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CONDICIONANTES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS DE ESCAVAÇÃO GRAMPEADA

EM SOLO RESIDUAL DE GNAISSE

Alexander Magno Borges Gomes da Silva

DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS

PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS

PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA

CIVIL.

Aprovada por:

___________________________________________________________

Prof. Anna Laura Lopes da Silva Nunes, Ph. D.

__________________________________________________________

Prof. Alberto Sampaio Ferraz Jardim Sayão, Ph. D. __________________________________________________________

Prof. Milton Assis Kanji, D.Sc.

__________________________________________________________ Prof. Franklin da Silva Antunes, D.Sc.

__________________________________________________________ Prof. Willy Alvarenga Lacerda, Ph. D.

__________________________________________________________ Prof. Maurício Ehrlich, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

JANEIRO DE 2006

GOMES DA SILVA, ALEXANDER MAGNO BORGES

Condicionantes Geológico-Geotécnicos de

Escavação Grampeada em Solo Residual de

Gnaisse [Rio de Janeiro] 2006

XIII, 126 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc.,

Engenharia Civil, 2006)

Dissertação - Universidade Federal do Rio

de Janeiro, COPPE

1. Mapeamento Geológico-Geotécnico

2. Escavação Grampeada

3. Solo Residual

I. COPPE/UFRJ II. Título ( série )

ii

Dedico este trabalho a

minha esposa Roberta

pelo amor e incentivo.

iii

AGRADECIMENTOS

No momento em que o presente trabalho chega à sua etapa final, não poderia

deixar de agradecer à pessoas e instituições que, de uma forma ou de outra, me

auxiliaram ou contribuiram em alguma fase do mesmo.

À Prof. Anna Laura Lopes da Silva Nunes, pela dedicação demonstrada, pela

competência e pelo incentivo nas horas difíceis, demonstrados ao longo da orientação

do trabalho. Meus sinceros agradecimentos pela amizade, paciência e apoio em todos

os momentos.

Ao Prof. Alberto Sampaio Ferraz Jardim Sayão, pela confiança depositada desde o

início, pelas críticas, pelo incentivo e pela amizade.

Ao Prof. Franklin da PUC-Rio, pela inestimável ajuda durante o curso. Muito

Obrigado.

A todos os professores que contribuíram para meu aprendizado e me fizeram

capaz de chegar até aqui.

Ao meu amigo Marcelo Aldaher Magalhães (Marcelinho), pelo companheirismo

durante o curso e pela ajuda durante os ensaios de campo e na exumação dos

grampos.

Aos amigos Thiago Proto, Alexandre Saré, Fernanda Springer e André Lima, da

PUC-Rio, pela amizade e pelo apoio durante todas as etapas por que passamos

durante a execução das obras. A vocês, meus sinceros agradecimentos.

Ao amigo Paulo Henrique Dias e à Empresa SEEL (Serviços Especiais de

Engenharia LTDA), por disponibilizar a área das obras para o mapeamento geológico-

geotécnico, fundamental para a realização desta pesquisa. Muito obrigado pelos

conselhos, pela ajuda financeira à pesquisa e pelo empréstimo da bússola.

Aos amigos Marcos, Rodrigo, Mariluce, Leonardo, Rosane, Tatiana, Marcelo Rios

e a todos do laboratório, pela amizade e pelo apoio durante todas as etapas por que

passamos durante o curso. A vocês meus sinceros agradecimentos.

iv

Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)

CONDICIONANTES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS DE ESCAVAÇÃO

GRAMPEADA EM SOLO RESIDUAL DE GNAISSE


Janeiro/2006

Orientadores: Anna Laura Lopes da Silva Nunes

Alberto Sampaio Ferraz Jardim Sayão

Programa: Engenharia Civil A técnica de solo grampeado vem sendo cada vez mais utilizada em obras de

estabilização de taludes. Este trabalho apresenta o mapeamento geológico-geotécnico

de duas escavações grampeadas em solo residual de gnaisse no Morro do Palácio,

Praia de Boa Viagem, município de Niterói/RJ. O mapeamento da área de estudo

considerou as características geométricas das descontinuidades, tais como,

orientação, persistência, abertura, grau de rugosidade e espaçamento. Foram

realizados ensaios de rampa (Tilt Test) no laboratório, para obtenção dos parâmetros

de resistência das juntas. Analisou-se também os tipos de solo do perfil de alteração

da escavação através dos boletins de perfuração de grampos, observando-se uma

grande variabilidade dos materiais. Foram coletadas amostras para a identificação dos

tipos de material e das espessuras das camadas ao longo do grampo. Dados de

sondagens e dos boletins de perfuração dos grampos foram utilizados para a

construção de mapas em três dimensões da área das obras de grampeamento.

Procurou-se comparar os dados de ensaios de arrancamento com as observações

posteriores na exumação dos grampos e com a geologia do local. A análise de

resultados de ensaios de arrancamento dos grampos executados ao longo da

escavação, além de algumas exumações, possibilitou confirmar a influência da

geologia e dos diferentes níveis de alteração de solo e rocha identificados nos mapas

tridimensionais construídos para a área de estudo.

v

Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)

GEOLOGICAL-GEOTECNICAL FACTORS OF A NAILED EXCAVATION IN

RESIDUAL GNEISSIC SOIL


January/2006

Advisors: Anna Laura Lopes da Silva Nunes


Department: Civil Engineering The use of the soil nailing technique has been frequently used in slope

stabilization projects. This thesis emphasizes the benefits of producing a 3D map of the

geological discontinuities in the slope of the Morro do Palácio, Praia da Boa Viagem,

district of Niterói, RJ. This was the site of a 40m high soil nailing program excavation in

gnaissic residual soil. For mapping the slope, the attitudes of the discontinuities and of

the slope face were measured at pre-defined intervals. A comphreensive research

program has been carried out at this site, including a series of pull-out tests and

subsequent exhumation of test nails. A comparison was made among local geological

features, the pull-out behavior and the visual characteristics of exhumed nails. The

research program also included a series of tilt tests for obtaining the residual strength

of specimens of rock joints. During the soil perforation for the nail installation, a large

variability of material types and thicknesses could be observed. Samples were

collected for soil classification and the of the layers along the nails. Individual nail

perforation profiles were produced for aiding in the construction of the three

dimensional map of the area. Analysis of the pull-out results (qs values) corroborates

the influence of the geology and of the different alteration levels related to the

heterogeneity of the lithologies found in that area. Materials with a low alteration

degree were noted to corresponded to large values of qs.

vi

SUMÁRIO 1 - INTRODUÇÃO........................................................................................................ 001

2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................. 004

2.1: Movimentos de Massa......................................................................... 004

2.1.1: Classificação dos Movimentos de massa................................ 006

2.2: Causas de Instabilização ................................................................... 015

2.2.1: Condicionantes Geológicos..................................................... 016

2.2.2: Condicionantes do Solo .......................................................... 020

2.2.3: Condicionantes Hidrológicos.................................................... 027

2.2.4: Condicionantes Relativos à Vegetação................................... 029

2.3: Técnicas de Estabilização.................................................................. 031

2.3.1: Controle de Águas Subsuperficiais.......................................... 031

2.3.2: Cortina Atirantada ................................................................... 032

2.3.3: Estruturas em solos reforçados com Geossintéticos............... 032

2.3.4: Terra Armada........................................................................... 033

2.3.5: Muros de Gravidade................................................................. 033

2.3.6: Solo Grampeado...................................................................... 034

2.4: Histórico de Casos............................................................................ 037

2.4.1: Casos Internacionais................................................................. 037

2.4.2: Casos Brasileiros...................................................................... 039

3 - ASPECTOS GEOLÓGICO-GEOMORFOLÓGICOS DA ÁREA DE ESTUDO 042

3.1: Geologia Regional............................................................................. 042

3.1.1: O Arcabouço Tectônico Regional do Sudeste Brasileiro......... 043

3.1.2: O Complexo Paraíba do Sul.................................................... 047

3.1.3: Tectônica do Complexo Paraíba do Sul................................... 053

3.1.4: Geomorfologia.......................................................................... 053

3.2: Propriedades Geotécnicas de Solos Residuais de Gnaisse........ 056

3.3: Características Específicas da Área .............................................. 058

3.3.1: Geologia Local......................................................................... 058

3.3.2: Geomorfologia do Local........................................................... 062

3.3.3: Caracterização Geotécnica...................................................... 063

4 – CONDICIONANTES DO TALUDE GRAMPEADO E MODELAGEM 3D.............. 067

4.1: Introdução......................................................................................... 067

vii

4.2: Mapeamento Geológico-Geotécnico............................................... 067

4.3: Perfis Geológico-Geotécnicos......................................................... 079

4.4: Modelos Geológico-Geotécnicos Tridimensionais....................... 081

4.5: Validação dos Modelos Geológico-Geotécnicos 3D..................... 100

5 - CONCLUSÕES E SUGESTÕES............................................................................ 110

5.1: Conclusões........................................................................................ 110

5.2: Sugestões para Pesquisas Futuras................................................ 111

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................... 113

viii

LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO 2:

Figura 2.1 - Tipologia dos escorregamentos significativos ocorridos no Estado do

Rio de Janeiro (adaptado de SILVA et al., 2001).........................................................015

Figura 2.2 - Contenção de talude do emboque de túnel (adaptado de ORTIGÃO et

al., 1993)...................................................................................................................... 034

Figura 2.3 - Fases de construção de uma parede de solo grampeado (adaptado de

CLOUTERRE, 1993)....................................................................................................036

Figura 2.4 – Exemplo de escavação estabilizada com técnica de solo grampeado.... 037

CAPÍTULO 3:

Figura 3.1 – Províncias Estruturais Brasileiras (SILVA et al., 2001)............................ 043

Figura 3.2 – Domínios Tectono-magmáticos do Estado do Rio de Janeiro e Áreas

adjacentes (SILVA et al., 2001)................................................................................... 046

Figura 3.3 – Detalhe do cupinzeiro na face do talude da obra Museu 02................... 060

Figura 3.4 – Detalhe do extravasamento de nata na face oposta do talude da obra

Museu 2....................................................................................................................... 061

Figura 3.5 – Observação visual-táctil do material recolhido durante as perfurações

(Foto: SRINGER, 2006)............................................................................................... 063

Figura 3.6 – Curva granulométrica da amostra de solo residual maduro do Museu

01 (SPRINGER, 2006)................................................................................................. 063

Figura 3.7 – Perfil de solo encontrado no talude da obra Museu 2 (Foto: PROTO

SILVA, 2005)................................................................................................................064

Figura 3.8 – Envoltórias de resistência de Mohr-Coulomb para os ensaios de

cisalhamento direto do solo do Museu 1 (adaptado de SPRINGER, 2006)................ 066

CAPÍTULO 4:

Figura 4.1 – Localização das obras Museu 1 e Museu 2 (Fotodo autor)..................... 068

Figura 4.2 – Mapa Geológico da área das obras Museu 1 e Museu 2, Niterói/RJ...... 070

Figura 4.3 - Cruzamento de fraturas subverticais com as fraturas suborizontais........ 071

ix

Figura 4.4 – Diagrama de pólos (a) e de rosetas (b) da família de fraturas F1........... 071

Figura 4.5 - Diagrama de pólos (a) e de rosetas (b) da família de fraturas F2............ 072



