c) Contenção.

Fonte: Modificada de Jiménez Salas et al., 1976

Na altura de projectar um muro têm de se determinar as cargas a que vai ser

submetido e a sua distribuição, o que permitirá dimensionar uma estrutura capaz de

lhes resistir. Num caso típico é necessário conhecer:

• A estabilidade geral do sistema muro-terreno em relação ao deslizamento;

• Se a estabilidade geral do muro inclui a estabilidade à queda e ao

deslizamento;

• A resistência do terreno às fundações;

• A resistência estrutural. Deve comprovar-se que as tensões máximas no muro

não ultrapassam as admissíveis.


136


8.6.3.2. MUROS DE GRAVIDADE

É o tipo de muro mais antigo. São elementos passivos, em que o seu peso próprio é a

acção estabilizadora fundamental. Na maior parte dos casos são feitos de betão, no

entanto existem muros de gravidade de pouca altura, construídos com ladrilhos ou

alvenaria. Não é comum empregar estes muros com alturas superiores a 10m.

Um dos inconvenientes dos muros de gravidade, é o facto do seu peso, fundamental

para a estabilidade, ser limitado pela resistência das fundações, o que é muito

importante se o material for do tipo argiloso. Estes muros só podem empregar-se para

prevenir ou deter o deslizamento de pequenas dimensões. São inadequados para

grandes deslizamentos ou para aqueles em que não é possível a escavação.

Como principais vantagens apresentam a sua facilidade construtiva e o baixo custo

que apresentam no caso de muros de pouca altura. Neste caso, podem ser muito úteis

se o terreno onde vão assentar as fundações for aceitável e não forem excessivas as

cargas provenientes do terreno.

Para melhorar a estabilidade do muro é usual dar-se uma pequena inclinação na parte

frontal. No entanto se a inclinação for excessiva perde-se em parte a principal

vantagem do muro, que é o ganho de espaço.

Figura 8.13. Ilustração de um muro de gravidade. Fonte: ITGE, 1991

No caso extremo em que a inclinação do muro corresponde à da face livre do talude, o

muro passa a actuar apenas como revestimento. Este tipo de muro apresenta como

inconvenientes a perda de espaço e uma maior dificuldade de construção.


137


No que respeita às fundações do muro no solo, têm de ser capazes de resistir às

cargas verticais a que o muro vai ser submetido, sendo também importante conseguir

uma adequada resistência ao deslizamento entre a base do muro e o terreno das

fundações. Esta resistência melhora com uma pequena inclinação da base em relação

ao talude.

Figura 8.14. Muro de gravidade com função de revestimento. Fonte: ITGE, 1991

8.6.3.3. MUROS DE ATENUAÇÃO

São muros, em betão armado, em que a parede vertical actua como uma viga em

flexão contrariando o momento de carga do terreno, principalmente pelo momento

estabilizador das terras situadas sobre a base. Na sua construção é usado menos

betão do que nos anteriores. Existem dois tipos fundamentais de muros de atenuação:

Muros em L

A pressão sobre as fundações é menor do que nos muros de gravidade, pelo que são

indicados quando os terrenos das fundações são maus. Podem apresentar

contrafortes interiores e menos frequentemente exteriores. Os momentos flectores

máximos produzem-se na parede vertical. Para grandes alturas, a magnitude dos

momentos a que são submetidos pode tornar conveniente o emprego dos contrafortes.

Os esforços sobre cada uma das partes do muro são calculados supondo um

comportamento das vigas sem apoio.


138


Figura 8.15. Muro de betão armado. Fonte: Santamaría Arias et a1.,1997

Muros com contrafortes

Os contrafortes podem dispor-se tanto na face interior como na exterior. No primeiro

caso, o que se faz é atenuar o muro de gravidade suprimindo betão das zonas que por

se encontrarem mais perto do pé, colaboram pouco no efeito estabilizador. No

segundo caso, trata-se mesmo de um muro em L reforçado, com contrafortes

interiores.

Figura 8.16. Muro com contraforte. Fonte: Santamaría Arias et a1.,1997

8.6.3.4. MUROS JAULA

Consistem numa trama resistente em forma de jaula que é enchida com solo granular,

preferencialmente compactado. As armações ou jaulas são compostas por vigas

longitudinais ou corridas e vigas transversais ou travessas. Em alguns casos fecham-

se as aberturas entre os corredores convertendo a face do muro numa superfície

plana. A estabilidade de um muro jaula é fundamentalmente proporcionada pelo seu

peso próprio, tal como nos muros de gravidade.


139


São adequados para alturas moderadas, não superiores a 7m. A largura do muro é

geralmente compreendida entre a altura e metade desta. O seu uso é frequente como

medida correctiva de taludes nos quais se produziram movimentos significativos, dada

a sua rápida montagem.

As suas principais vantagens em relação aos muros de betão são a sua fácil e rápida

montagem, a sua capacidade de adaptação nos assentamentos que se podem

produzir no terreno e o facto de poderem começar a actuar imediatamente após a sua

construção. Por outro lado, a sua facilidade de manuseamento e montagem permite a

sua ampliação, redução e troca de local.

No caso do enchimento interior ser feito com material permeável e as aberturas da

face não forem fechadas, garante-se a acção drenante sem se dispor de dispositivos

especiais. A jaula é construída com peças de madeira, blocos pré-fabricados de betão

armado ou peças metálicas de aço ou alumínio.

Figura 8.17. Esqueleto de um muro jaula composto por vigas de madeira longitudinais e transversais.

Fonte: Santamaría Arias et al., 1997

8.6.3.5. MUROS DE GABIÕES

Os gabiões são elementos com forma de prisma rectangular. O muro de gabiões

consiste num enchimento granular constituído por fragmentos de rocha não

degradável, retida por uma rede metálica. Têm uma construção simples, a qual

consiste em encaixar os gabiões uns nos outros de modo a formar o muro (figura

8.18). Este tipo de muros trabalha essencialmente através da força da gravidade e da

força de atrito.


140


Foto 8.18. Muro de gabiões. Fonte: López Jimeno, C., 1998

As principais vantagens são: a sua instalação rápida e simples, o facto de serem

estruturas flexíveis que admitem assentamentos diferenciais do terreno e não

apresentam problemas de drenagem devido à sua grande permeabilidade. A sua

facilidade de montagem permite colocar uma nova fila de gabiões para reforçar um

muro no qual se notem sinais de instabilidade. A construção deste tipo de muro é feita

de forma escalonada em relação à face interior ou à exterior (figura 8.19).

Figura 8.19. À esquerda muro de gabiões com degraus para o exterior, à direita muro de gabiões com degraus para o interior do talude.

Fonte: Ana Paula Carreira, 2004

A construção escalonada relativamente à face exterior utiliza-se quando existe uma

inclinação entre o muro e o terreno, o que permite reduzir a largura do muro.

Os muros de gabiões são usados na contenção de taludes argilosos, sendo

geralmente conveniente o uso de contrafortes, que devem penetrar no terreno de

forma a ultrapassar a superfície de deslizamento em pelo menos o comprimento de

um gabião (entre 2 e 4m). O espaçamento entre contrafortes varia entre 4 e 9m e a

sua função é tanto de drenagem como estrutural.


141


O enchimento dos gabiões pode ser de granito, caliça, quartzito ou betão. Os arames

que constituem a malha metálica devem ser galvanizados, e no caso de serem

sujeitos a condições extremas que favoreçam a corrosão, devem ser revestidos de

plásticos.

8.6.3.6. MUROS DE TERRA ARMADA

A terra armada é um procedimento que consiste em reforçar um muro por meio de

bandas de material pré-fabricado, normalmente metálico. Estas bandas são ancoradas

à parede e dispõem-se perpendicularmente a esta. O atrito entre as bandas e o solo

proporciona a estabilidade do conjunto.

As principais vantagens que estes muros apresentam são:

• Construção fácil e rápida;

• Custo frequentemente inferior em relação aos sistemas alternativos (entre 20 a

50% menos);

• Não têm limitações práticas em comprimento ou altura;

• A sua construção é particularmente apropriada em terrenos com má

cimentação devido a transmitirem tensões relativamente pequenas à

cimentação e além de serem muito flexíveis adaptam-se facilmente aos

assentamentos diferenciais.

O projecto de um muro de terra armada tem de ter em conta os seguintes requisitos

básicos:

• Tem de existir atrito suficiente entre o solo e as bandas de reforço de modo a

evitar o deslizamento entre ambos, o que iria provocar a ruptura do muro;

• As bandas de reforço têm que ter secção suficiente para resistirem aos

elevados esforços de tracção a que irão ser submetidas.

O atrito entre as bandas e o solo pode ser melhorado dando maior rugosidade à

superfície das bandas, embora o factor fundamental na obtenção de fricção suficiente

seja o comprimento das bandas, sendo geralmente suficiente um comprimento entre

0,8 e 1,2 vezes a altura do muro.


142


8.6.3.7. ENCHIMENTO POSTERIOR AO MURO

Nos muros de sustimento, o tipo de enchimento utilizado para ocupar o espaço entre a

face interior e o terreno natural, influi sobre a força de carga que se desenvolve sobre

o muro.

Os solos de grão fino podem produzir grandes esforços, principalmente por variações

de volume devido ao grau de humidade. Além disso, é possível que se abram fendas

no material de enchimento pelas quais irá penetrar a água da chuva produzindo

pressões intersticiais de grande magnitude e difíceis de dissipar.

É frequente compactar o enchimento para evitar os assentamentos. No entanto, em

muros com pouca deformação lateral a compactação pode aumentar os esforços,

especialmente em muros de pouca altura, pelo que nestes casos, o enchimento não

se compacta a não ser que seja imprescindível.

8.7. OUTROS SISTEMAS

À parte dos sistemas atrás descritos, ainda existem uma panóplia de sistemas que

poderão ser utilizados na contenção e/ou estabilização de taludes de solos. De entre

eles, destacam-se:

• Cortinas de Estacas;

• Muros Cortina;

• Pregagens;

• Ancoragens;

• Geossintéticos.