Figura 4.8 - Entrecruzamento das famílias de faturas das obras Museu 1 e 2............ 073

Figura 4.9 – Vista geral da área das obras Museu 1 e Museu 2 (Foto aérea –

Escala 1:8.000)........................................................................................................... 074

Figura 4.10 – Análise estrutural das falhas mapeadas na obra Museu 02.................. 075

Figura 4.11 - Equipamento de ensaio de rampa (Tilt Test).......................................... 076

Figura 4.12 – Vista lateral do equipamento (adaptado de AGUIAR, 2003)................. 076

Figura 4.13 – Ensaio de rampa na junta do bloco de granada-biotita gnaisse (Foto

do autor)...................................................................................................................... 077

Figura 4.14 – Localização dos perfis geológico-geotécnicos das Obras Museu 1 e

Museu 2....................................................................................................................... 082

Figura 4.15 – Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 1 – Seção M1-M1’............ 083

Figura 4.16 - Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção A-A’.................. 084

Figura 4.17 - Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção B-B’.................. 085

Figura 4.18 - Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção C-C’.................. 086

Figura 4.19 – Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção D-D’................. 087

Figura 4.20 - Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção E-E’.................. 088

Figura 4.21 – Localização dos modelos tridimensionais da obra Museu 1 (Foto do

autor)............................................................................................................................089

Figura 4.22 – Localização dos modelos tridimensionais da obra Museu 2 (Foto:

PROTO SILVA, 2005).................................................................................................. 090

Figura 4.23 – Modelo Geológico-Geotécnico 3D da Face C – Museu 1...................... 091

Figura 4.24 – Perfis Geológico-Geotécnicos longitudinais das colunas A e B de

grampos da Face C – Museu 1....................................................................................092

Figura 4.25 - Modelo Geológico-Geotécnico 3D da Face G – Museu ........................ 093

Figura 4.26 - Perfis Geológico-Geotécnicos longitudinais das colunas A e B de

grampos da Face G – Museu 1....................................................................................094

Figura 4.27 – Modelo Geológico-Geotécnico 3D do Talude 1 – Museu 2.................. 095

Figura 4.28 – Modelo Geológico-Geotécnico 3D do Talude 2 – Museu 2................... 096



Figura 4.31 – Perfil Geológico-Geotécnico longitudinal na seção de grampos

instrumentados – Museu 2...........................................................................................099

x

Figura 4.32 - Perfil Geológico-Geotécnico longitudinal na seção de grampos não

instrumentados – Museu 2.......................................................................................... 100

Figura 4.33 – Montagem do ensaio de arrancamento dos grampos (Foto do autor)... 101

Figura 4.34 - Curvas típicas de distribuição de carga ao longo do comprimento do

grampo (PROTO SILVA, 2005)................................................................................... 105

Figura 4.35 - Curvas carga-deslocamento dos grampos com fibra de polipropileno

da bateria 1 (MAGALHÃES, 2005).............................................................................. 105

Figura 4.36 - Curvas carga-deslocamento dos grampos com fibras de polipropileno


xi

LISTA DE TABELAS CAPÍTULO 2:

Tabela 2.1 - Classificação dos movimentos de encostas (VARNES, 1978)............... 008

Tabela 2.2 - Características dos principais grandes grupos de processos de

escorregamento (AUGUSTO FILHO, 1992)................................................................ 014

Tabela 2.3 - Descrições dos acidentes geotécnicos observados nas encostas do

município do Rio de Janeiro (GEORIO, 2000).............................................................015

Tabela 2.4 - Classificação dos escorregamentos quanto às condições de

amolgamento (GEORIO, 2000)....................................................................................015

Tabela 2.5 - Classificação dos escorregamentos quanto às condições de drenagem

(GEORIO, 2000).......................................................................................................... 016

Tabela 2.6 - Classificação dos escorregamentos quanto ao tipo de movimento

(GEORIO, 2000).......................................................................................................... 016

Tabela 2.7 - Agentes e causas dos escorregamentos (GUIDICINI e NIEBLE, 1976). 017

Tabela 2.8 - Fatores deflagradores dos movimentos de encosta (VARNES, 1978).... 018

Tabela 2.9 - Classificação de juntas em função da rugosidade e ângulos de atrito

(ROBERTS, 1977)....................................................................................................... 021

Tabela 2.10 - Propriedades de resistência ao corte dos maciços de solo e rochosos

(HOEK e BRAY,1977)................................................................................................. 021

Tabela 2.11 - Classificação da persistência de uma descontinuidade (ISMR, 1981).. 022

Tabela 2.12 - Classificação da abertura das descontinuidades (ISMR, 1981)............ 023

Tabela 2.13 - Classificação do espaçamento médio das descontinuidades (ISMR,

1981)............................................................................................................................ 023

Tabela 2.14 – Perfil de intemperismo para regiões tropicais ..................................... 026

Tabela 2.15 - Classificação de rochas quanto ao grau de intemperismo

(GEOLOGICAL SOCIETY, 1977)................................................................................ 027

Tabela 2.16 - Perfil de intemperismo em kinzigito da Avenida Niemeyer (GEORIO,

2000)............................................................................................................................ 029

Tabela 2.17 - Variação do microfraturamento do Kinzigito com a evolução do

intemperismo (MARQUES, 1998)................................................................................ 029

Tabela 2.18 - Principais mudanças mineralógicas do kinzigito com o avanço do

intemperismo (BARROSO et al., 1996)....................................................................... 030

xii

CAPÍTULO 3:

Tabela 3.1 – Mapa geológico de parte das cidades de Niterói e Rio de Janeiro

(adaptado de SILVA et al., 2001)................................................................................ 050

Tabela 3.2 - Resultado da condutividade hidráulica em solos residuais (MORAES et

al., 2002)...................................................................................................................... 057

Tabela 3.3 – Granulometria ao longo do grampo M1-19 (adaptado de SPRINGER,

2006)............................................................................................................................ 064

Tabela 3.4 – Granulometria ao longo do grampo M-20 (adaptado de SPRINGER,

2006)............................................................................................................................ 064

Tabela 3.5 – Resumo dos resultados dos ensaios de caracterização......................... 065

Tabela 3.6 – Resultados dos ensaios de cisalhamento direto em amostras do

Museu 2 (PROTO SILVA, 2005).................................................................................. 066

CAPÍTULO 4:

Tabela 4.1 - Resultados dos ensaios de rampa realizados em amostras das obras

Museu 1 e 2................................................................................................................. 078

Tabela 4.2 - Características das descontinuidades do talude.................................... 079

Tabela 4.3 – Sondagens na obra Museu 1.................................................................. 080


Tabela 4.5 - Etapas de executivas para a instalação dos grampos............................ 081

Tabela 4.6 - Resumo dos resultados de ensaios de arrancamento nas obras Museu

01 e Museu 02 (SPRINGER, 2005)............................................................................. 103

Tabela 4.7 - Resumo dos resultados de ensaios de arrancamento na obra Museu 2

(PROTO SILVA, 2005).................................................................................................

103

Tabela 4.8 - Resumo dos resultados dos ensaios de arrancamento na obra Museu

02 (MAGALHÃES, 2005)............................................................................................. 107

Tabela 4.9 – Perfil de intemperismo proposto para a área das obras Museu 1 e

Museu 2...................................................................................................................... 108

Tabela 4.10 - Exumação dos Grampos de Polipropileno na Obra Museu 2 (Fotos do

Autor)........................................................................................................................... 110

xiii

1

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO

Ocupações urbanas em encostas foram bastante comuns na Europa da Idade Média.

Neste período, a busca de sítios de implantação que propiciassem segurança, do

ponto de vista militar, valorizava, dentre outros, os topos de colinas ou de montanhas.

A partir destes locais estratégicos, a defesa era facilitada, a visão de eventuais

movimentos inimigos era completa e o acesso ficava dificultado aos invasores. Desde

o período colonial, o Brasil apresenta também inúmeras ocupações urbanas em

encostas. Herança da não distante Idade Média, a tradição de escolha de sítios

elevados, para implantação urbana, desembarcou com os portugueses.

No procedimento de investigação de estruturas geológicas dos maciços rochosos, a

meta principal é identificar e destacar as características que devem ser consideradas

no projeto de uma obra de engenharia civil. Na prática, quando um maciço rochoso

íntegro e homogêneo é encontrado, a principal preocupação deve recair sobre as

feições geológicas, ou descontinuidades. Estas representam linhas de fraqueza e de

percolação preferencial no interior das massas rochosas, ocasionada pelo

intemperismo diferencial.

Este trabalho tem como finalidade identificar os condicionantes geológico-geotécnicos

que podem interferir no desempenho de uma escavação grampeada em solo residual

de gnaisse. As investigações envolveram furos de sondagem, análise dos boletins de

perfuração para a instalação dos grampos, mapeamento e determinação das

características das descontinuidades, visando a construção de modelos geológico-

geotécnicos tridimensionais da área grampeada. Os modelos assim desenvolvidos

foram corroborados através da análise e comparação de resultados de ensaios de

rampa em laboratório, ensaios de arrancamento de grampos no campo e dados

relativos à exumação de alguns grampos ensaiados.

A área em estudo encontra-se no município de Niterói, Bairro da Boa Viagem. A

geologia é marcada pela grande diversidade de rochas dentro de uma estreita faixa de

terreno, causada por um sistema de falhamentos de direção NE-SW. Intercalam-se

gnaisses aluminosos granadíferos e kinzigíticos, quartzito e gnaisse calcissilicático,

além de veios de pegmatito, sobrepostos às rochas pré-cambrianas que formam o

embasamento da Baía da Guanabara. As rochas, na área do estudo, foram alteradas,

formando um espesso pacote de solo residual.

2

A área está inserida em uma unidade morfoestrutural representativa dos terrenos

colinosos de baixa amplitude de relevo, localizados a leste da Baía de Guanabara e

compreendidos entre as planícies costeiras e baixadas fluviomarinhas e a escarpa da

Serra do Mar. A área pesquisada sofreu retaludamento, utilizando-se da técnica de

solo grampeado para a contenção do talude.

Os mecanismos de instabilização de taludes dependem da geologia, das estruturas

presentes no solo/rocha, do nível de intemperismo, da geomorfologia e da presença

de água. Este trabalho tem como finalidade identificar os principais agentes

condicionantes que interferem no desempenho das escavações

grampeadas.executadas no talude de solo residual de gnaisse O trabalho inclui a

realização do mapeamento geológico das descontinuidades da área. Foram

determinadas características geométricas e estruturais, tais como, orientação,

persistência, espaçamento, abertura, grau de rugosidade e presença ou não de

material de preenchimento das juntas. Foram executados ensaios de rampa (tilt test)

para a determinação do ângulo de atrito, os quais foram comparados com os

resultados de ensaios de cisalhamento direto obtidos por outros pesquisadores na

mesma área.

O mapeamento do talude, permitiu a construção de mapas geológicos detalhados das

escavações grampeadas.

As informações dos boletins de perfuração para a instalação dos grampos no talude,

juntamente com a análise das características mineralógicas e texturais dos materiais

provenientes dos furos e os dados dos perfis de sondagem e das observações in situ

da geologia e do solo permitiram desenvolver mapas geológico-geotécnicos em três

dimensões da área de estudo. A comparação de resultados de ensaios de

arrancamento de grampos ao longo do talude e algumas exumações de grampos

ensaiados corroboram os componentes identificados nos mapas tridimensionais.