Não menosprezando os sistemas referidos neste ponto, os geossintéticos merecem

especial referência devida às (quase) ilimitadas aplicações que possuem nas obras de

engenharia.

Os geossintéticos são materiais poliméricos, cujas aplicações vão desde as áreas da

geotecnia, área ambiental, vias de comunicação até à engenharia hidráulica.

KOERMER (1998) distinguiu seis grandes tipos de geossintéticos, tendo ainda definido

as principais funções dos mesmos. Essa classificação encontra-se ilustrada na tabela

a seguir indicada.


143


Tabela 8.5. Principais funções dos geossintéticos. Fonte: KOERMER., 1998

Tipo Função

Separação Reforço Filtragem Drenagem Contenção

Geotêxteis X X X X

Geogrelhas X

Georredes X

Geomembranas X

Geossintéticos

Bentoníticos X

Geocompósitos Variável

É de esperar, dadas as possibilidades de aplicação deste tipo de contenção/suporte

dos materiais referidos, haja num futuro próximo, intensificação da utilização de

geossintéticos em obras de engenharia.

145

TERCEIRA PARTE – CASO DE ESTUDO

Caso de Estudo

146


9. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DO CASO DE ESTUDO

9.1. CARACTERIZAÇÃO GEOMORFOLÓGICA

No estudo “Elaboração de Mapas de Risco Geotécnico na ferrovia, incluindo

Telegestão”, (Centro de Geotecnia do IST, 2005), a região de Santarém foi

caracterizada sob diversos parâmetros, de modo a ser possível obter os Mapas de

Risco Geotécnico. A figura seguinte evidência a área em estudo, onde se pode ver

ainda os onze sectores que foram definidos para melhor caracterizar a área.

N

Figura 9.1. Aspecto geral da área em estudo. Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

As principais conclusões dessa caracterização encontram-se descritos nos pontos

seguintes.

Santarém situa-se na Bacia Terciária do Tejo, na margem direita do rio, no topo de um

planalto marginado por vertentes que atingem os 95 metros de altura, recortadas pela

incisão fluvial.

Caso de Estudo

147


O relevo apresenta uma morfologia do tipo “mesa” originada pela superfície estrutural

da unidade calcária que se localiza no seu topo.

A cotas elevadas, os taludes encontram-se escarpados e quase verticais na parte

superior, enquanto que, a cotas inferiores a 90 metros aproximadamente, os declives

vão progressivamente diminuindo (embora com inclinações da ordem dos 35º a 45º na

zona das Portas do Sol), tornando-se o perfil côncavo junto aos sopés dos taludes.

Este perfil dos taludes resulta do contraste de resistência entre o “cap-rock” calcário e

os solos brandos subjacentes. Assim, e como seria de esperar, na parte inferior da

vertente, os solos arenosos e argilosos produzem um perfil de declive muito mais

baixo do que a rocha calcária dura. (Coelho, 2001)

Na parte superior, o “cap-rock” calcário, protege directamente os materiais brandos

subjacentes, porque o recuo da bancada resistente é muito mais lento do que o destes

materiais.

É necessário que os materiais brandos da zona superior do talude, sob o “cap-rock”

calcário resistente, sofram repetidos deslizamentos para que se produza a

subescavação e desmoronamento da escarpa rochosa. Quando a escarpa se

desmorona, fragmenta-se em blocos que devido à forte inclinação do talude, são

rapidamente removidos por gravidade e por acção do escoamento superficial. Dá-se

assim, a longo prazo, um recuo da escarpa calcária e da parte superior das encostas e

a acumulação de depósitos de vertente na base da encosta, constituídos pelos

materiais escorregados ou transportados pelo escoamento superficial. (Coelho, 2001)

Esta morfologia de erosão dever-se-á ter desenvolvido no decurso da descida de nível

de base correlativa da glaciação Würm, que, no final do Quaternário, retomou a

instalação da rede de drenagem actual e originou o entalhe rápido do Tejo e das linhas

de água afluentes. A erosão ravinosa e o consequente recuo das cabeceiras das

linhas de água, penetraram na capa rochosa calcária provocando a dissecação das

vertentes e originando interflúvios isolados do topo plano, sobranceiros à planície

aluvial do Tejo, caso das Portas do Sol. (Coelho, 2001)

Um factor geologicamente recente desta evolução, foi, certamente, a erosão lateral e

consequente, a erosão do sopé das encostas pelo Rio Tejo, nomeadamente na zona

das Portas do Sol, situada no ponto de máxima curvatura do trajecto côncavo do rio,

onde a acção erosiva durante as cheias era mais intensa.

Caso de Estudo

148


Esta acção erosiva do rio cessou quando os aterros marginais, construídos desde o

século XIX para a protecção do caminho-de-ferro, passaram também a proteger o

sopé da encosta. (Coelho, 2001).

9.2. CARACTERIZAÇÃO GEOLÓGICA

A área em questão situa-se no vale inferior do Rio Tejo, na margem direita, e

enquadra-se geologicamente na bacia sedimentar do baixo Tejo, a qual corresponde a

uma depressão tectónica complexa, alongada na direcção NE-SW, que sofreu

subsidência ao longo do Cenozóico.

Em termos geológicos, corresponde a formações do Pliocénico na sua maior extensão

e a formações do Miocénico, situadas apenas na zona sul da área.

As principais formações ocorrentes na área em análise são as seguintes:

• “Calcários de Santarém” (P2) – esta formação encontra-se no topo dos relevos

mais elevados, com cotas que rondam os 90 metros. É constituída por calcário

lacustre branco, com alguns metros de espessura. Estes taludes calcários

encontram-se escarpados e quase verticais na parte superior.

Estes calcários encontram-se muito fracturados e fissurados, com vazios de

dissolução, o que lhes confere uma grande permeabilidade, permitindo a

alimentação e a circulação de água a partir da superfície.

• “Grés e argilas com vegetais de Nossa Senhora da Saúde e de Vale de

Santarém” (P1) – esta formação é constituída por intercalações de complexos

areno-siltosos, complexos essencialmente arenosos com areias de

granulometria diversa e complexos de natureza essencialmente siltosa.

Os complexos desta formação exibem uma estrutura regularmente

estratificada, com variações laterais de composição e de espessura, como é

típico dos depósitos continentais, lacustres e fluviais. A estratificação é

horizontal, ou quase horizontal com ligeira inclinação (2 a 3º) para Sudeste.

Os complexos essencialmente arenosos por apresentarem permeabilidades

altas, formam aquíferos múltiplos, suspensos nas intercalações dos complexos

de natureza siltosa de baixa permeabilidade. Foi possível distinguir três níveis

aquíferos mais importantes. A alimentação destes aquíferos faz-se quer

através dos afloramentos da vertente quer pela infiltração dos níveis

superiores.

Caso de Estudo

149


• “Calcários, grés e argilas com Hipparion gracile de Azambujeira” (M5) – esta

formação miocénica corresponde a rochas de fácies variável. Desenvolve-se

principalmente em cotas mais elevadas, apenas na zona sul da área em

estudo.

• “Calcários, grés e argilas com vertebrados de Quinta do Marmelal e camadas

com Crassostrea crassíssima do Calhariz e de Alcanhões” (M4) – esta

formação é constituída essencialmente por uma alternância de complexos

detríticos de natureza areno-siltosa, arenosa e de natureza siltosa com

algumas fracções argilosas.

9.3. CARACTERIZAÇÃO TECTÓNICA

De acordo com Cabral (1993), a região de Santarém situa-se no vale inferior do Rio

Tejo e enquadra-se geologicamente na bacia sedimentar do baixo Tejo, a qual

corresponde a uma depressão tectónica complexa, alongada na direcção NE-SW, que

sofreu subsidência ao longo do Cenozóico.

A evolução da bacia sedimentar ao longo do Cenozóico foi condicionada por

importantes acidentes tectónicos encontrando-se alguns deles – provavelmente os

principais – ainda mal caracterizados devido ao seu carácter profundo, não aflorante,

em resultado da subsidência e da sedimentação concomitante (Cabral, 1993).

Segundo Cabral (1993), a ocorrência de actividade tectónica no interior da bacia do

Tejo ao longo do Quaternário, mesmo actualmente, como o testemunha uma

importante sismicidade regional, é controlada por estruturas geológicas profundas, de

que se destaca um acidente tectónico provável, referenciado em numerosa bibliografia

como o lineamento ou falha do vale inferior do Tejo (ou falha do Tejo). Esta,

corresponde a uma estrutura provável de orientação N30ºE, seguida

aproximadamente pelo traçado do rio Tejo no seu troço compreendido entre Vila Nova

da Barquinha e o Barreiro.

Quanto à região de Santarém, as formações terciárias apresentam de grande

horizontalidade.

No entanto, devem-se mencionar algumas excepções relacionadas com a presença de

falhas e de desligamentos. (Zbyszewski, 1953)

Caso de Estudo

150


Das falhas de orientação NNE-SSW, conhecidas na região de Azambuja e de Vila

Franca de Xira, apenas uma foi observada nas proximidades de Vale da Pinta.

(Zbyszewski, 1953)

Os acidentes de direcção NNW-SSE são mais frequentes, originando duas famílias

principais de fracturas. A primeira, a mais importante, estende-se entre Azambujeira,

Almoster, Fonte Boa e Vale de Santarém. A segunda, foi observada entre Pontével e

Setil. (Zbyszewski, 1953)

No entanto, na área em estudo entre Santarém e Vale de Santarém, não há a

evidências de acidentes tectónicos.

9.4. CARACTERIZAÇÃO CLIMATOLÓGICA

A análise climatológica da região de Santarém baseou-se em dados de precipitação e

temperatura disponibilizados pelo Instituto Meteorológico, referentes às estações de

Santarém e de Almeirim.

• Em relação à precipitação, foi possível constatar que não se encontra

condicionada pela situação geográfica (latitude e longitude). No entanto, em

relação à altitude nota-se uma certa influência, visto que os valores de

precipitação média anual na Estação de Santarém (cota aos 54 m) são mais

elevados do que na Estação de Almeirim, dado que esta estação se encontra a

menor altitude (16 m). Assim, embora a Estação de Almeirim se encontre mais

próxima do Rio Tejo, os seus valores são mais baixos do que os da Estação de

Santarém devido à influência da altitude.

Verificou-se que os anos de 1974 e 1992 são considerados anos secos e que o

ano de 1980 foi um ano muito seco. Relativamente aos anos de precipitação

máxima, correspondem aos anos de 1969, 1996 e 1997.

Assim, para a região de Santarém o valor de precipitação média anual

considerado é 705,75 mm/ano. Importa ainda referir que se verificou que nos

últimos 30 anos houve um decréscimo nos valores de precipitação registados

de cerca de 10%.

Caso de Estudo

151


Tabela 9.1. Características gerais da precipitação (em mm) na região de Santarém. Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Valores Normais

1951-00

Valores extremos de precipitação

Máximo anual Mínimo anual Máximo diário

705,75 mm Ano mm Ano mm Dia-Mês-Ano

1226 1996 371 1945 105 26 -11-1967

• No que diz respeito à temperatura, admite-se para a zona de Santarém uma

temperatura média anual de 16 ºC e uma amplitude térmica anual com valores

de aproximadamente 13ºC.

Pode-se considerar como período seco da estação em estudo, o período que

começa a meados de Abril e se prolonga até meados de Setembro.

Foi possível concluir que não ocorreu qualquer alteração significativa ao longo

do tempo no que respeita à temperatura.

• Quanto à evapotranspiração real, foi estimada pelo Método de Thornthwaite

(balanço hídrico sequencial mensal) conhecendo os valores de capacidade de

campo (100 mm), precipitação, evapotranspiração potencial e assumindo que

no início do ano hidrológico (Outubro) a reserva útil de água no solo é zero.

Assim, para a região de Santarém considera-se o valor de evapotranspiração

real de 501,73 mm/ano.

Tabela 9.2. Tabela síntese dos valores médios obtidos para a região de Santarém. Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Precipitação (mm/ano)

Temperatura (ºC)

Evapotranspiração real (mm/ano)

Percentagem de Infiltração

705,75 16,0 501,73 28,9%

9.5. CARACTERIZAÇÃO HIDROGEOLÓGICA

Tal como foi referido anteriormente, os taludes da área em estudo são constituídos por

complexos sedimentares de composição arenítica intercalados com complexos de

natureza argilosa. No topo dos taludes mais elevados, com cotas que rondam os 90

metros localiza-se a unidade calcária correspondente aos “Calcários de Santarém”.

Caso de Estudo

152


Estes calcários encontram-se muito fracturados e fissurados, com vazios de

dissolução, o que lhes confere uma grande permeabilidade, permitindo a alimentação

e a circulação de água a partir da superfície.

Na série detrítica subjacente, as camadas arenosas mais permeáveis formam

aquíferos múltiplos, suspensos nas intercalações argilosas de baixa permeabilidade. A

alimentação destes aquíferos faz-se quer através dos afloramentos da vertente quer

pela infiltração dos níveis superiores.

De um modo geral, é possível afirmar que se tratam de aquíferos contínuos, devendo

existir, no entanto, zonas de circulação preferenciais. (L.N.E.C., 1976)

Existem ao longo dos taludes várias evidências da circulação de água no maciço,

principalmente ressurgências localizadas acima das camadas argilosas, algumas com

caudais quase permanentes, que aumentam significativamente durante e após os

períodos de precipitação.

9.6. CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA

No estudo realizado, para melhor caracterização dos terrenos anexos à via férrea,

foram os mesmos divididos em 11 sectores, em cada um dos quais se definiu o talude

crítico, a partir do qual se procedeu à respectiva caracterização, incluindo a realização

de ensaios geotécnicos de corte directo.

Em síntese, a tabela 9.3. foi construída de acordo com os valores máximos, mínimos e

médios obtidos em laboratório com ensaios de corte. Esta compilação de dados, teve

ainda em consideração os valores obtidos pelas retroanálises efectuadas no estudo.

Tabela 9.3. Valores de coesão e ângulo de atrito adoptados para as três formações indicadas. Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Coesão, c (kPa) Ângulo de atrito, φφφφ (º)

Mínimo Médio Máximo Mínimo Médio Máximo

Areias e arenitos 1 14 18 20 32 34,5

Siltes e argilas 18,5 33 45 14,5 22 24

Complexo areno – siltoso 11,5 23,5 29 18 27 29,5

Caso de Estudo

153


Para além das variáveis aleatórias c e φ, os taludes foram caracterizados pelos

seguintes parâmetros: altura do talude, inclinação média do talude, peso volúmico do

terreno, altura do nível freático, coesão média do terreno, ângulo de atrito médio do

terreno, largura de infiltração no topo do talude, porosidade média do terreno,

condutividade hidráulica, percentagem de infiltração e coeficiente de protecção

atribuído aos muros anexos à via férrea. Estes parâmetros estão descritos na tabela

seguinte.

Tabela 9. 4. Propriedades dos taludes críticos dos 11 sectores em que foi dividido a área em estudo.

Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Parâmetros Talude

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Altura do talude (m) 61,6 58,7 24,1 43,2 35,8 30,0 84,4 87,7 82,7 39,0 39,4

Inclinação média do talude (º)

24 27 26 23 23 21 30 23 36 21 23

Peso volúmico do terreno (kN/m3)

17,5 17,5 16,4 16,4 16,4 18,5 18,5 18,5 18,5 17,5 17,5

Altura do nível freático (m)

30 48 20 31 31 25 68 31 31 31 31

Coesão média do terreno (kPa)

23,5 23,5 33,0 33,0 14,0 14,0 14,0 14,0 30,0 23,5 23,5

Ângulo de atrito médio (º)

27,0 27,0 22,0 22,0 32,0 32,0 32,0 32,0 32,0 27,0 27,0

Largura de infiltração no talude (m)

123 164 204 71 92 51 110 51 32 54 19

Porosidade média 46,7 46,7 47,6 47,6 47,6 45,8 45,8 45,8 45,8 46,7 46,7

Condutividade hidráulica (m/s)

1,80E-7 1,80E-7 8,30E-8 8,30E-8 8,30E-8 3,50E-7 3,50E-7 3,50E-7 3,50E-7 1,80E-7 1,80 E-7

Percentagem de infiltração (%)

28 26 29 26 26 24 25 22,5 22 26 27

Coeficiente de protecção dos muros

0,1 0,1 0,7 0,1 0,1 0,3 0,3 0,1 0,9 0,8 0,7

Caso de Estudo

154


10. ERODÍMETRO

10.1. GENERALIDADES

INDERBITZEN (1961) propôs um ensaio para determinar em laboratório a quantidade

de solo erodido numa amostra com 152 mm de diâmetro, colocada numa rampa com

inclinação conhecida, quando a sua superfície é exposta a um determinado

escoamento. (in tese de MARCIO KOETZ, 2003).

Desde então, vários autores, como FÁCIO e SANTOS, desenvolveram modificações

ao aparelho original de Inderbitzen, definindo-o como o “Novo ensaio GES - grau de

erodibilidade do solo”, tanto na confecção como na metodologia do próprio ensaio, de

modo a haver um ganho considerável na rapidez do ensaio como na economia de

água, sem qualquer comprometimento do resultado dos ensaios (ORLANDO

CAMPOS et al e, ÉRICILIS FREIRE e LUCIMAR GALVÃO, 2002).

FÁCIO (1991) projectou e construiu uma versão modificada do aparelho proposto por

Inderbitzen que permite variações da declividade, do escoamento e no posicionamento

da amostra, tornando o aparelho mais versátil. O equipamento teve alterações na

largura da rampa, que passou de 1,00 m para 0,33 m; comprimento da rampa, que

passou de 1,00 m para 1,30 m; e na redução do diâmetro das amostras, de 152 mm

para 100 mm. A partir de uma série de ensaios com variações nos valores de

escoamento, da declividade da rampa, do tempo de ensaio e de saturação da

amostra, este autor propôs a realização do ensaio sob condições normalizadas, a

seguir apresentadas:

• tempo de humedecimento = 15 min;

• escoamento = 50 mL s-1;

• declividade da rampa = 100; e

• tempo de ensaio = 20 min.

O humedecimento das amostras é realizado para minimizar as forças associadas à

sucção presente na amostra no seu estado natural. O autor propõe ainda que os

resultados dos ensaios sejam apresentados na forma de gráficos de perda acumulada

de solo (g mm-2) versus tempo (min), o que facilita a análise dos resultados obtidos.

SANTOS (1997) utilizou o equipamento desenvolvido por FÁCIO em 1991 para

determinar os resultados de erodibilidade no município de Goiânia, Brasil. Visando

Caso de Estudo

155


melhorar a qualidade dos resultados obtidos foram feitas algumas modificações no

aparelho utilizado por FÁCIO (1991). A rampa na qual ocorre o escoamento teve a sua

largura reduzida para 100 mm, assegurando que todo o escoamento se processasse

sobre a amostra e não ao seu lado. O tempo de ensaio foi aumentado para 30 min,

para melhor se poder caracterizar o comportamento da perda de solo com o tempo. O

material carreado pelo escoamento superficial é colectado em peneiras com 0,074 mm

de abertura (#200 da ABNT), sendo depois seco em estufa e pesado.

FRAGASSI (2001) realizou o estudo da erodibilidade de solos residuais de gnaisse da

Serra de São Geraldo e de Viçosa, Minas Gerais, Brasil, utilizando o ensaio de

Inderbitzen. O mesmo autor cita que a principal mudança no aparelho de Inderbitzen

utilizado em relação ao de SANTOS (1997), está no diâmetro da amostra, que foi

aumentada para 152 mm.