Na estruturação desta tese, o Capítulo 1 é o de introdução e o Capítulo 2 apresenta

uma revisão bibliográfica sobre os movimentos de massa e suas classificações, as

técnicas de estabilização mais utilizadas e alguns casos históricos referentes a

instabilização de encostas.

3

No Capítulo 3 são apresentados os aspectos geológico-geomorfológicos regionais e

da área do estudo, caracterizando as principais unidades geológicas e

geomorfológicas.

O Capítulo 4 apresenta a caracterização dos condicionantes geológico-geotécnicas do

talude grampeado, os dados de sondagens e boletins de perfuração dos grampos,

além dos resultados dos ensaios de rampa das juntas, ensaios de arrancamento e

exumação de grampos. São descritos os procedimentos utilizados para a construção

dos perfis, mapas e modelos geológico-geotécnicos tridimensionais da área de estudo.

Também reporta a corroboração das características dos modelos 3D com os

resultados de ensaios de arrancamento e exumação de grampos.

Finalmente no Capítulo 5 encontram-se as conclusões e sugestões para pesquisas

futuras.

4

CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Neste capítulo é apresentado um relato sobre os movimentos de massa, seus

conceitos, as classificações mais utilizadas, as causas da instabilização e técnicas de

estabilização, além de apresentar diversos casos de rupturas condicionados pelas

características geológicas, geomorfológicas e geotécnicas, ocorridos no cenário

mundial e no Brasil.

2.1 – MOVIMENTOS DE MASSA

A superfície do planeta Terra sofre constantes transformações, envolvendo tanto a

dinâmica natural como a antrópica que caracterizam a paisagem. Em escala

geológica, essas transformações sofrem influências dos processos naturais

associados aos movimentos epirogenéticos e orogenéticos. Esses processos podem

ser intensificados pelas atividades humanas.

Os movimentos de massa fazem parte da dinâmica da paisagem. Destacam-se como

um dos principais processos geomorfológicos responsáveis pela evolução do relevo,

sobretudo em áreas montanhosas. Remobilizam os materiais ao longo das encostas,

em direção às planícies, e promovem, juntamente com os processos erosivos, o recuo

das encostas e a formação de rampas coluviais. Entretanto, quando ocorrem em áreas

ocupadas, podem se tornar um problema, causando mortes e prejuízos materiais. A

classificação é complexa, pois pode haver uma grande variedade de materiais e

processos envolvidos. Devem ser levados em conta parâmetros como: velocidade e

geometria, mecanismo do movimento, características dos materiais, padrão e

quantidade de fluxo de água.

As análises de movimentos de massa consistem em identificar as causas e as

conseqüências dos processos condicionantes, no sentido de elaborar medidas

mitigadoras que contemplem a gênese e/ou evolução.

ANTOINE (1992) divide os movimentos de massa em movimentos preparatórios

(deflexão, subsidências e abatimento com dilatância) e movimentos verdadeiros

(desmoronamentos, escorregamentos propriamente ditos, escoamentos e movimentos

complexos ou generalizados), enfocando os mecanismos geológicos que influenciam

nos movimentos.

5

De acordo com FERNANDES et al. (2001), os movimentos de massas são

condicionados por uma complexa relação entre fatores geomorfológicos, com

destaque para morfologia e morfometria da encosta; fatores geológicos-geotécnicos,

englobando as características litoestruturais, fraturas subverticais e falhamentos

tectônicos; fatores hidrológico-climáticos, com ênfase sobre as poropressões positivas,

umidade do solo; fatores pedológicos, com destaque para as propriedades físicas,

morfológicas (densidade, porosidade, etc.) e hidráulicas do solo (condutividade

hidráulica saturada e não saturada); além do elemento humano, principal agente para

deflagração dos deslizamentos, devido à quebra do equilíbrio dinâmico entre os

condicionantes, acelerando a dinâmica dos processos.

O fator clima possivelmente constitui-se no principal condicionante para os

deslizamentos, devido ao aumento da saturação dos solos e a conseqüente perda de

estabilidade do maciço. FIORI (1995) afirma que os movimentos de massa são

fenômenos de modelagem da superfície terrestre estritamente ligados a condições

climáticas úmidas, ao intenso processo de intemperismo das rochas e à força

gravitacional.

Após os eventos chuvosos, o processo de infiltração efetua-se com a água chegando

à superfície do terreno, atravessando a vegetação direta ou indiretamente, e

penetrando no solo. A água continuará infiltrando até a capacidade de infiltração ser

atingida, isto é, até a total saturação do solo. A partir do instante em que todos os

poros existentes entre os grãos estiverem preenchidos, haverá a obstrução da entrada

de água, que passará a escoar superficialmente ou subsuperficialmente (COELHO

NETTO, 1994).

Os taludes ou encostas naturais são definidos como superfícies inclinadas de maciços

terrosos, rochosos ou mistos (solo e rocha), originados de processos geológicos e

geomorfológicos diversos. O termo encosta é mais empregado em estudos de caráter

regional. Talude de corte é entendido como um talude originado de escavações

antrópicas. Talude artificial refere-se ao declive de aterros construídos a partir de

materiais de diferentes granulometrias e origens, incluindo rejeitos industriais, urbanos

ou de mineração.

6

2.1.1 – CLASSIFICAÇÕES DE MOVIMENTO DE MASSA

Engenheiros e geólogos, preocupados com a identificação de deslizamentos e a

avaliação do risco, desenvolveram diversos sistemas de classificação descritivos.

A primeira classificação de ampla aceitação para movimentos de massa, e que serviu

de base para muitos trabalhos posteriores, foi proposta por SHARPE (1938), citado

por BLOOM (1991). Esta classificação teve por base os seguintes parâmetros:

velocidade do movimento, tipo de material (rocha ou solo) e quantidade de água e gelo

contidos na massa. Os movimentos são divididos em duas categorias principais: fluxos

ou corridas (flows) e escorregamentos (slides), sendo que estas categorias

subdividem-se em várias outras. Todas as propostas posteriores foram, de alguma

forma, influenciadas pelo trabalho pioneiro de Sharpe. Entre elas estão as

classificações elaboradas por VARNES (1958, 1975) e por HUTCHINSON (1968).

A proposta de VARNES (1958), que se refere somente aos movimentos mais rápidos,

inclui o modo de deformação como um novo parâmetro e apresenta maior refinamento

no que diz respeito aos tipos de materiais. Além disso, classifica alguns movimentos

como complexos (combinações de dois ou mais tipos), reconhecendo assim a

dificuldade em se estabelecer limites rígidos entre um tipo de movimento e outro.

HUTCHINSON (1968) também utiliza o modo de deformação como parâmetro e

procura englobar todos os tipos de materiais envolvidos. Sua classificação inclui o

rastejo (creep), os escorregamentos (landslides) e os movimentos ligados

especificamente ao congelamento e degelo da superfície. Segundo SELBY (1990),

esta é a classificação mais completa.

COATES (1977) considera escorregamento como uma categoria de movimento de

massa que engloba queda, escorregamento e escoamento, sem considerar o

fenômeno de rastejo. Já os trabalhos de VARNES (1958, 1978), GUIDICINI e NIEBLE

(1976), TURNES e SCHUSTER (1996) destacam-se na análise dos importantes

aspectos dos sistemas classificatórios de movimentos de massa.

De maneira geral, as classificações modernas baseiam-se na combinação dos

seguintes critérios básicos:

• Velocidade, direção e recorrência dos deslocamentos;

7

• Natureza do material instabilizado (solo, rocha, detritos e depósitos);

• Textura, estrutura e grau de saturação do maciço;

• Geometria das massas movimentadas;

• Tipo de deformação do movimento.

O movimento de massa admite diferentes classificações a partir das diferentes

características do movimento gravitacional do regolito. As principais características

são o tipo e a velocidade do movimento, a natureza do material envolvido e a

quantidade de água presente no material em movimento. De uma forma simplificada,

os movimentos gravitacionais do regolito associados a encostas podem ser assim

classificados:

(i) Rastejo (talus-creep, soil-creep, rock-creep) – é o movimento mais lento do regolito.

Dependendo do material em movimento, fala-se em rastejo de tálus, rastejo de solo ou

rastejo de rocha. A velocidade do rastejo, medida em milímetros por ano, é maior na

superfície e diminui gradualmente até zero com a profundidade;

(ii) Escorregamentos (landslides, rock-slide, debri-slide, slump) – as condições

essenciais para o escorregamento são a falta de estabilidade da frente das encostas e

a existência de superfícies de deslizamento. Tais condições ocasionam movimentos

rápidos e de curta duração, com velocidades medidas em metros por hora ou metros

por minuto, com planos de ruptura bem definidos entre o material deslizado e o não

movimentado;

(iii) Corridas de Massa (earth-flow, mud-flow, debris-flow) – se o solo e/ou o regolito, já

sujeitos ao rastejo, estão saturados de água, a massa encharcada poderá mover-se

encosta abaixo alguns centímetros ou decímetros por hora ou dia. A saturação da

massa de solo, causada por chuvas de intensidade elevada, pode leva-lá a comportar-

se como um fluido viscoso com deslocamentos rápidos (velocidades de metros por

segundo), ao longo das linhas de drenagem ou talvegue na forma de avalanches;

(iv) Quedas (rock fall, debris-fall) – são movimentos de blocos e fragmentos de rochas,

a partir de afloramentos verticais e salientes, em queda livre ou pelo salto e rolamento

ao longo de planos inclinados, com declividades altas, sem a presença de uma

superfície de deslizamento. Estes movimentos apresentam velocidades muito altas, da

ordem de metros por segundo.

8

VARNES (1978) e CRUDEN e VARNES (1996) propõem uma classificação onde

qualquer movimento de massa pode ser classificado e descrito pelo tipo de movimento

e pelo material (Tabela 2.1). Esta classificação tem sido adotada pela IAEG

(Associação Internacional de Geologia de Engenharia).

Tabela 2.1 - Classificação dos movimentos de encostas segundo VARNES (1978).

Tipo de material Solos Tipo de movimento Rocha Grosseiro Fino

Quedas de rocha de detritos de terra Tombamentos de rocha de detritos de terra

Escorregamentos Rotacionais

ou Translacionais

Abatimento de rocha ou de blocos rochosos

Abatimento de detritos ou

de blocos de detritos

Abatimento de terra ou

de blocos de terra

Expansões laterais de rocha de detritos de terra

de detritos de terra Corridas/escoamentos de rocha (rastejo) (Rastejo de solo)

Complexos: combinação de dois ou mais dos principais tipos de movimentos

CRUDEN (1990) define genericamente as instabilizações como escorregamentos, ou

movimentos de massa, rocha, solo e detritos, encosta abaixo.

LEROUEIL et al. (1996) propõem uma classificação para movimentos de taludes

utilizando parâmetros geomorfológicos e aspectos relacionados à mecânica dos solos

e das rochas. Para esses autores, o comportamento geomecânico dos materiais não

pode ser descrito adequadamente com apenas três tipos de classes de materiais,

como na classificação proposta por VARNES (1978), sendo necessárias nove classes

de materiais.

SUMMERFIELD (1997) dividiu os movimentos de massa em seis tipos: rastejo (creep),

corrida (flow), deslizamento (slide), espraiamento (heave), queda (fall) e subsidência.