ORLANDO CAMPOS, et al (2003), também desenvolveu uma versão de um novo

aparelho de forma a atingir alguns objectivos específicos como: permitir a facilidade de

uso e operação; apresentar custos mais reduzidos relativamente ao ensaio original;

permitir a utilização de materiais de fácil aquisição; e permitir a resolução de alguns

problemas existentes em versões convencionais como a concentração do fluxo na

rampa de descida da água ou a liberdade de utilização de inclinações de rampa

aleatórias.

No Centro de Geotecnia do IST, em 2004, foi desenvolvido um novo equipamento,

utilizado na presente dissertação, cuja descrição se encontra no capítulo seguinte.

10.2. DESCRIÇÃO DO APARELHO E DO ENSAIO

O equipamento utilizado para a realização dos ensaios foi o Erodímetro, aparelho

composto por (ver figura 10.1) dois dispositivos uma calha com aproximadamente 1m

de comprimento e 0,18m de largura, fixa sobre um tampo basculante, em que no seu

fim possui um amostrador com uma profundidade de 4cm e uma área de

0,15m x 0.13m, onde é colocado o provete em ensaio.

Como se pode observar na mesma figura, existem dois pontos distintos de distribuição

de água:

• Um, consta de uma caixa de fundo perfurado e com área equivalente à da

superfície livre do provete, que lança gotas de água directamente sobre o

mesmo, de modo a criar o efeito dos pingos de chuva;

Caso de Estudo

156


• O outro, consta de um tubo perfurado (8 furos) que lança água no topo superior

da rampa (calha). A água escorre ao longo da calha em regime laminar, graças

às tiras de acrílico colocadas longitudinalmente na mesma.

Uma vez que a plataforma onde se encontra a amostra é basculante, é possível

realizar ensaios de erodibilidade para diferentes inclinações.

Foi instalada uma bomba de água submersível e um sistema de depósitos de água,

com capacidade de 50 litros cada, em diferentes alturas, por forma a garantir a

reutilização da água, (após três estágios de decantação) sem contaminações do solo

arrastado.

O caudal da água é controlado por um sistema de torneiras, garantindo desta forma

um caudal fixo e constante ao longo do ensaio:

• A torneira azul controla o caudal global do ensaio;

• As torneiras encarnadas controlam o caudal que é dirigido para a calha

(escoamento laminar) e para a caixa perfurada (efeito das gotas da chuva).

O ensaio de erodibilidade consistiu, fundamentalmente, em sujeitar a superfície livre

do solo em ensaio a impactos de gotas de água e, simultaneamente, ao galgamento

dessa mesma superfície por uma lâmina de água escorrente ao longo da plataforma.

Para uma comparação mais fácil dos resultados obtidos com os diferentes provetes de

ensaio e nas diversas condições, o tempo de duração de cada um dos ensaios

realizados foi de 1 hora e 30 minutos e o caudal de água, distribuído pelos dois

dispositivos, foi de sensivelmente 1 litro/ minuto, sendo que o caudal de água lançado

na parte superior da rampa foi sensivelmente duplo do caudal lançado directamente

sobre o provete.

Caso de Estudo

157


Figura 10.1. Aspecto geral do Erodímetro.


As amostras sujeitas aos ensaios foram preparadas de acordo com a metodologia

seguinte:

Material sem cobertura vegetal

• Pesagem de 15kN de material;

• Pesagem de 2,5kN de água;

• Mistura do solo com a água

• Colocação da mistura no amostrador até enchê-lo por completo;

• Realização do ensaio de erodibilidade;

• Secagem do material que não foi erodido;

• Pesagem desse material;

• Cálculo da erodibilidade do solo (tendo em atenção as perdas de solo

laboratoriais e os teores de humidade do material).

Transferidor

Manípulo de regulação da inclinação da rampa

Amostrador

Rampa (calha)

Descargas de água

Sistema de decantação e reutilização de água

Sistema de controlo do caudal no ensaio

Tampo basculante

Caso de Estudo

158


Figura 10.2. Preparação amostra sem vegetação. Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Material com cobertura vegetal

• Colocação do solo num molde com as dimensões do amostrador;

• Plantação da vegetação;

• Realização do ensaio de erodibilidade;

• Secagem do material que não foi erodido;

• Pesagem desse material;

• Cálculo da erodibilidade do solo (tendo em atenção as perdas de solo

laboratoriais e os teores de humidade do material).

De modo a obter-se o teor de humidade do solo com vegetação, os moldes com

vegetação foram regados sempre com a mesma quantidade de água, e existiu sempre

um molde em cada bateria de ensaios que foi colocado na estufa, calculando-se assim

a perda de água.

Figura 10.3. Preparação amostra com vegetação (nos moldes). Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Caso de Estudo

159


10.3. ENSAIOS DE ERODIBILIDADE REALIZADOS

De acordo com a metodologia atrás explanada, foram realizados uma bateria de

ensaios, tendo em consideração três variáveis fundamentais:

• Solo: foram utilizados os dois tipos de solo mais representativos da área em

estudo, Solo areno-siltoso e Solo arenoso;

• Vegetação: dada a impossibilidade de utilizar neste trabalho espécies

arbustivas ou arbóreas, os ensaios de erodibilidade com vegetação, foram

realizados com a espécie gramínea (mais comummente conhecida por relva);

• Inclinação da rampa (de modo a simular a inclinação do talude): o intervalo

utilizado nos ensaios de erodibilidade foi [0º ; 30º].

Os resultados dos ensaios de erodibilidade realizados com amostras de solo areno -

siltoso estão expressos na tabela 10.1 e na figura 10.3. A tabela 10.2 e a figura 10.4

dizem respeito aos resultados das amostras do solo arenoso.

Caso de Estudo

160


Tabela 10.1. Solo areno-siltoso, Erosão do solo, sem e com cobertura vegetal, em função da inclinação da rampa.


Situação do solo Inclinação da rampa

Peso de solo seco (g) Percentagem do

solo arrastado (%) Antes do ensaio

Arrastado

Sem cobertura vegetal

5° 1267 165,9 13,1 10° 1267 234,8 18,5 15° 1267 364,0 28,7 20° 1267 613,2 48,4 25° 1267 843,8 66,6 30 1267 964,6 76,1

Com cobertura vegetal (verde) de 0.8 pés/m2

5° 1152,4 2,8 0,24 10° 1069,1 14,6 1,37 15° 1071,3 27,4 2,56 20° 1073,8 45,4 4,23 25° 1093,9 54,8 5,01 30 1092,4 69,9 6,40


5° 1174,6 1,1 0,09 10° 1205,2 1,3 0,11 15° 1247,9 1,8 0,14 20° 1251,3 2,7 0,22 25° 1262,2 7,0 0,55 30 1234,6 7,9 0,64

Com cobertura vegetal (seca) de 2.0 pés/m2

5° 1262,8 1,4 0,11 10 1267,3 1,5 0,12 15° 1270,1 1,7 0,13 20 1259,8 5,9 0,47 25° 1212,7 8,6 0,71 30 1246,5 9,6 0,77

Caso de Estudo

161


Tabela 10.2. Solo arenoso, evolução da erosão do solo, sem e com cobertura vegetal, com a inclinação da rampa.


Situação do solo Inclinação da rampa

Peso de solo seco (g) Percentagem do

solo arrastado (%) Antes do ensaio

Arrastado

Sem cobertura vegetal

5° 1230 390,2 31,7 10° 1230 515,0 41,9 15° 1230 688,2 56,0 20° 1230 811,1 65,9 25° 1230 968,0 78,7 30° 1230 1079,9 87,8

Com vestígios de cobertura vegetal seca e raízes (2.0 pés/m2)

5° 976,5 121,8 12,5 10° 959,8 134,8 14,0 15° 964,0 149,2 15,5 20° 1010,9 159,1 15,7 25° 984,4 174,8 17,8 30° 965,4 198,9 20,6


5° 1078,2 32,1 3,0 10° 1171,9 66,2 5,6 15° 1200,2 84,8 7,1 20° 1142,8 109,3 9,6 25° 1186,9 118,8 10,0 30° 1179,8 120,7 10,2

Com cobertura vegetal (seca) de 1.2 pés/m2

5° 1077,0 59,9 5,6 10° 1170,1 84,2 7,2 15° 1191,9 114,8 9,6 20° 1131,5 150,1 13,3 25° 1185,4 250,4 21,1 30° 1103,5 281,8 25,5

Caso de Estudo

162


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30

ÂNGULO DE INCLINAÇÃO DA RAMPA (0)

PE

RC

EN

TA

GE

M D

E S

OL

O A

RR

AS

TA

DO

(%

)

Solo sem cobertura vegetal Solo com cobertura vegetal verde (0.8 pés/m^2)

Solo com cobertura vegetal verde (2.0 pés/m^2)l Solo com cobertura vegetal seca (2.0 pés/m^2)

Figura 10.3. Solo areno-siltoso, evolução da erosão do solo, sem e com cobertura vegetal, com a inclinação da rampa.


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20 25 30

INCLINAÇÃO DA RAMPA (0)

PE

RC

EN

TA

GE

M D

E S

OL

O A

RR

AS

TA

DO

(%

)

Sem cobertura vegetal Com raizes de cobertura vegetal (2.0 pés/m^2)

Com cobertura vegetal verde (1.2 pés/m^2) Com cobertura vegetal seca (1.2 pés/m^2)

Figura 10.4. Solo arenoso, evolução da erosão do solo, sem e com cobertura vegetal, com a inclinação da rampa.


Caso de Estudo

163


Da análise dos dados anteriormente apresentados, pode-se constatar como resultados

preliminares que:

• O solo arenoso, com ou sem vegetação, é mais apto à erosão hídrica do que o

solo areno-siltoso;

• Solo com vegetação apresenta perdas de solo significativamente menores do

que solo sem vegetação;

• Independentemente do tipo de solo, quanto maior é a inclinação, maior a perda

de solo causada pela acção da água.