É possível notar diferenças significativas entre as várias classificações analisadas. Isto

se deve, sobretudo à falta de um critério único. Cada autor atribui maior importância a

um determinado parâmetro, seja a velocidade, os materiais envolvidos ou o modo de

deformação. Entretanto, nota-se que alguns tipos genéricos de movimentos de massa

estão presentes na maior parte das classificações. São eles: o rastejo (creep), as

corridas (flows), os escorregamentos (slides) e as quedas de blocos (rockfalls).

9

Uma das normas americanas (CALIFORNIA ADMINISTRATIVE CODE, 1997)

descreve os fatores que afetam o potencial de deslizamento, de acordo com as

condições geológicas, as características de drenagem, o gradiente e a configuração

da encosta, além da remoção da vegetação. O objetivo desta norma é formular as

diretrizes para cada deslizamento, ou seja, cada categoria foi desenvolvida

principalmente pelas experiências de campo, sendo as recomendações feitas pelos

geólogos da Divisão de Minas e Geologia da Califórnia.

Segundo o CALIFORNIA ADMINISTRATIVE CODE (1997), a terminologia de

deslizamento de terra, descrita aqui, inclui os deslizamentos (translacional/rotacional),

os fluxos de terra, os deslizamentos de detritos e os fluxos de detritos. Muitos

deslizamentos são, na realidade, movimentos complexos, sujeitos a mais de um tipo

de processo.

As classificações brasileiras foram também influenciadas pelo trabalho de SHARPE

(1938). A primeira delas, elaborada por FREIRE em 1965, divide os movimentos em

escoamentos (rastejo e corridas), escorregamentos (rotacionais e translacionais),

subsidências e desabamentos (WOLLE, 1980). Esta proposta foi adaptada por

GUIDICINI e NIEBLE em 1976 e simplificada pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas

de São Paulo - IPT (1991).

Em função dos eventos chuvosos de 1966 e 1967 ocorridos na cidade do Rio de

Janeiro, BARATA (1969) considerou cinco tipos de movimentos de massa: queda,

rolamento, fluxo, escorregamentos e complexos.

COSTA NUNES (1969) classifica os movimentos como erosão lenta e rápida e

deslocamento de solo correspondendo a queda, escorregamentos e escoamentos.

AUGUSTO FILHO (1992) ajustou a classificação dos movimentos de VARNES (1978),

às características dos principais grupos de processos de escorregamento no Brasil

(Tabela 2.2).

A GEORIO (2000) estabeleceu uma classificação própria para um melhor ajuste às

descrições dos acidentes geotécnicos mais usuais nas encostas do Rio de Janeiro.

Esta classificação reuniu 13 tipos de acidentes geotécnicos, incluindo as rupturas de

estruturas de contenção, os processos erosivos superficiais e assoreamentos (Tabela

2.3).

10

Tabela 2.2 - Características dos principais grandes grupos de processos de escorregamento

(AUGUSTO FILHO, 1992). Processos Características do movimento, material e geometria

Rastejo ou fluência (creep)

Vários planos de deslocamento (internos); Velocidades de muito baixas (cm/ano) a baixas e decrescentes com a profundidade; Movimentos constantes, sazonais ou intermitentes; Solo, depósitos, rocha alterada/fraturada; Geometria indefinida.

Escorregamentos (slides)

Poucos planos de deslocamento (externos); Velocidades médias (m/h) a altas (m/s); Pequenos a grandes volumes de material; Geometria e materiais variáveis:

• Planares – solos pouco espessos, solos e rochas com um plano de fraqueza;

• Circulares - solos espessos homogêneos e rochas muito fraturadas;

• Cunha – solos e rochas com dois planos de fraqueza.

Quedas (falls)

Ausência de planos de deslocamento; Movimento tipo queda livre ou em plano inclinado; Rolamento de matacão e/ou tombamento; Velocidade muito alta (m/s); Material rochoso; Pequeno a médio volume; Geometria variável: lascas, placas, blocos, etc.

Corridas (flows)

Muitas superfícies de deslocamento (internas e externas à massa); Movimento semelhante ao de um líquido viscoso; Desenvolvimento ao longo das calhas naturais de drenagem (ou talvegue); Velocidade média a altas; Mobilização de solo, rocha, detritos e água; Grande volume de material; Extenso raio de alcance, mesmo em áreas planas.


município do Rio de Janeiro (GEORIO, 2000).

Tipos de Acidente Escorregamento de solo Escorregamento de solo/rocha Taludes de Corte Escorregamento de rocha

Ruptura de Aterro Escorregamento de solo Escorregamento de solo/rocha Encosta Natural Escorregamento de rocha

Queda/rolamento de blocos ou lascas rochosas Escorregamento de Tálus

Ruptura de estruturas de contenção Escorregamento de lixo/entulho

Corridas. Processos erosivos/assoreamento

11

Existem ainda outras classificações de escorregamentos: quanto às condições de

amolgamento do solo (Tabela 2.4), quanto às condições de drenagem (Tabela 2.5), ou

quanto à forma ou tipo do movimento (Tabela 2.6).

Tabela 2.4 - Classificação dos escorregamentos quanto às condições de amolgamento

(GEORIO, 2000).

Escorregamentos virgens Ocorrem em geral em material indeformado, com parâmetros de resistência associados à condição de pico da curva tensão-deformação

Escorregamentos reativados

Ocorrem com material amolgado, em superfícies preexistentes, que sofreram escorregamentos anteriores. A resistência do material tende para a condição residual

NUNES et al. (1979) dividiram os deslizamentos nas encostas cariocas em:

(i) Movimentos de lascas e blocos rochosos imersos em solo residual;

(ii) Movimentos envolvendo predominantemente solo residual com planos de

ruptura sobre superfícies de rocha;

(iii) Movimentos envolvendo rocha alterada e materiais coluvionares, devido a

chuvas excepcionais.

Tabela 2.5 - Classificação dos escorregamentos quanto às condições de drenagem (GEORIO,

2000).

Condições drenadas (longo prazo) Poropressão associada a fluxo permanente no material. Dissipação total das poropressões geradas pelo cisalhamento

Condições parcialmente drenadas (prazo intermediário)

Parte da poropressão gerada pelo cisalhamento é dissipada

Condições não drenadas (curto prazo) Materiais com baixo valor de coeficiente de adensamento. Geração de excessos de poropressão associados ao cisalhamento do material

A instabilização de encostas pode ser causada por eventos extremos, tais como

chuvas fortes ou prolongadas, terremotos, erupções vulcânicas e derretimento de

geleiras. Na maior parte dos casos, a chuva é o principal agente deflagrador do

movimento de massa.

12

Tabela 2.6 - Classificação dos escorregamentos quanto ao tipo de movimento (GEORIO, 2000).

1 – Quedas (falls): decorrentes da ação da gravidade, ocorrem com velocidades elevadas

2 – Tombamentos (toppling): rotação com basculamento de placas de material rochoso; causado pela ação da gravidade ou poropressão em fissuras

3.1.1 – Simples: uma superfície de ruptura, rasa ou profunda

3.1 – Rotacionais: em geral ocorrem com materiais homogêneos; massa instável é considerada rígida

3.1.2 – Sucessivos: mais de uma superfície de ruptura; podem ser progressivos ou retrogressivos

3.2 – Translacionais: superfície de ruptura plana, relacionada com zonas de fraqueza (falhas, contato solo/rocha, estratificação); movimento contínuo

3 – Escorregamentos (slides): movimentos com superfícies de ruptura bem definidas

3.3 – Compostas: ocorrem em taludes naturais de solos não homogêneos, com superfícies de ruptura não lineares

4.1 – Lentos (creep): também denominados fluência, ocorrem em materiais com comportamento plástico; movimentos contínuos sem superfície de ruptura definida, sob tensões totais constantes

4.1.1 – Rasos: profundidade da massa em movimento inferior a 5m 4.1.2 – Profundos: profundidade da massa em movimento superior a 5m 4.1.3 – Progressivos: movimentos com aceleração gradual com o tempo 4.1.4 – Pós-ruptura: a massa permanece em movimento após o escorregamento; movimentos usuais em tálus e materiais coluvionares

4 – Escoamentos (flows): movimentos contínuos de solos, rochas e/ou detritos com zona de ruptura bem definida; material com comportamento viscoso

4.2 – Rápidos (corridas): em forma de língua com espalhamento na base; usuais em taludes suaves; material com comportamento de fluido pouco viscoso e sob condições não drenadas

4.2.1 – Corridas de terra (flow slides): colapso de estruturas fofas de solos arenosos e siltosos, com acréscimo de poropressão devido a vibrações ou saturação 4.2.2 – Corrida de lama (mudflow): movimentos rápidos em solos moles sensitivos 4.2.3 – Corrida de detritos (debris flow): avalanches de grandes volumes de massas de blocos de rocha, solo e detritos vegetais

5 – Complexos: envolvem vários tipos de movimentos; comuns em encostas íngremes

- -

A deflagração pode também estar relacionada às condições que antecedem o evento

pluviométrico extremo. Há maior probabilidade de ocorrência de movimentos quando

um forte aguaceiro é precedido por um período de vários dias consecutivos de chuva,

que aumentam o grau de saturação do solo.

Os movimentos de massa estão também associados a fatores como estrutura

geológica, características dos materiais envolvidos, morfologia do terreno (declividade,

tipo de modelado e forma das encostas) e formas de uso da terra. A estrutura

geológica é regida pelas falhas, fraturas, bandamentos e foliações. A direção e o

13

mergulho destas estruturas condicionam o surgimento de descontinuidades mecânicas

e hidráulicas, as quais contribuem decisivamente na deflagração de movimentos. A

granulometria, porosidade, permeabilidade, resistência ao cisalhamento, entre outros,

determinam a estabilidade natural do maciço e também são responsáveis pelo

surgimento das descontinuidades.

A morfologia do terreno é um dos principais fatores que condicionam a ocorrência de

movimentos. A declividade favorece o deslocamento de massas de solo e blocos de

rocha ao longo das encostas pelo efeito da gravidade. Entretanto, nem sempre os

movimentos ocorrem nas áreas mais íngremes, devido às variações de tipo de

cobertura vegetal e ao fato dos terrenos mais íngremes geralmente serem constituídos

por afloramentos rochosos.

A forma das encostas é também um fator importante. Encostas retilíneas representam

as regiões de maior risco, por apresentarem uma declividade relativamente constante

ao longo de seu perfil, o que facilita o rápido deslocamento dos materiais superficiais.

Além disso, a forma das encostas atua indiretamente, gerando zonas de convergência

e divergência dos fluxos de água superficiais e subsuperficiais.

Segundo GUIDICINI e NIEBLE (1976), os agentes deflagradores da instabilização são

subdivididos em predisponentes e efetivos. Os agentes predisponentes são o conjunto

de condições geológicas, geométricas e ambientais do movimento de massa (Tabela

2.7).

Tabela 2.7 - Agentes e causas dos escorregamentos (GUIDICINI e NIEBLE, 1976).