A partir das percentagens de solo arrastado em cada um dos ensaios efectuados,

determinaram-se, através de correlação linear, para cada tipo de solo, os índices de

resistência do solo à erosão, Ir em função de cada uma das diferentes variáveis do

ensaio (inclinação do talude, densidade da cobertura vegetal e tempo de

pluviosidade).

Para a situação em que não se verifica qualquer arrastamento do solo, considerou-se

a unidade como índice de resistência máxima à erosão. Assim, e relativamente a cada

uma das variáveis, o índice de resistência, do solo à erosão é dado por:

ABA

Ir−

= [11]

Sendo:

A - totalidade do solo ensaiado (peso seco)

B - quantidade de solo arrastado no ensaio (peso seco)

Com base nos valores dos índices de resistência correspondentes a cada uma das

condições de ensaio e respectivos valores das variáveis, determinaram-se os

parâmetros da função que, dentro do intervalo das variáveis dos ensaios (inclinação

do talude, αααα, densidade da cobertura vegetal, D, e tempo de ensaio, T) e para o caudal

de água nos ensaios (≅ 1 l/min), relacionam o índice de resistência do solo à erosão,

motivada pela água das chuvas, com aquelas três variáveis em simultâneo. O índice

de resistência do solo em função das variáveis dos ensaios é bem definido por uma

função múltipla linear.

Caso de Estudo

164


Na tabela 10.3 apresentam-se as funções que relacionam o índice de resistência à

erosão dos solos ensaiados com as variáveis de ensaio, bem como os

correspondentes coeficientes de correlação, para os seguintes intervalos daquelas

mesmas variáveis:

• Inclinação do talude (α): 0º a 30º

• Densidade da cobertura vegetal (D: 0 a 2.0 pés /m2 (solo arenoso)

0 a 2.0 pés /m2 (solo areno-siltoso)

• Tempo de ensaio (T): 0 a 1,5h

Tabela 10.3. Índices de resistência do solo à erosão, em função das variáveis de ensaio. Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Solo Índice de resistência do solo (Ir) Coeficiente

de correlação

Areno-siltoso Ir = 1 - 0,7413 senα +0,0042 D – 0,2555 T 0,913

Arenoso Ir = 1 - 0,7634 senα +0,0017 D – 0,0970 T 0,864

Uma vez que este índice foi obtido para uma zona específica (solos da área em

estudo), a equação do índice de resistência do solo pode tomar a forma genérica a

seguir apresentada, em que cada coeficiente numérico a, b, c são característicos de

cada região e em função de cada solo.

TcDbsenαa1Ir ×−×+×−= [12]

11. O FACTOR DE SEGURANÇA DO ESCORRIMENTO («DEBRIS FLOW»)

11.1. CASO GERAL

A grande maioria dos taludes que constituem os casos de engenharia são constituídos

por deslizamentos planares ou circulares ou deslizamentos de cunhas rochosas e

tombamentos de blocos ou combinações entre estes quatro tipos (HOEK & BRAY,

1977).

De modo a definir probabilisticamente os deslizamentos profundos (“deep seated

slidings”) que se manifestam após subidas do nível freático resultantes de significativa

pluviosidade acumulada, e que poderão ocorrer através de mecanismos translacionais

ou rotacionais, as análises matemáticas para determinar o factor de segurança são do

conhecimento geral (por exemplo, Hoek & Bray – Rock Slope Engineering. IMM,

London, 1997; D.J. Varnes – Slope Movement Types and Processes. NRC,

Washington, 1978; Slope/W, Geo-Slope, Calgary, 2002).

Caso de Estudo

165


Os deslizamentos planares (Figura 11.1) são objecto de análise do equilíbrio de forças

resistentes pelas forças que desencadeiam o movimento, definindo-se um factor de

segurança 2-D (duas dimensões) dado pelo quociente entre o somatório das forças

resistentes R e o das forças motoras M, segundo a expressão geral:

WsinαLc''U)tg(Wcosα

ΣMΣR

FPS

+ϕ−== [13]

onde W é o peso de terreno que desliza (com espessura unitária), α o ângulo de

inclinação do plano de deslizamento, U o impulso ascencional da água sobre este

último plano, c’ e φ’ a coesão e o ângulo de atrito efectivos, respectivamente.

Na sua forma mais completa, a expressão do factor de segurança para os

deslizamentos planares assume a seguinte forma:

( )VcosβTsinθkWcosβWsinβ

LctgφVsinβUTcosθkWsinβWcosβF

''

s+−+

+−−+−= [14]

incluindo os termos correspondentes a vibrações (coeficiente sísmico k), pregagens

(de força resultante igual a T, que faz um ângulo θ com a normal ao plano de

deslizamento) e os impulsos da água, respectivamente sob este plano, dado por:

LdγU a21= [15]

e dentro de uma fenda de tracção vertical:

2a2

1 dγV = [16]

onde γa é o peso volúmico da água e d a distância entre a superfície freática e a base

da fenda de tracção.

Figura 11.1. Deslizamentos planares de taludes. Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Caso de Estudo

166


Por sua vez, o factor de segurança que caracteriza os escorregamentos circulares

resulta do quociente entre os momentos das forças resistentes pelo momento das

forças instabilizadoras em relação ao centro de rotação, ou seja:

a

2

S WLRτθ

FC

= [17]

em que R é o raio do círculo de deslizamento, θ o ângulo ao centro, ζ a resistência

mobilizável ao corte e La o braço do momento causado pelo peso do volume

instabilizado.

Figura 11.2. Deslizamentos circulares de taludes. Fonte: Centro de Geotecnia do IST, 2005

Na sua expressão mais geral o factor de segurança do deslizamento circular é dado

pela equação (FELLENIUS, 1984).

( )[ ]( )∑

∑

=

=

+

+−−=

n

1i iiii

n

1i i'

iiaiiiis

cosθKWsinθW

bctgφsinθKWγbhθcosWF [18]

As duas relações que traduzem os factores de segurança dos taludes, com os tipos de

ruptura planar e circular, são subsequentemente tratadas de modo similar através da

aplicação do método de Monte Carlo, sendo a coesão e o ângulo de atrito do terreno

as duas variáveis aleatórias que o permitem implementar.

Caso de Estudo

167


11.2. FACTOR DE SEGURANÇA DO ESCORRIMENTO

No que se refere ao mecanismo de instabilização superficial de taludes, os fenómenos

de escorrimentos ou ravinamentos («debris flows»), cuja origem se relaciona com a

ocorrência de chuvas intensas em curtos intervalos de tempo, não é conhecida uma

equação matemática geral para a obtenção do seu factor de segurança.

ORTIGAO e SAYAO (2004), tal como foi referido no capítulo 7, relacionam a

precipitação com a sua duração e obtiveram a equação correspondente ao

desencadeamento dos fenómenos (trigger) dos fenómenos de escorrimento:

0.41t22.4P ×= [19]

onde P é a precipitação acumulada (em mm) e t é o tempo de chuva contínua (em

horas).

No estudo “Elaboração de Mapas de Risco Geotécnico na Ferrovia, incluindo

Telegestão”, (Centro de Geotecnia do IST, 2005), foi obtida também, a partir de uma

conjugação de informações provenientes dos fenómenos deste tipo ocorridos na

região de Santarém, a seguinte expressão, (e ver figura 11.3):

0.9178T0.9925P ×= [20]

onde P é a precipitação acumulada (em mm) e T é o tempo de chuva contínua (em

segundos).

Com base na duas expressões anteriores, foi desenvolvida uma equação

probabilística para essa região em que a probabilidade de ocorrência de

escorrimentos, Q, é dada por:

0.1260.243 TP0.433Q −××= [21]

onde P é a precipitação acumulada (em mm) e T o tempo de chuva contínua (em

segundos).

Caso de Estudo

168


Figura 11.3. Registo Variações da precipitação acumulada vs tempo, para quantificação dos fenómenos de escorrimento em taludes da área em estudo.


No entanto, tendo em consideração o que tem vindo a ser descrito neste trabalho,

existe uma importância considerável na estabilidade de taludes de solos devido à

existência de vegetação. Infelizmente, esta equação atrás obtida não leva em

consideração este parâmetro.

Existem alguns trabalhos publicados onde os autores definem o Factor de Segurança

(FS) do deslizamento, através de aplicações informáticas das equações desenvolvidas

por estes, tais como:

A) S. Debray e W.Z. Savage (2001) – recorrem ao programa PLAXIS para calcular o

FS de um escorrimento ocorrido nas imediações de Seatle, Estados Unidos da

América, através da equação do programa:

R'nR

'n

S tanφσ Ctanφσ C

F+

+= [22]

10

200

400

600

800

1000

1200

1010 10 10 10 10 10-2 -1 0 1 2 3 4 5

TIME (hour)

AC

CU

MU

LA

TE

D P

RE

CIP

ITA

TIO

N (

mm

)

P = 0.9925 t

P = 22.4 t0.41

0.9178

Point of previous debris flow

Trigger curve for case

histories of debris flows

Ponto de escorrimento anterior na região de Santarém

Curva de limite para casos de escorrimentos históricos

TEMPO (horas)

PR

EC

IPIT

AÇ

ÃO

AC

UM

ULA

DA

(m

m)

Caso de Estudo

169


Onde, C e ϕϕϕϕ são os valores de coesão e ângulo de atrito do terreno, CR e φφφφR os valores

introduzidos pelo programa PLAXIS, σσσσ’n é a tensão normal efectiva a actuar no plano

de deslizamento.

B) L. Jimeno, S. Pedraza, C. Gonzalez (1999) – desenvolveram um programa

informático que permite calcular o factor de segurança de deslizamentos de taludes,

tendo em consideração, para além das variáveis dos solos e da presença de água, a

influência da vegetação no movimento dos terrenos:

[ ][ ] cosαsenα)Dγ(DDγq

tanφαcos)Dγ-γ(γqCCF

wwsat0

'2wwsat0sr

S××−++

×+++= [23]

Onde: Cr – resistência das raízes;

Cs – coesão do solo;

αααα – ângulo do talude;

ϕϕϕϕ – ângulo de atrito do solo;

q0 – carga arbórea;

γγγγ – peso volúmico do solo;

γγγγsat – peso volúmico do solo saturado;

γγγγw – peso volúmico da água;

D – espessura do solo;

Dw – espessura do solo saturado.

C) De referir ainda o contributo dado pelos investigadores G. Furuya, K. Sassa e A.

Suemine (2004), na obtenção de um factor de segurança para um deslizamento

ocorrido num talude numa área onde são recorrentes estes fenómenos, tendo em

conta os parâmetros resistentes do terreno e a inclinação do talude. Estes

investigadores extrapolaram depois, os resultados obtidos para toda a região, criando

um mapa onde o factor de segurança é função do ângulo do talude:

( ) ( )[ ]( )[ ] senαcosαhHγhγ

tanαcoshHγγhγcF

wsatwt

2wwsatwt

'

s××−×+×

ϕ××−×−+×+= [24]

Onde:

c’ – coesão do solo;

γγγγt – peso volúmico do solo;

γγγγw – peso volúmico da água;

ϕϕϕϕ – ângulo de atrito do solo;

γγγγsat – peso volúmico do solo saturado;

H – espessura do solo;

hw – localização do nível piezométrico;

αααα – ângulo do talude.

Neste trabalho, tentou definir-se uma equação que fosse representativa do Factor de

Segurança para escorrimentos de taludes. Como primeira análise, desenvolveu-se a

equação seguinte, tendo em atenção a figura 11.4.

Caso de Estudo

170


A nova expressão foi baseada na consideração do equilíbrio limite entre as forças que

resistem ao escorrimento, FR, do terreno superficial do talude e as forças que

promovem essa instabilização, FI (ver figura seguinte).

α

Figura 11.4. Esquema do escorrimento de taludes.

( )

DVγ

sinαP

LCCtanφcosαPFIFR

Fw

21S

+×

×++××== [25]

Onde:

Fs – factor de segurança

P – Peso do material erodido (kN/m)

α – ângulo do talude (º)

ϕ – ângulo de atrito do solo (º)

C1 – coesão do solo (kN/m2)

C2 – acréscimo de coesão proveniente da vegetação (kN/m2)

D – largura do talude / largura da bacia de recepção de água (m)

γW – peso volúmico da água (kN/m3)

H – altura do talude (m)

V – precipitação caída no talude e na bacia de recepção a montante do mesmo (m3/m), dada por:

( )cotgαLDpV ×+×= [26]

p – precipitação do evento (mm)

L – comprimento do plano frontal do talude (m), dada por:

sinαH

L = [27]

Caso de Estudo

171


Atendendo aos ensaios de erodibilidade efectuados, foi possível obter uma correlação

entre o material erodido (P) e o ângulo do talude (α), na forma P = a0 + a1xα + a2xα2,

como evidenciam as figuras seguintes.

y = -0,001x2 + 0,0708x + 1,035

R2 = 1

1,5

2,0

2,5

10 15 20 25 30

Ângulo do Talude (º)

Mat

eria

l er

od

ido

(kN

)

Figura 11.5. Correlação entre a inclinação do talude (º) e o material erodido (kN/m) para solo areno-siltoso.

y = -0,0002x2 + 0,1057x + 7,986

R2 = 1

9,0

10,0

11,0

10 15 20 25 30

Ângulo do Talude (º)

Ma

teri

al E

rod

ido

(kN

)

Figura 11.6. Correlação entre a inclinação do talude (º) e o material erodido (kN/m) para solo arenoso.

Desta forma, substituindo na equação do FS [25], “P - Peso do material erodido” por:

“-0,001α2+0,0708α+1,035”, para solos areno-siltosos;

“-0,0002α2+0,1057α+7,986” para solos arenosos

Caso de Estudo

172


é possível avaliar a evolução do factor de segurança em função da inclinação do

talude e da precipitação, para cada tipo de solo e para diferentes tipos de planta (de

acordo com a tabela 8.4).

Factor de segurança para solo areno-siltoso

( ) ( )

( )D

Vγsinα1.0350.0708α0.001α-

LCCtanφcosα1.0350.0708α0.001α-F

w2

212

S

+×++

×++××++= [28]

Factor de segurança para solo arenoso

( ) ( )

( )D

Vγsinα7.9860.1057α0.0002α-

LCCtanφcosα7.9860.1057α0.0002α-F

w2

212

S

+×++

×++××++= [29]

As tabelas e as figuras que se seguem ilustram os resultados obtidos na utilização

destas equações.

A tabela seguinte resume os parâmetros utilizados para a obtenção destes dois

factores de segurança, de acordo com a geometria do Erodímetro:

Tabela 11.1. Parâmetros utilizados para a obtenção do factor de segurança.

Tipo de Solo

Parâmetros Resistentes

ϕ C1

CI2 CII

2 CIII2 CIV

2 CIV2

Sem vegetação

Vegetação rasteira

Vegetação arbustiva

Vegetação arbórea de pequeno

porte

Vegetação arbórea

de grande porte

Areno-siltoso 27 23,5 0 1 5 10 15

Arenoso 32 14 0 1 5 10 15

Os restantes parâmetros utilizados foram:

D = 1,00m

L = 0,15 x cos α m

α: [5º ; 45º]

Caudal: [0m3 ; 100m3]

V: [0 m3/m ; 110,61m3/m]

Caso de Estudo

173


Tabela 11.2. Factor de segurança para solos sem vegetação.

Tipo de Solo Caudal Factor de Segurança (FS)

m3 5º 10º 15º 20º 25º 30º 35º 40º 45º

Solo Areno-siltoso (sem vegetação)

0 35,363 15,057 8,929 6,122 4,560 3,585 2,928 2,460 2,115

0,1 4,749 4,090 3,467 2,937 2,503 2,151 1,864 1,629 1,434

0,2 2,546 2,366 2,151 1,932 1,725 1,536 1,368 1,218 1,085

0,3 1,739 1,665 1,559 1,439 1,316 1,195 1,080 0,972 0,872

0,4 1,320 1,284 1,223 1,147 1,064 0,978 0,892 0,809 0,729

0,5 1,064 1,045 1,006 0,953 0,892 0,827 0,760 0,693 0,627

1 0,540 0,541 0,533 0,517 0,495 0,467 0,437 0,403 0,368

2 0,272 0,276 0,275 0,270 0,261 0,250 0,236 0,220 0,201

5 0,109 0,111 0,112 0,111 0,108 0,104 0,099 0,093 0,085

10 0,055 0,056 0,056 0,056 0,055 0,053 0,050 0,047 0,044

15 0,037 0,037 0,038 0,037 0,037 0,035 0,034 0,032 0,029

20 0,027 0,028 0,028 0,028 0,028 0,027 0,025 0,024 0,022

50 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,010 0,010 0,009

100 0,005 0,006 0,006 0,006 0,006 0,005 0,005 0,005 0,004

Solo Arenoso (sem vegetação)

0 9,963 4,864 3,155 2,293 1,769 1,414 1,155 0,955 0,795

0,1 4,900 3,268 2,409 1,876 1,511 1,243 1,036 0,870 0,733

0,2 3,249 2,461 1,948 1,588 1,319 1,109 0,940 0,800 0,680

0,3 2,430 1,973 1,636 1,376 1,170 1,001 0,860 0,739 0,634

0,4 1,941 1,647 1,409 1,214 1,051 0,913 0,793 0,688 0,594

0,5 1,616 1,413 1,238 1,087 0,955 0,838 0,735 0,643 0,559

1 0,879 0,827 0,770 0,712 0,654 0,596 0,539 0,484 0,431

2 0,460 0,452 0,439 0,422 0,401 0,377 0,352 0,324 0,296

5 0,189 0,191 0,191 0,190 0,186 0,180 0,172 0,163 0,152

10 0,096 0,098 0,099 0,099 0,098 0,096 0,093 0,089 0,084

15 0,064 0,066 0,067 0,067 0,067 0,065 0,064 0,061 0,058

20 0,048 0,049 0,050 0,051 0,050 0,050 0,048 0,047 0,044

50 0,019 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,020 0,019 0,018

100 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,009

Caso de Estudo

174


Tabela 11.3. Factor de segurança para solos com vegetação, cujo valor de acréscimo de coesão é de 1kN/m.


m3 5º 10º 15º 20º 25º 30º 35º 40º 45º

Solo Areno-siltoso (com vegetação)

0 36,620 15,575 9,228 6,323 4,708 3,700 3,022 2,539 2,183

0,1 4,918 4,230 3,583 3,034 2,584 2,220 1,924 1,681 1,480

0,2 2,636 2,447 2,223 1,995 1,781 1,586 1,411 1,257 1,120

0,3 1,801 1,722 1,612 1,487 1,358 1,233 1,114 1,004 0,900

0,4 1,367 1,328 1,264 1,185 1,098 1,009 0,921 0,835 0,753

0,5 1,102 1,081 1,040 0,985 0,921 0,854 0,784 0,715 0,647

1 0,559 0,560 0,551 0,534 0,511 0,482 0,451 0,416 0,380

2 0,282 0,285 0,284 0,279 0,270 0,258 0,244 0,227 0,208

5 0,113 0,115 0,116 0,115 0,112 0,108 0,102 0,096 0,088

10 0,057 0,058 0,058 0,058 0,057 0,055 0,052 0,049 0,045

15 0,038 0,039 0,039 0,039 0,038 0,037 0,035 0,033 0,030

20 0,028 0,029 0,029 0,029 0,028 0,028 0,026 0,025 0,023

50 0,011 0,012 0,012 0,012 0,011 0,011 0,011 0,010 0,009

100 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,006 0,005 0,005 0,005

Solo Arenoso (com vegetação)