Agentes Causas Efetivos Predisponentes Preparatórios Imediatos Internas Externas Intermediárias

Complexo geológico, complexo morfológico, complexo climato-hidrológico, gravidade, calor solar, tipo de vegetação

Pluviosidade, erosão pela água e vento, congelamento e degelo, variação da temperatura, dissolução química, ação de fontes e mananciais, oscilação do freático, antrópica

Chuvas intensas, fusão do gelo e neves, erosão, terremoto, ondas, vento ação do homem

Efeito das oscilações térmicas; redução dos parâmetros de resistência por intemperismo

Mudanças na geometria do sistema; efeitos de vibrações; mudanças naturais na inclinação das camadas

Elevação do nível piezométrico em massas homogêneas; elevação da coluna de água em descontinuidades; rebaixamento rápido do lençol freático; erosão subterrânea retrogressiva (piping); diminuição do efeito de coesão aparente

14

Os agentes efetivos são o conjunto de elementos diretamente responsáveis pelo

desencadeamento do movimento de massa. Os agentes efetivos são ainda

subdivididos em preparatórios e imediatos, considerando-se sua forma de atuação no

período que antecede à ruptura. As causas são definidas em internas, externas e

intermediárias, com relação ao talude.

VARNES (1978) discute os principais condicionantes e mecanismos de deflagração

dos escorregamentos, reconhecendo os fatores que aumentam as solicitações e os

que diminuem a resistência dos terrenos, com os respectivos fenômenos naturais e

antrópicos a que estão associados (Tabela 2.8).

Tabela 2.8 - Fatores deflagradores dos movimentos de encosta (VARNES, 1978). Ação Fatores Fenômenos naturais/antrópicos

Remoção de massa (lateral ou da base)

Erosão, escorregamentos Cortes Peso da água de chuva, neve, granizo Acúmulo natural de material

Sobrecarga Peso da vegetação Construção de estruturas, aterros

Solicitações dinâmicas Terremotos, ondas, vulcões Explosões, tráfego, sismos induzidos

Pressões laterais Água em trincas, congelamento, material expansivo

Aumento da solicitação

Características inerentes ao

material

Textura, estrutura, geometria

Características geomecânicas do material, estado de tensões iniciais

Mudanças ou fatores

variáveis

Mudanças nas características

do material

Intemperismo, redução da coesão ou do coeficiente de atrito Elevação do nível d’água

Redução da resistência

Outras causas

Enfraquecimento devido ao rastejo progressivo, ação das raízes de árvores e orifícios criados por animais

Em resumo, os principais condicionantes dos escorregamentos e processos correlatos

na dinâmica ambiental do sudeste brasileiro são:

(i) Características climáticas, com destaque para o regime pluviométrico;

(ii) Características e distribuição dos materiais que compõem o substrato das

encostas, abrangendo solos, rochas, depósitos e estruturas geológicas, tais

como xistosidade e fraturas;

(iii) Características geomorfológicas, com destaque para inclinação, amplitude e

forma do perfil das encostas (retilíneo, convexo e côncavo);

(iv) Regime das águas de superfície e subterrâneas;

15

(v) Características do uso e ocupação, incluindo cobertura vegetal e as diferentes

formas de intervenção antrópica das encostas, como cortes, aterros,

concentração de água pluvial e servida.

A Figura 2.1 mostra a tipologia dos escorregamentos mais significativos ocorridos no

Estado do Rio de Janeiro. Dentre os escorregamentos simples, o tipo de movimento

mais comum é representado pelos deslizamentos, sendo que a absoluta maioria deles,

são deslizamentos de solo residual (SILVA et al., 2001).

Figura 2.1 - Tipologia dos escorregamentos significativos ocorridos no Estado do Rio

de Janeiro (adaptado de SILVA et al., 2001).

2.2 – CAUSAS DE INSTABILIZAÇÃO

Os principais fatores que favorecem a instabilização de uma encosta são os

condicionantes geológicos, os tipos e as características do solo, águas superficiais e

subterrâneas e o tipo de vegetação.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Freq

üênc

ia (%

)

Queda de Rocha

Queda de Solo Residual

Deslizamento de Solo Residual

Deslizamento de Rocha

Deslizamento Tálus/Colúvio

Deslizamento de Aterro

Corridas Solo Residual

Corrida de Lixo

Complexos

Até 1996

1997

1998

1999

16

2.2.1 – CONDICIONANTES GEOLÓGICOS

A estabilidade de maciços rochosos depende, em grande parte, da presença de

descontinuidades nas rochas. As descontinuidades mais comuns, presentes em todas

os maciços rochosos, são representadas por juntas, falhas, contatos litológicos, planos

de acamamento, laminação, planos de foliação, zonas de cisalhamento, fendas de

tração, veios, diques, orientação espacial das descontinuidades e camadas, além das

foliações metamórficas. O produto resultante é um agregado descontínuo de blocos,

com formas geométricas irregulares, alternadas com zonas de rochas intemperizadas

em graus variáveis, e com propriedades físicas muito diferentes, quando comparadas

com a mesma massa de rocha intacta.

Uma descontinuidade é considerada como sendo um plano de fraqueza na rocha, por

meio da qual o material rochoso é estruturalmente descontínuo e apresenta uma

resistência ao cisalhamento reduzida, dependendo da espessura e da natureza do

preenchimento das descontinuidades. Em função disto, é necessário levar em conta

diversos fatores relativos às descontinuidades, tais como: abertura, espaçamento,

orientação, rugosidade, persistência, grau de alteração e presença de água.

A orientação espacial de cada descontinuidade é expressa em termos de direção e

mergulho. A influência da orientação de descontinuidades na resistência de um maciço

rochoso é bem evidenciada em deslizamentos de blocos de rocha em vertentes ou

taludes, ao longo de uma ou mais descontinuidades.

A rugosidade das paredes de uma descontinuidade é uma característica importante

que afeta a resistência ao cisalhamento, especialmente no caso de juntas não

preenchidas. A ondulação e a rugosidade foram definidas por DEERE et al. (1967)

como irregularidades de primeira e segunda ordens, respectivamente, com base em

suas magnitudes relativas. ROBERTS (1977) sugere correlações entre a rugosidade

dessas descontinuidades e os valores de ângulos de atrito, como indica a Tabela 2.9.

HOEK e BRAY (1977) classificam vinte e quatro grupos de valores das duas

propriedades de resistência ao cisalhamento dos maciços rochosos e de solo (coesão

e ângulo de atrito), descrevendo a respectiva composição e estrutura, de forma

compatível com os dados de observação de taludes, como mostra a Tabela 2.10.

17


(ROBERTS, 1977).

Ângulo de Atrito Classes de juntas Rugosidade Tensões normais

baixas (σ<20 kPa) Tensões normais altas

(σ >20 kPa)

1 Preenchimento argiloso Controlado pelo preenchimento

Controlado pelo preenchimento

2 Junta lisa 31o a 40º 29º a 30º 3 Junta pouco rugosa 38o a 47º 32º a 33º

4 Junta rugosa com degraus 40o a 50º 36º

5 Junto muito rugosa > 50º 42º


(HOEK e BRAY,1977).

Ø 1

(Res

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)

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Ø 3

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Ø 4

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iços

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roca

men

tos

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ocos

lim

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de

roch

a du

ra)

C6, Ø 1 C6, Ø 2 C6, Ø 3 C6, Ø 4

C6 (Maciços rochosos duros e não pertubados, sem descontinuidades importantes mergulhando dentro do talude).

C5, Ø 1 C5, Ø 2 C5, Ø 3 C5, Ø 4

C5 (Maciços rochosos duros e não pertubados, sem juntas mergulhando para dentro do talude).

C4, Ø 1 C4, Ø 2 C4, Ø 3 C4, Ø 4

C4 (Maciços rochosos não pertubados, com poucas juntas mergulhando para dentro do talude).

C3, Ø 1 C3, Ø 2 C3, Ø 3 C3, Ø 4

C3 (Maciços rochosos brandos ou rochas duras compartimentadas por detonações ou excesso de carregamento).

C2, Ø 1 C2, Ø 2 C2, Ø 3 C2, Ø 4 C2 (Rocha branda alterada ou descontinuidades em rocha dura)

C1, Ø 1 C1, Ø 2 C1, Ø 3 C1, Ø 4 C1 (Solos argilosos e arenosos)

0 15 25 35 50

Coe

são

(kPa

)

40

1

00

200

300

400

Ângulo de atrito (graus)

18

As Tabelas 2.9 e 2.10 permitem comparar e validar os valores de c e Ø obtidos para

taludes em solo e em rocha e servem para estimar os parâmetros de resistência de

maciços pouco conhecidos, ou para análises de estabilidade expeditas.

A persistência de uma descontinuidade corresponde à sua extensão ou comprimento,

tendo influência na resistência ao cisalhamento dos maciços rochosos. O

comprimento médio de um sistema (ou família) de descontinuidades pode ser descrito

conforme a Tabela 2.11.

Tabela 2.11 - Classificação da persistência de uma descontinuidade (ISMR, 1981).

Classe Comprimento Persistência muito pequena < 1,0 m Persistência pequena 1,0 – 3,0 m Persistência média 3,0 – 10,0 m Persistência grande 10,0 – 20,0 m Persistência muito grande > 20,0 m

As aberturas das juntas são expressas em termos da distância média do afastamento

dos blocos adjacentes ou do espaço entre as paredes das juntas. As juntas podem ser

abertas ou fechadas, preenchidas ou não. Nas juntas abertas, pode ocorrer

percolação de água, alteração e preenchimento, com profunda influência na

resistência ao cisalhamento do maciço rochoso.

A caracterização do preenchimento deve considerar, além da espessura, a descrição

da natureza e de seus constituintes, granulometria, mineralogia, textura, cor, e outras

informações importantes. O material de preenchimento pode ser argila, silte, areia, ou

material mais grosseiro, resultante de fragmentação ao longo do plano de ruptura.

Porém, em geral, apresentam baixa resistência ao cisalhamento, com ângulos de atrito

da ordem de 8 a 15º. A abertura e/ou espessura do preenchimento médio das

descontinuidades podem ser classificadas segundo a Tabela 2.12.

Segundo FIORI et al. (2001), o espaçamento ou freqüência das descontinuidades é

determinado em termos de distância entre as descontinuidades, sendo as distâncias

tomadas geralmente ao longo de linhas de varredura. A freqüência das

descontinuidades afeta a qualidade ou resistência do maciço rochoso como um todo,

ou seja, maciços com espaçamento muito pequeno adquirem um comportamento mais

próximo ao de materiais granulares (enrocamento). Por outro lado, quando o

espaçamento é grande, o comportamento do maciço rochoso é fortemente

influenciado pelas propriedades da rocha intacta.

19

Tabela 2.12 - Classificação da abertura das descontinuidades (ISMR, 1981).

Classe Abertura Grupo Muito estreita < 0,1 mm Estreita 0,1 – 0,25 mm Parcialmente estreita 0,25 – 0,5 mm

Feições fechadas

Aberta 0,5 – 2,5 mm Moderadamente aberta 2,5 mm – 10 mm Larga > 10 mm

Feições entreabertas

Muito larga 1 – 10 cm Extremamente larga 10 – 100 cm Cavernosa > 1m

Feições abertas

O espaçamento das descontinuidades tem grande influência na permeabilidade do

maciço rochoso e nas características da percolação. Geralmente, a condutividade

hidráulica de um sistema de descontinuidades é inversamente proporcional ao

espaçamento. O espaçamento das descontinuidades não é constante por toda a

extensão do maciço rochoso e, sim, irregular ou aleatório, podendo apresentar uma

distribuição em agrupamento.

LANA (2000) afirma que famílias de baixa freqüência podem definir mecanismos de

ruptura localizados, ou seja, até mesmo as descontinuidades aleatórias podem formar

blocos potencialmente instáveis em taludes. A Tabela 2.13 apresenta uma

classificação descritiva do espaçamento médio entre as descontinuidades proposta

pela ISMR (1981)

Tabela 2.13 - Classificação do espaçamento médio das descontinuidades (ISMR, 1981).

Classe Espaçamento (mm) Extremamente pequeno < 20 Muito pequeno 20 – 60 Pequeno 60 – 200 Moderado 200 – 600 Grande 600 – 2000 Muito grande 2000 – 6000 Extremamente grande > 6000

FLINN (1958) definiu a presença da orientação preferencial das atitudes dos pólos, a

partir da comparação entre diagramas de densidade de pólos e modelos de diagramas

aleatórios de pólos, utilizando testes de hipóteses. MAHTAB et al. (1972) apresentam

método de definição das famílias de descontinuidades, onde o critério utilizado para

identificar as famílias é baseado na distribuição de Poisson.

20

GROSSMANN (1988) apresenta um método de classificação das descontinuidades

em famílias, baseado no conceito da distância angular entre as superfícies das

descontinuidades. Essa distância define se as descontinuidades pertencem à mesma

família e é baseada também na distribuição de Poisson. O método admite que a

distância angular é função do número de atitudes de descontinuidades medidas,

podendo ser muito pequeno e gerar um grande número de famílias.

2.2.2 – CONDICIONANTES DO SOLO

Com o advento da Pedologia, ciência fundamentada inicialmente na Rússia por

DOKUCHAIEV em 1880, o solo deixou de ser considerado como um corpo inerte, que

reflete unicamente a composição da rocha que o originou, para ser identificado como

um material que evoluiu no tempo, por meio da alteração das rochas e de processos pedogenéticos, comandados por agentes físicos, químicos e biológicos (ANTUNES e

SALOMÃO, 1998).

O solo foi definido por JOFF em 1949 (ROSE et al., 1979), como um corpo natural de

constituintes orgânicos e minerais, diferenciados em horizontes de espessuras

variáveis, que diferem entre si na morfologia, composição física, propriedades e

composição química e características biológicas. Os solos são organizados em

camadas que diferem entre si, e também do material original, tanto nas propriedades

quanto na composição. As camadas individuais são denominadas horizontes de solo e

sua espessura pode variar desde centímetros até metros. O conjunto desses

horizontes constitui o perfil de solo.

Segundo ANTUNES e SALOMÃO (1998), dependendo dos objetivos e do enfoque

científico, tem-se interpretado o solo de maneiras diversas como um produto do

intemperismo físico e químico das rochas (Geologia); como um material escavável,

que perde sua resistência quando em contato com a água (Engenharia Civil); ou como

uma camada superficial de terra arável, possuidora de vida microbiana (Agronomia).

Nos problemas de engenharia, as rochas de resistência muito baixa que se

apresentam muito intemperizadas, são tratadas como solo, para efeito da

caracterização física e da obtenção dos parâmetros de resistência. Para efeitos de

engenharia, TERZAGHI e PECK (1962), definem o solo como agregado natural de

grãos minerais que podem ser separados por meios suaves, tais como a agitação em

água.

21

Estudos sobre solos constatam que sua origem e evolução sofrem a influência de

cinco fatores:

(i) Clima, condicionando principalmente a ação da água da chuva e temperatura;

(ii) Materiais de origem, condicionando a circulação interna da água e a

composição e conteúdo mineral;

(iii) Organismos, vegetais e animais, interferindo no microclima, formando

elementos orgânicos e minerais, e modificando as características físicas e

químicas;

(iv) Relevo, interferindo na dinâmica da água, no microclima e nos processos de

erosão e sedimentação;

(v) Tempo, transcorrido sob ação dos demais fatores.

O principal perfil de intemperismo, reconhecido pela literatura internacional e utilizado

para rochas graníticas e gnáissicas, é o de DEERE e PATTON (1971). O perfil

completo de intemperização de um granito ou gnaisse apresenta, de um modo geral,

três zonas principais:

(i) Solos residuais (zona I) – nesta zona distinguem-se duas subdivisões. Uma

camada superior (solo residual maduro – zona IA), mais antiga e em elevado

estado de intemperização, não apresentando vestígios da rocha de origem.

Abaixo desta camada, há uma zona de solo, com grau de intemperização

menor, que ainda mantém as estruturas da rocha original (solo residual jovem –

zona IB);

(ii) Rocha alterada (zona II) – esta zona pode ser subdividida, embora com limites

não bem definidos, em uma zona superior, de rocha muito alterada, e outra

inferior de rocha pouco alterada;

(iii) Rocha sã.

Ainda, segundo Derre e Patton, a seqüência de camadas de baixa permeabilidade

(IA), e de média a alta permeabilidade (IIB), possibilita o desenvolvimento de um lençol

artesiano na zona de solo residual jovem, sendo este um aspecto importante na

instabilidade dos taludes residuais.

No Brasil, nas últimas décadas, as pesquisas sobre intemperismo resultaram em um

perfil de intemperismo típico para regiões tropicais (VAZ, 1996), bastante utilizado para

22

vários tipos de rocha e de clima, assim como o proposto por WOLLE em 1985 (Tabela

2.14).

A alteração das rochas ocorre através dos intemperismos físico (desagregação) e

químico (decomposição) das rochas. Em países de clima tropical e úmido, a

decomposição é predominante, desenvolvendo pacotes espessos de solos residuais.

Os solos residuais jovens, apesar da decomposição, exibem relíquias preservadas das

descontinuidades herdadas da rocha de origem.

Tabela 2.14 – Perfil de intemperismo para regiões tropicais .

VAZ, 1996

Classificação Classes Comportamento Processos Perfil de intemperismo

WOLLE, 1985

Solo vegetal

(SV) Solo Superficial

Solo eluvial (SE)

S1 Homogêneo isotrópico Pedológicos

Solo Maduro

SO

LO R

ES

IDU

AL

Solo de alteração saprolito

(SAS)

S2 Heterogêneo anisotrópico Solo Saprolítico

Rocha alterada

mole (RAM)

R3

IntemperismoQuímico

Saprolito

Rocha alterada

dura (RAD)

R2 IntemperismoFísico Rocha Alterada

RO

CH

A

Rocha sã

(RS) R1

Dependente do Tipo de rocha

Incipientes ou

ausentes

Rocha Sã

O material proveniente da desagregação da rocha poderá permanecer no local em que

se desenvolveu, ou ser transportado para outra posição. Assim, pode-se identificar a

existência de duas grandes categorias de substrato pedogenético:

23

(i) Residual ou autóctone, formado no local, diretamente da desagregação da

rocha subjacente ao perfil do solo;

(ii) Transportado ou alóctone que, dependendo do agente responsável pelo

transporte, pode receber as seguintes denominações:

Coluvionar: ação da gravidade;

Aluvionar: ação de águas correntes;

Glacial: ação de geleiras;

Eólico: ação do vento.

Portanto, estas denominações, quando aplicadas ao substrato pedogenético, são

apropriadas apenas para se referirem à formação e disposição dos materiais

originários. No entanto, alguns autores, também as aplicam aos solos que se

desenvolveram por intemperismo, a partir desses depósitos (por exemplo: solos

glaciais, aluviais, eólicos ou residuais).

A alteração compreende também mudanças na composição química ou mineralógica

de uma rocha, produzidas pela ação de fluidos hidrotermais. Uma forma típica desse

tipo de alteração é a caulinização ou mineralização. Uma classificação descritiva do

grau de intemperismo ou da alteração do material rochoso é proposta na Tabela 2.15.

Tabela 2.15 - Classificação de rochas quanto ao grau de intemperismo (GEOLOGICAL

SOCIETY, 1977).

Classe Descrição Grau Rocha fresca ou sã Sem evidências de material de alteração IA

Rocha muito pouco alterada Descoloramento ao longo das maiores superfícies de descontinuidades

IB

Rocha pouco alterada

Descoloramento indicando alteração da rocha e das descontinuidades. Todas as rochas podem estar um pouco enfraquecidas em relação em relação ao estado fresco

II

Rocha moderadamente alterada

Menos da metade da rocha apresenta-se decomposta, formando solo. Rocha fresca ou descolorida ocorre sob a forma de corpos relativamente contínuos ou em blocos

III

Rocha muito alterada

Mais da metade da rocha apresenta-se decomposta, formando solo. Rocha fresca ou descolorida ocorre sob a forma de corpos relativamente contínuos ou em blocos

IV

Rocha completamente alterada

Toda a rocha é decomposta. A estrutura da rocha original ainda está presente em grande parte

V

Solo residual Toda a rocha é convertida em solo. A estrutura e a textura da rocha original estão destruídas. O solo não sofreu transporte significativo

VI

24

Segundo VARGAS (1971), a principal característica de um solo tropical é a

heterogeneidade, tanto a nível estrutural quanto mineralógico. Por isso, a definição de

parâmetros a serem utilizados em projetos geotécnicos, que sejam representativos

dos materiais que compõem o maciço, nem sempre é uma tarefa simples,

especialmente quando estes parâmetros dizem respeito à resistência.

A Tabela 2.16 apresenta um típico exemplo de perfil de intemperismo do kinzigito,

localizado na Avenida Niemeyer, Rio de Janeiro (GEORIO, 2000). Estes perfis de

alteração demonstram que a ação intempérica produz materiais extremamente

diferentes, mesmo para rochas idênticas, em função da localização na encosta, do

estágio de alteração e das descontinuidades estruturais. Estes fatores influenciam a

circulação da água em subsuperfície e, conseqüentemente, o avanço da frente de

alteração em profundidade. A variação do microfraturamento ao longo do perfil de

alteração do kinzigito é muito importante. Verifica-se uma variação gradativa das

fraturas ao longo do perfil de alteração do kinzigito, aliada a um aumento da abertura e

da oxidação das fissuras.

Tabela 2.16 - Perfil de intemperismo em kinzigito da Avenida Niemeyer (GEORIO, 2000)

Nível de alteração Nível de alteração correspondente

Espessura (m) Características principais

R0 Nível I 10,0

Formado por quartzo, feldspato potássico (microclina) e plagioclásio (oligoclásio), biotita (de sã a levemente alterada), granada, muscovita, sillimanita, óxidos e hidróxidos de ferro, pirita, hematita, zircão, cordierita e epidoto. Fraturas preenchidas por argilominerais e óxidos de ferro. Aspecto são em amostras de mão. Em lâmina notam-se evidências de alteração incipiente

R1 Nível II 2,0

Formado por quartzo, biotita sã e alterada (com sinais de esfoliação), microclina, anortita subordinada, sillimanita, ilmenita, magnetita, hematita, pirita, zircão e argilominerais. Cordierita totalmente alterada para argilomineral. Aumento da porosidade produzida por fraturamento

R2 Nível III 2,0

Amostra cinza amarelada, com grande concentração de óxidos de ferro e manganês. Biotita sã e alterada (com sinais de esfoliação e preenchimento das lamelas por argilominerais)

R3 Nível IV 6,0

Amostra friável, cor avermelhada, composta por quartzo, óxido de ferro e alumínio, feldspato (em menor quantidade e tamanho, principalmente nas bordas de fraturas) e biotita. Estrutura de rocha ainda preservada

SP (1 a 4) Nível V 30,0 Solos residuais

25

Nem todos as classes de intemperismo são necessariamente encontradas em um

mesmo maciço rochoso, pois são geralmente relacionadas à porosidade e à presença

de descontinuidades abertas na rocha (FIORI et al., 2001).