0 10,165 4,958 3,213 2,334 1,799 1,437 1,173 0,970 0,807

0,1 4,999 3,331 2,454 1,910 1,537 1,264 1,053 0,884 0,744

0,2 3,315 2,508 1,985 1,616 1,342 1,128 0,955 0,812 0,691

0,3 2,479 2,011 1,666 1,401 1,190 1,018 0,874 0,751 0,644

0,4 1,980 1,679 1,436 1,236 1,070 0,928 0,806 0,699 0,603

0,5 1,648 1,441 1,261 1,106 0,971 0,852 0,747 0,653 0,567

1 0,897 0,843 0,785 0,725 0,665 0,606 0,548 0,492 0,437

2 0,469 0,460 0,447 0,429 0,408 0,384 0,358 0,329 0,300

5 0,193 0,195 0,195 0,193 0,189 0,183 0,175 0,166 0,154

10 0,097 0,099 0,101 0,101 0,100 0,098 0,095 0,090 0,085

15 0,065 0,067 0,068 0,068 0,068 0,067 0,065 0,062 0,059

20 0,049 0,050 0,051 0,051 0,051 0,051 0,049 0,047 0,045

50 0,020 0,020 0,021 0,021 0,021 0,021 0,020 0,020 0,019

100 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,010 0,009

Caso de Estudo

175




m3 5º 10º 15º 20º 25º 30º 35º 40º 45º


0 41,648 17,646 10,424 7,127 5,298 4,160 3,396 2,855 2,456

0,1 5,593 4,793 4,048 3,419 2,908 2,496 2,163 1,890 1,665

0,2 2,998 2,773 2,511 2,249 2,004 1,783 1,586 1,413 1,260

0,3 2,048 1,951 1,821 1,676 1,529 1,386 1,253 1,128 1,013

0,4 1,555 1,505 1,428 1,335 1,236 1,134 1,035 0,939 0,847

0,5 1,253 1,225 1,174 1,110 1,037 0,960 0,882 0,804 0,728

1 0,636 0,634 0,622 0,602 0,575 0,542 0,507 0,468 0,427

2 0,321 0,323 0,321 0,314 0,304 0,290 0,274 0,255 0,234

5 0,129 0,131 0,131 0,129 0,126 0,121 0,115 0,108 0,099

10 0,065 0,066 0,066 0,065 0,064 0,061 0,059 0,055 0,051

15 0,043 0,044 0,044 0,044 0,043 0,041 0,039 0,037 0,034

20 0,032 0,033 0,033 0,033 0,032 0,031 0,030 0,028 0,026

50 0,013 0,013 0,013 0,013 0,013 0,012 0,012 0,011 0,010

100 0,006 0,007 0,007 0,007 0,006 0,006 0,006 0,006 0,005


0 10,970 5,335 3,449 2,498 1,922 1,532 1,248 1,030 0,856

0,1 5,396 3,585 2,633 2,045 1,642 1,347 1,120 0,939 0,789

0,2 3,578 2,699 2,130 1,730 1,433 1,202 1,016 0,863 0,732

0,3 2,676 2,164 1,788 1,500 1,271 1,085 0,930 0,798 0,683

0,4 2,137 1,806 1,541 1,323 1,142 0,989 0,857 0,742 0,640

0,5 1,779 1,550 1,354 1,184 1,037 0,909 0,795 0,693 0,602

1 0,968 0,907 0,842 0,776 0,710 0,646 0,583 0,522 0,464

2 0,506 0,496 0,480 0,459 0,436 0,409 0,380 0,350 0,318

5 0,208 0,210 0,209 0,207 0,202 0,195 0,186 0,176 0,164

10 0,105 0,107 0,108 0,108 0,106 0,104 0,101 0,096 0,091

15 0,070 0,072 0,073 0,073 0,072 0,071 0,069 0,066 0,063

20 0,053 0,054 0,055 0,055 0,055 0,054 0,052 0,050 0,048

50 0,021 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,022 0,021 0,020

100 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,011 0,010 0,010

Caso de Estudo

176




m3 5º 10º 15º 20º 25º 30º 35º 40º 45º


0 47,932 20,235 11,919 8,131 6,036 4,735 3,864 3,249 2,798

0,1 6,437 5,496 4,628 3,901 3,313 2,841 2,461 2,151 1,897

0,2 3,450 3,180 2,872 2,566 2,283 2,029 1,805 1,608 1,435

0,3 2,357 2,237 2,082 1,912 1,741 1,578 1,425 1,284 1,154

0,4 1,790 1,725 1,633 1,523 1,408 1,291 1,178 1,069 0,965

0,5 1,442 1,404 1,343 1,266 1,181 1,092 1,003 0,915 0,829

1 0,732 0,727 0,711 0,687 0,655 0,617 0,576 0,533 0,487

2 0,369 0,370 0,367 0,358 0,346 0,330 0,311 0,290 0,267

5 0,148 0,150 0,149 0,147 0,143 0,138 0,131 0,123 0,113

10 0,074 0,075 0,075 0,074 0,073 0,070 0,067 0,062 0,058

15 0,050 0,050 0,050 0,050 0,049 0,047 0,045 0,042 0,039

20 0,037 0,038 0,038 0,037 0,036 0,035 0,034 0,032 0,029

50 0,015 0,015 0,015 0,015 0,015 0,014 0,014 0,013 0,012

100 0,007 0,008 0,008 0,007 0,007 0,007 0,007 0,006 0,006


0 11,978 5,807 3,742 2,704 2,075 1,650 1,342 1,105 0,917

0,1 5,891 3,901 2,858 2,213 1,773 1,451 1,204 1,007 0,845

0,2 3,906 2,938 2,311 1,873 1,547 1,295 1,093 0,925 0,784

0,3 2,922 2,356 1,940 1,623 1,373 1,169 1,000 0,856 0,731

0,4 2,334 1,966 1,672 1,432 1,233 1,065 0,921 0,796 0,685

0,5 1,943 1,687 1,469 1,282 1,120 0,979 0,854 0,744 0,644

1 1,057 0,987 0,914 0,840 0,767 0,696 0,627 0,560 0,497

2 0,553 0,539 0,520 0,497 0,470 0,441 0,409 0,375 0,341

5 0,227 0,228 0,227 0,224 0,218 0,210 0,200 0,189 0,175

10 0,115 0,117 0,117 0,117 0,115 0,112 0,108 0,103 0,097

15 0,077 0,078 0,079 0,079 0,078 0,076 0,074 0,071 0,067

20 0,058 0,059 0,059 0,060 0,059 0,058 0,056 0,054 0,051

50 0,023 0,024 0,024 0,024 0,024 0,024 0,023 0,022 0,021

100 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,012 0,011 0,011

Caso de Estudo

177




m3 5º 10º 15º 20º 25º 30º 35º 40º 45º


0 54,217 22,824 13,415 9,136 6,774 5,310 4,332 3,643 3,139

0,1 7,282 6,199 5,209 4,383 3,718 3,186 2,759 2,413 2,129

0,2 3,903 3,587 3,232 2,883 2,562 2,275 2,024 1,803 1,610

0,3 2,666 2,523 2,343 2,148 1,954 1,770 1,598 1,440 1,295

0,4 2,024 1,946 1,837 1,712 1,580 1,448 1,320 1,198 1,083

0,5 1,632 1,584 1,511 1,423 1,326 1,225 1,125 1,026 0,930

1 0,828 0,820 0,801 0,771 0,735 0,692 0,646 0,597 0,546

2 0,417 0,418 0,413 0,403 0,388 0,370 0,349 0,325 0,299

5 0,168 0,169 0,168 0,165 0,161 0,155 0,147 0,137 0,127

10 0,084 0,085 0,085 0,083 0,081 0,078 0,075 0,070 0,065

15 0,056 0,057 0,057 0,056 0,054 0,053 0,050 0,047 0,043

20 0,042 0,042 0,042 0,042 0,041 0,040 0,038 0,035 0,033

50 0,017 0,017 0,017 0,017 0,016 0,016 0,015 0,014 0,013

100 0,008 0,009 0,009 0,008 0,008 0,008 0,008 0,007 0,007


0 12,985 6,278 4,036 2,910 2,228 1,769 1,435 1,181 0,977

0,1 6,387 4,218 3,082 2,381 1,903 1,555 1,288 1,076 0,901

0,2 4,235 3,176 2,493 2,015 1,661 1,388 1,169 0,988 0,836

0,3 3,167 2,547 2,093 1,747 1,474 1,253 1,069 0,914 0,780

0,4 2,530 2,126 1,803 1,541 1,324 1,142 0,986 0,850 0,730

0,5 2,106 1,824 1,584 1,379 1,202 1,049 0,914 0,794 0,687

1 1,146 1,067 0,985 0,904 0,823 0,746 0,671 0,599 0,530

2 0,599 0,583 0,561 0,535 0,505 0,472 0,437 0,401 0,363

5 0,247 0,247 0,245 0,241 0,234 0,225 0,214 0,201 0,187

10 0,124 0,126 0,126 0,125 0,123 0,120 0,116 0,110 0,103

15 0,083 0,085 0,085 0,085 0,084 0,082 0,079 0,076 0,071

20 0,063 0,064 0,064 0,064 0,063 0,062 0,060 0,058 0,055

50 0,025 0,026 0,026 0,026 0,026 0,025 0,025 0,024 0,023

100 0,013 0,013 0,013 0,013 0,013 0,013 0,012 0,012 0,011

Caso de Estudo

178


00,1

0,20,3

0,40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)

FS do talude em função da inclinação e do caudal

5 10 15 20 25 30 35 40 45

00,1

0,20,3

0,40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

40 45

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45

Figura 11.7. Variação do factor de segurança em função da inclinação do talude (º) e do caudal (m3) para solo areno-siltoso e solo arenoso, sem vegetação.