MARQUES (1998) afirma que não há um perfil de intemperismo para o biotita gnaisse

e para o kinzigito, mas sim uma “zona de alteração” controlada pela presença de

estruturas geológicas, por onde percolam as águas de subsuperfície, que determinam

a distribuição espacial dos níveis de alteração identificados para estas rochas. Ainda,

segundo Marques, essas transformações têm grande influência no comportamento

geotécnico da rocha ao longo de perfis de alteração (Tabela 2.17). A espessura de um

perfil de solo residual depende da intensidade dos processos associados ao

intemperismo. Portanto, fatores relacionados ao clima (rocha matriz, topografia e

tempo transcorrido) são os principais responsáveis pelo desenvolvimento do perfil.


intemperismo (MARQUES, 1998). Nível de alteração Características

Nível I Fraturas intragranulares mais comuns, com fraturas trans e intergranulares subordinadas, pouco oxidadas e pouco abertas.

Nível II Fraturas trans e intergranulares mais comuns com intergranulares subordinadas, oxidadas e pouco abertas.

Nível II Fraturas trans e intergranulares mais comuns com intergranulares subordinadas, oxidadas e pouco abertas.

Nível IV Fraturas intra, inter e transgranulares igualmente presentes, bastante oxidadas.

Nível V Fraturas inter e transgranulares são as mais comuns, com aberturas de até 2,0 mm.

Segundo MOREIRA (1974), nos solos residuais, a variação singular do grau de

intemperismo, devido à profundidade e as estruturas da rocha original, conduz a

variações, em todas as direções, das propriedades geotécnicas do solo. Ao longo do

perfil do solo, podem-se distinguir zonas com diferentes graus de intemperismo e,

portanto, com diferentes propriedades.

BARROSO et al. (1996) apresentam as principais mudanças mineralógicas ocorridas

com os gnaisses da série superior (kinzigito) com o avanço do intemperismo (Tabela

2.18).

26


intemperismo (BARROSO et al., 1996). Nível de alteração Características

Nível I Os minerais mantêm o brilho, a cor e a dureza originais. Não é possível arrancar grãos da matriz da rocha. Para quebrá-la são necessários vários golpes com o martelo.

Nível II A rocha apresenta sinais de alteração incipiente. Alguns feldspatos apresentam perda de brilho. As biotitas e granadas aparecem algo oxidadas. Este estágio apresenta fraturas pouco oxidadas, em direções variadas.

Nível III

Os feldspatos apresentam-se superficialmente argilizados, e é possível riscá-los através do canivete com relativa facilidade. As biotitas e granadas apresentam-se com oxidação acentuada. É possível a retirada de vários grãos da matriz e escavá-las localmente com o auxílio do canivete. A matriz apresenta-se levemente oxidada.

Nível IV

A argilização dos feldspatos é tão intensa que confere uma grande friabilidade à matriz da rocha. É possível a retirada de grãos da matriz sem dificuldade. Algumas porções da rocha podem ser escavadas com as mãos. Contudo, há também porções não escarificáveis devido à ocorrência de cimentação por óxido de ferro, oriundo da intemperização das biotitas e granadas.

Nas regiões tropicais, estes fatores encontram-se otimizados, pois temperaturas

elevadas, associadas a chuvas intensas, favorecem o intemperismo químico

(BARATA,1981). Como conseqüência, é comum encontrar perfis de solos residuais

profundos nestas regiões, podendo alcançar espessuras da ordem de 100 metros de

espessura. Os taludes em solos residuais rompem geralmente ao longo de feições

geológicas herdadas da rocha matriz. Observa-se que as análises de estabilidade,

com base em parâmetros de laboratório, e sem incluir as referidas feições, podem

indicar que o talude seja estável.

Não existe uma terminologia universalmente aceita para descrever as várias classes

de solos residuais. Termos como “solo saprolítico”; “saprolito” ou “solo residual jovem”

são, muitas vezes, utilizados para descrever o mesmo material. Outras vezes, termos

como “solos residuais tropicais” são estendidos a materiais com características

nitidamente diferentes, tais como solo laterítico, residual maduro e solo saprolítico.

A mineralogia do perfil será função do tipo de rocha matriz e do grau de intemperismo.

Na fração grossa, predominam quartzo, feldspato e as micas como os minerais mais

comuns. Na fração argila, o argilomineral predominante é a caolinita e óxidos,

especialmente nas camadas superficiais. Algumas rochas podem conter minerais

argílicos expansivos, que persistirão nas camadas menos desenvolvidas do solo

27

(residual jovem), podendo provocar expansão quando o solo é submetido ao alívio de

tensão e umedecimento.

Em gnaisses, os horizontes de solo residual jovem tendem a ser não plásticos.

Todavia, os solos micáceos, com pouca quantidade de argila, podem apresentar

plasticidade, induzindo um “índice de atividade”, fictício. A resistência ao cisalhamento

de um perfil de solo, obtida de ensaios de cisalhamento direto inundados, apresenta

uma tendência de aumento com a profundidade, à medida que o índice de vazios

diminui (SOUZA NETO et al., 2001).

2.2.3 – CONDICIONANTES HIDROLÓGICOS

As águas superficiais, formadas pelo conjunto de rios, lagoas, gelo e neve,

representam apenas 0,0002% do volume de água do planeta (UEHARA et al., 1998).

É importante ressaltar que as águas de superfície realizam o trabalho mais intenso de

desgaste das formas de relevo, além dos trabalhos de transporte e deposição de

sedimentos, originando deltas, planícies aluviais, etc.

A solução de problemas de engenharia, que envolvem o comportamento das águas

superficiais, pode ter maior eficiência quando se leva em conta a Geologia de

Engenharia. Não se pode deixar de contemplar os fatores antrópicos que alteram

significativamente o comportamento das águas superficiais, através da análise das

diversas formas de uso do solo e das condições de infiltração e de escoamento.

GUIDICINI e IWASA (1977), observaram que os deslizamentos na região Sudeste do

Brasil, onde chuvas pesadas resultantes de frentes frias polares, geralmente ocorrem

após eventos de intensidade que varia entre 12% e 18% de chuva anual. Se a

intensidade ultrapassar 20%, resulta em eventos catastróficos.

Em taludes de Hong Kong, BRAND et al. (1982) sugeriu que intensidades de chuva

acima de 70 mm/hora podem ativar deslizamentos. O aumento das conseqüências de

um deslizamento é uma função direta do aumento da intensidade e da duração da

chuva.

A água subterrânea também tem uma influência significativa na estabilidade dos

taludes. Seu efeito mais importante está, sem dúvida, no aumento da poropressão do

maciço rochoso, levando à redução dos níveis de pressão efetiva. A força que a água

28

exerce durante o escoamento pode causar instabilidade, alterando a resistência e a

deformabilidade dos maciços. Taludes naturais ou escavados podem ter a estabilidade

comprometida pela força de percolação da água em função de gradientes elevados.

As pressões da água subterrânea são em geral o fator principal em problemas de

estabilidade de taludes. A compreensão do papel da água subterrânea é, portanto

uma exigência essencial para qualquer geometria de talude (HOEK e BRAY, 1981;

BROWN, 1982). O monitoramento das pressões da água subterrânea por meio de

piezômetros é uma forma segura de estabelecer a contribuição da água subterrânea e

para conferir efetivamente as medidas de drenagem (BROWN, 1982).

TERZAGHI (1950) afirma que a água que percola no interior de um talude exerce, em

virtude de sua viscosidade, uma pressão sobre as partículas de solo, conhecida como

pressão de percolação. Esta pressão atua na direção do fluxo e sua intensidade

cresce proporcionalmente influenciando à velocidade de percolação. A presença de

água pode reduzir a resistência das rochas intactas, bem como das descontinuidades

causadas por processos de alteração, saturação e erosão do material de

preenchimento.

Em resumo, a pressão da água pode agir no sentido de desestabilizar as vertentes ao

reduzir as forças resistentes aos escorregamentos e ao aumentar as forças

desencadeadoras do movimento.

LACERDA (1989) afirma que o surgimento de poropressões elevadas em uma

camada de solo, em ciclos anuais ou semestrais, quando da ocorrência de chuvas

intensas, pode provocar a ruptura por fadiga. Após vários períodos de chuva, a

envoltória de resistência inicial do solo tende para uma envoltória de resistência

reduzida. O número de ciclos necessários para atingir a ruptura será tanto menor

quanto mais propenso for o solo à fadiga.

Segundo FIORI et al. (2001), existem dois extremos no comportamento da água

subterrânea nos maciços, um ocorrendo em solos porosos, conglomerados ou em

rochas intensamente fraturadas, e o outro extremo, em maciços rochosos muito pouco

fraturados. No maciço rochoso, com famílias de descontinuidades numerosas e muito

pouco espaçadas, a água comporta-se como em solos porosos. O grau de

conectividade entre os vazios é elevado e as variações do nível freático são graduais,

ocorrendo somente em grandes áreas. Por outro lado, em maciços rochosos pouco

29

fraturados, com poucas famílias de descontinuidades e, especialmente, onde o

espaçamento das descontinuidades é grande, a pressão da água varia

consideravelmente de uma descontinuidade a outra ou de local para local. Os níveis

freáticos erráticos podem surgir onde diques, falhas ou camadas com ângulo de

mergulho elevado atuam como aquicludes (barreiras geológicas). A percolação de

água por meio dos maciços rochosos resulta do fluxo através das descontinuidades.

Detalhes geológicos aparentemente pouco significativos podem ter efeitos apreciáveis

sobre a distribuição de pressões da água nas descontinuidades e, conseqüentemente,

sobre a estabilidade do talude (PATTON e DEERE, 1971). A determinação do nível do

lençol freático, do caminho preferencial de percolação e da pressão da água, pelo

menos de forma aproximada pode prever problemas de estabilidade ou dificuldades na

construção.

Segundo BARROSO e BARROSO (1996), o comportamento hidrogeológico nas

regiões de vertentes é bastante variável e de difícil definição, em função da variação

da geometria das encostas, da diversidade de situações geológicas existentes (capas

de colúvio sobre rocha, solo residual sobre rocha, depósito de tálus, maciço rochoso

fraturado e com diferentes morfologias de perfis de alteração) e da intervenção

antrópica (impermeabilização da superfície do terreno e retirada da vegetação).

2.2.4 – CONDICIONANTES REALATIVOS À VEGETAÇÃO

A vegetação é um dos fatores que contribuem para a evolução natural das encostas

ao longo do tempo geológico. A cobertura vegetal tanto pode ser natural (primitiva ou

secundária) quanto artificial. Em todos os casos, a cobertura exerce uma ação, maior

ou menor, de proteção contra as intempéries. PRANDINI et al. (1982) admitem que o

escoamento superficial seja, de fato, desprezível nas condições de florestas densas e

que a cobertura vegetal também dificulta a penetração profunda da água no maciço.