Caso de Estudo

179


00,1

0,20,3

0,40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45

00,1

0,20,3

0,40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45

Figura 11.8. Variação do factor de segurança em função da inclinação do talude (º) e do caudal (m3) para solo areno-siltoso e solo arenoso, com vegetação (C2 = 1kN/m).

Caso de Estudo

180


00,1

0,20,

30,

40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45

00,1

0,20,3

0,40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45


Caso de Estudo

181


00,1

0,20,

30,

40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45

00,1

0,20,3

0,40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45


Caso de Estudo

182


00,1

0,20,

30,

40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45

00,1

0,20,3

0,40,5 1

25

1015

2050

100 5

1015

2025

3035

4045

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

FS

Caudal (m3)

Inclinação (º)


5 10 15 20 25 30 35 40 45


Caso de Estudo

183


Como conclusões aos dados atrás expostos, constata-se que:

• Fixando o caudal num qualquer valor, (e.g. 1m3) e tomando como exemplo o

solo areno-siltoso, é fácil construir um gráfico (em baixo representado) onde se

pode verificar que o Factor de Segurança aumenta com o incremento da

coesão das plantas. Isto é verdade para qualquer outro caudal;

5º

15º

25º

35º

45º

01

510

15

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

FS

Inclinação (º) Coesão (kN/m)

FS do talude em função da inclinação e do incremento da coesão

Figura 11.12. Variação do factor de segurança em função da inclinação do talude (º) e da Coesão (kN/m) para solo areno-siltoso, para um caudal fixo de 1m3.

• O solo anero-siltoso é muito mais estável que o solo arenoso, conseguindo,

para este caso, factores de segurança superiores à unidade em taludes de 45º,

para caudais não superiores a 0,2m3;

• O ponto crítico para qualquer dos dois tipos de solo estudados situa-se para

caudais compreendidos entre 0,5m3 e 1m3.

11.3. COMPARAÇÃO DO FACTOR DE SEGURANÇA DO ESCORRIMENTO COM O FACTOR

DE SEGURANÇA DE JIMENO E GONZALEZ

Uma vez obtida a equação geral para o Factor de Segurança ao escorrimento de

taludes neste trabalho (equação 25, caso geral e equações 28 e 29 para solos areno-

siltosos e arenosos, respectivamente), segue-se uma comparação com a equação

desenvolvida por Jimeno e Gonzalez (equação 23).

Para a análise destes Factores de Segurança foram utilizados os dados de dois

taludes caracterizados no estudo “Elaboração de Mapas de Risco Geotécnico na

ferrovia, incluindo Telegestão”, (Centro de Geotecnia do IST, 2005):

Caso de Estudo

184


• Talude do sector 6 (Outeiro da Forca), caracterizado por ser constituído quase

na sua totalidade por solo arenoso. Foram registados, neste talude, dois

escorrimentos importantes: um a 7 de Novembro de 1966; e outro a 15 de

Março de 1969;

• Talude do sector 7 (Quebradas), caracterizado por ser constituído quase na

sua totalidade por solo arenoso. Foi registado um escorrimento importante a 19

de Março de 1969.

O elemento a caracterizar encontra-se, em ambos os casos, a 5m de altura no talude

estando os parâmetros usados, compilados na tabela seguinte:

Tabela 11.7. Parâmetros utilizados para o cálculo do Factor de segurança.

Parâmetros Talude crítico do sector

6 7

Solo Material predominante Arenoso Arenoso

H Altura do talude (m) 30,0 84,4

H’ Altura do elemento a caracterizar (m) 5 5

D Largura de infiltração no talude (m) 51 110

L Coeficiente do plano frontal do talude ((H-H’) / sinα) (m)

69,76 158,8

α Inclinação média do talude (º) 21 30

γ Peso volúmico do solo seco (kN/m3) 1,2 1,2

γsat Peso volúmico do solo saturado (kN/m3) 1,7 1,7

γw Peso volúmico da água (kN/m3) 1 1

φ Ângulo de atrito médio (º) 27,0 27,0

C1 Coesão média do terreno (kN/m2) 23,5 23,5

C2 Acréscimo de coesão proveniente da vegetação (kN/m2)

Árvores de porte médio alto e arbustos: 10

Vegetação rasteira:2

q0 Carga arbórea (kN/m2) 0,6 0,2

D* Espessura do solo (m) 5,0 5,0

Dw Espessura do solo saturado (m)

Variável: optou-se por utilizar Dw = 0m para precipitações inferiores a 5mm e Dw = 5m para precipitações

superiores a este valor

V Precipitação acumulada no talude e na bacia de recepção a montante do talude (precipitação x (D+L x cotgα) x 1m (m3/m)

Variável: o FS foi calculado fazendo variar a precipitação nesses dois

taludes. Os três últimos valores de precipitação apresentados na tabela

seguinte dizem respeito às precipitações que provocaram os escorrimentos atrás mencionados

Caso de Estudo

185


Tabela 11.8. Comparação do factor de segurança das duas equações, aplicadas em dois taludes reais.

Talude Precipitação (mm)

FS

FS Escorrimento FS Jimeno e Gonzalez

6

0 463,39 11,14 1 14,03 11,14 5 2,88 11,14

10 1,44 8,08 31,5 0,46 8,08 75,4 0,19 8,08 116,9 0,12 8,08

7

0 464,01 6,02 1 10,07 6,02 5 2,05 6,02

10 1,03 4,29 31,5 0,33 4,29 75,4 0,14 4,29 116,9 0,09 4,29

A tabela anterior permite tecer algumas considerações:

• A equação introduzida neste trabalho permite prever o fenómeno de

escorrimento de um talude, em função da precipitação que nele ocorre;

• A equação do FS definida por Jimeno e Gonzalez, por ser uma equação que

deriva da equação geral dos deslizamentos planares, não consegue ser um

bom instrumento de aplicação para a previsão de escorrimentos (veja-se a

fraca variação do FS em ambos os casos), uma vez que não contempla a

variável precipitação na mesma;

• Os FS’s obtidos para os valores de precipitação que antecederam os eventos

de escorrimentos nos taludes 6 e 7 (bastante reduzidos), comprovam a

aplicabilidade da equação [25].

Caso de Estudo

186


11.4. CONCLUSÕES

As principais conclusões retidas neste capítulo são as que a seguir se enumeram:

• Para o mesmo caudal de precipitação, a quantidade de solo erodido aumenta

de forma acentuada com a inclinação do talude, comprovado pela diminuição

do factor de segurança;

• Para o mesmo tipo de solo, as mesmas inclinações da rampa, o mesmo caudal

de água e o mesmo tempo de ensaio, a quantidade de solo arrastado em

amostras com cobertura vegetal, é muito reduzido, quando comparado com o

solo arrastado em amostras sem qualquer cobertura vegetal;

• O factor de segurança diminui com o aumento da pluviosidade;

• O factor de segurança aumenta com o incremento da coesão global, provocada

pela incorporação da vegetação, como era de esperar;

• A equação introduzida neste trabalho [25] permite prever o fenómeno de

escorrimento de um talude, em função da precipitação que nele ocorre, como

pode ser comprovado no cálculo dos FS’s para os valores de precipitação que

antecederam os eventos de escorrimentos nos taludes 6 e 7 (bastante

reduzidos);

• A equação do FS definida por Jimeno e Gonzalez, por ser uma equação que

deriva da equação geral dos deslizamentos planares, não consegue ser um

bom instrumento de aplicação para a previsão de escorrimentos, uma vez que

não contempla a variável precipitação na mesma.

187

QUARTA PARTE – CONCLUSÕES E FUTURAS LINHAS DE INVESTIGAÇÃO

Conclusões e futuras linhas de investigação

188


12. CONCLUSÕES

12.1. RESULTADOS OBTIDOS

É reconhecida a ausência de contribuições geotécnicas para estudo do problema da

erosão.

A contribuição desta tese foi baseada em investigações bibliográficas, ensaios

laboratoriais e trabalhos de campo realizados sobre o tema.

Como principal resultado, conseguiu-se quantificar as perdas de material resultantes

de fenómenos de escorrimento, identificando as variáveis mais influentes do processo

e ainda, sugeriu-se a definição de um factor de segurança especifico para o fenómeno

do escorrimento.

Na geotecnia clássica existem métodos de estabilização de taludes que omitem a

revegetação, revegetação essa que permite uma melhor integração ambiental do

talude e em muitos casos, é sem dúvida um processo de contenção muito mais

económico.

Uma vez que o FS obtido é baseado em dados específicos de um caso real é provável

que as equações específicas (equações [28] e [29]) não sejam extrapoláveis para

outras situações; no entanto a sua essência (equação geral do factor de segurança

[25]) deverá ser mantida uma vez que se baseia no critério do equilíbrio limite, que é

típico da Geotecnia.

12.2. SUGESTÕES PARA FUTURAS LINHAS DE INVESTIGAÇÃO

Para futuras linhas de investigação, sugere-se a realização de novos ensaios de

erodibilidade, tentando utilizar vegetação de maior porte, de modo a poder averiguar a

influência efectiva das propriedades físicas externas destas (e.g. tipo de folha), à

queda de água sobre a superfície;

Caracterização detalhada de taludes facilmente acessíveis, como por exemplo, taludes

recuperados de explorações a céu aberto, onde é possível, com relativamente

facilidade conceber um Erodímetro «natural», e consequentemente, obter dados mais

próximos da realidade, permitindo ainda, o estudo com árvores de médio e grande

porte, situação não possível em laboratório.

Conclusões e futuras linhas de investigação

189


Extrapolação da definição dos FS’s aos deslizamentos, em função das novas

aplicações com o objectivo de promover estudos de estabilização, baseada em

trabalhos de revegetação intensiva.

191

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Referências bibliográficas

192


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