GRAY et al. (1982) assinalam que, em relação à cobertura vegetal, são atribuídos

efeitos favoráveis e desfavoráveis quanto à estabilidade das encostas. A longo prazo,

a retirada da cobertura vegetal é indiscutivelmente um fator importante de

instabilização.

No Rio de Janeiro, PENHA (1988) considera que a cobertura florestal atua também

como um agente limitador das áreas afetadas por escorregamentos, através do efeito

30

frenador e dissipador de energia das massas deslocadas, restringindo as áreas

afetadas e minimizando os danos em terrenos situados a jusante. As encostas sofrem,

com freqüência, escorregamentos. O fato é conseqüência da própria dinâmica de

evolução das encostas, onde massas de solo avolumam-se continuamente devido à

ação do intemperismo sobre as rochas, atingindo espessuras críticas para a

estabilidade. As florestas desempenham importante papel na proteção do solo e o

desmatamento ou abertura de clareiras pode promover, não só a erosão, mas também

escorregamentos.

O desmatamento é um tipo de uso do solo que efetivamente contribui para o

incremento na freqüência de deslizamentos nas encostas (DUNNE, 1975; KELLER,

1982).

Para avaliar a contribuição na resistência ao cisalhamento do solo pelas raízes, é

necessário considerar a interação solo-raiz. De acordo com WALDRON et al. (1981),

em um sistema solo-raiz, as raízes podem ser tratadas como se fossem elementos

flexíveis e elásticos, de resistências relativamente elevadas, inseridas no solo de

forma a aumentar a resistência contra eventuais escorregamentos nas encostas.

Os processos de instabilização de taludes e encostas tendem a se acelerar algum

tempo após o desmatamento. Logo em seguida à retirada das árvores, existe um

acréscimo na estabilidade das encostas, devido à eliminação dos efeitos negativos

como sobrecarga, efeito alavanca, etc. Contudo, este acréscimo de estabilidade tende

a se perder com o tempo, com o apodrecimento das raízes e a eliminação do efeito de

redistribuição de água de chuva (WOLLE, 1986).

WU (1995) verificou, a partir de ensaios em raízes mortas que, após quatro anos do

corte das árvores, a resistência decai para cerca de 15 a 20% da resistência das

raízes de árvores vivas. Este fato ajuda a explicar o aumento da freqüência dos

deslizamentos de solo que ocorrem em seguida à remoção da vegetação. O emprego

da análise da estabilidade de vertentes antes e depois do desmatamento pode indicar,

com mais segurança, as zonas de risco e sugerir a melhor forma de remediar o

problema.

Segundo VARGAS (1999), os efeitos do desflorestamento sobre a estabilidade dos

taludes das encostas naturais é uma questão muito discutível. Não há dúvida sobre a

evidência da degradação da cobertura vegetal coincidir com escorregamentos

31

generalizados das encostas. Entretanto, há também, casos observados de grandes

escorregamentos, deflagrados por chuvas violentas, em regiões cobertas por florestas.

BROWN e SHEN (1975) referem-se a quatro modos pelos quais a vegetação exerce

influência sobre a estabilidade:

(i) Aumento da resistência do solo causada pelas raízes;

(ii) Sobrecarga devido ao peso da vegetação;

(iii) Aumento de tensão de cisalhamento no talude, devido à ação do vento

sobre as árvores;

(iv) Modificação do solo e do nível da água subterrânea pelas alterações

sofridas pela cobertura vegetal.

Além disto, a geologia, a morfologia do talude e as características do solo podem

influenciar a vegetação, como também a distribuição dos deslizamentos de solo.

2.3 – TÉCNICAS DE ESTABILIZAÇÃO A seguir, apresenta-se, uma breve revisão sobre as técnicas de estabilização mais

comuns de taludes, além de um breve histórico sobre estabilizações realizadas no

Brasil.

2.3.1 – CONTROLE DE ÁGUAS SUBSUPERFICIAIS

As escavações de taludes, tanto em rocha como em solo, comumente atingem o

lençol freático, acarretando com isso a necessidade de remoção das águas

subterrâneas, além das pluviais, para permitir a execução das obras. Algumas das

principais técnicas de controle e drenagem são:

(i) Abertura de valetas ou cavas a céu aberto;

(ii) Drenos suborizontais;

(iii) Poços-ponteira (wellpoint);

(iv) Galerias de drenagem.

32

2.3.2 – CORTINA ATIRANTADA

São estruturas de contenção de paramento vertical ou quase vertical, feitas de

concreto armado, e que são ancorados no maciço através de tirantes protendidos. No

caso de cortes, a execução é feita a partir do topo, executando-se a obra por

patamares. Um novo patamar só é iniciado, quando o anterior já está com os tirantes

protendidos e as placas, em concreto, executadas.

Este tipo de estrutura é muito empregado em obras rodoviárias para a contenção de

cortes e aterros. Os tirantes têm por objetivo ancorar a face da cortina na massa de

solo. A força de protensão é transferida então para uma parte mais resistente do

maciço de solo por meio de barras, cordoalhas ou fios.

2.3.3 – ESTRUTURAS EM SOLOS REFORÇADOS COM GEOSSINTÉTICOS

Os geossintéticos compreendem um conjunto de materiais poliméricos, sendo

utilizados em obras de engenharia civil, particularmente as geotécnicas e de proteção

ambiental. Os polímeros mais comumente utilizados na fabricação destes materiais

são o polipropileno, o polietileno e o poliéster. Os tipos de geossintéticos mais

comumente utilizados como reforço são os geotêxteis, as geogrelhas e as tiras.

Na utilização de geossintéticos como elementos de reforço em aterros com taludes

íngremes ou em estruturas de contenção, os requisitos básicos necessários são:

(i) Resistência aos esforços de instalação;

(ii) Grau de interação entre solo e reforço, caracterizado pela adesão e ângulo

de atrito de interface;

(iii) Resistência e rigidez à tração;

(iv) Resistência à fluência adequada;

(v) Durabilidade compatível com a vida útil da obra.

33

No dimensionamento de estruturas reforçadas é recomendável que o ângulo de atrito

de pico do solo seja dividido por um fator de redução, tendo em vista os diferentes

níveis de deformação necessários para a ruptura do solo e do reforço. A durabilidade

dos geossintéticos é um fator fundamental no projeto de obras permanentes, devendo-

se evitar ambientes agressivos (muito ácido ou muito básico).

2.3.4 – TERRA ARMADA

O processo de solo reforçado, conhecido como terra armada (terré armeé), foi

desenvolvida pelo engenheiro francês Henry Vidal na década de 60. Consiste,

basicamente, na introdução de tiras metálicas em solo compactado, sendo as tiras

ligadas a painéis de concreto na face do maciço.

A terra armada tem dois componentes básicos, a saber:

(i) Volume armado: maciço de solo que envolve as tiras metálicas;

(ii) Tiras metálicas: peças lineares e flexíveis, que trabalham à tração e devem

apresentar resistência à corrosão.

As tiras de reforço são, em geral, de aço galvanizado, com dimensões iguais a 50 ou

100 mm de largura, com 5 mm de espessura. Em ambientes agressivos, devem ser

usados componentes metálicos de aço inoxidável, com as mesmas características de

resistência do aço galvanizado.

2.3.5 – MUROS DE GRAVIDADE

Nestas estruturas, a reação ao empuxo do solo é proporcionada pelo peso do muro e

pelo atrito em sua fundação. Os muros de gravidade devem ser considerados somente

para pequenas alturas, devido a aspectos econômicos advindos das suas dimensões

em grandes alturas. Podem ser de alvenaria, pedra, concreto simples ou ciclópico. De

forma geral, são feitos em formato trapezoidal. Entretanto, variações nas dimensões

podem ser adotadas, tomando como base o formato trapezoidal.

34

2.3.6 – SOLO GRAMPEADO

A técnica de solo grampeado vem sendo utilizada como reforço do solo desde meados

da década de 1970. As origens do solo grampeado remontam à técnica NATM (New

Austrian Tunneling Method) para a construção de túneis. A técnica "terre clouée" foi

denominada pelos franceses e "soil nailing" pelos ingleses. No Brasil é conhecida pelo

nome de solo grampeado ou solo pregado.

De acordo com BRUCE e JEWELL (1987), o primeiro registro da utilização de solo

grampeado ocorreu em um talude ferroviário na França, em 1972.

No entanto, ORTIGÃO et al. (1993) afirmam que a técnica de solo grampeado foi

empregada pela primeira vez no Brasil, em São Paulo, em 1970, nos emboques de

túnel no Sistema Cantareira (Figura 2.2). Nos últimos dez anos as aplicações se

multiplicaram no Brasil, principalmente no Rio de Janeiro, São Paulo, Bahia e Minas

Gerais (ZIRLIS et al., 1992 e ORTIGÃO et al., 1993).

Figura 2.2 - Contenção de talude do emboque de túnel (adaptado de ORTIGÃO et al.,

1993).

As principais características do solo grampeado são a rapidez de execução, o baixo

custo e a flexibilidade, quando comparadas a outros tipos de obras de contenção. A

técnica tem aplicação na estabilização de taludes de corte instáveis; taludes existentes

com estabilidade insatisfatória ou taludes rompidos. A partir do corte executado ou

35

existente, inicia-se a execução da primeira linha de chumbadores, aplicação do

revestimento de concreto projetado, execução da drenagem, e assim sucessivamente,

até o fundo da escavação. Se o talude já estiver cortado, pode-se trabalhar de forma

ascendente ou descendente, de acordo com a conveniência da obra.

A principal desvantagem da técnica de solo grampeado são os deslocamentos do

maciço permitidos pela flexibilidade da estrutura. Além disto, a técnica não é adequada

para escavações que não se suportem com pelo menos 1,0 m de altura e em

escavações em materiais não coesivos (areia seca ou submersa).

Durante a escavação do talude, o solo grampeado é sujeito ao descarregamento

lateral. O principal elemento de interação solo-grampo é, a resistência ao cisalhamento

mobilizada no contato entre os dois materiais.

A construção do solo grampeado é realizada em ciclos de 3 fases sucessivas, em

geral do topo para a base (Figura 2.3):

(i) Escavação de bancada com altura mínima de 1 m com comprimento

dependente do tipo de solo a ser estabilizado;

(ii) Introdução de grampos suborizontais no solo com espaçamentos horizontal

e vertical pré-calculados;

(iii) Revestimento da face, com concreto projetado, reforçado por uma malha

de aço ou com a instalação de painéis pré-moldados.

Segundo CLOUTERRE (1993), a construção do reforço em solo grampeado, envolve o

reforço de uma área escavada (encosta, por exemplo) com o uso de grampos

passivos que trabalham essencialmente por tração. Os grampos podem ser barras de

aço, barras sintéticas ou micro-estacas, de seção cilíndrica ou retangular. São

instalados, normalmente paralelos um ao outro e suborizontais, de forma a introduzir

esforços resistentes de tração e cisalhamento. Um dos parâmetros mais importantes

para o projeto de um talude reforçado por grampos é a resistência ao cisalhamento

(qs) na interface solo-grampo. CLOUTERRE (1993) recomenda que o valor de qs seja

determinado diretamente a partir de ensaios de arrancamento no campo.

36


CLOUTERRE, 1993).

A altura máxima a ser escavada em cada etapa depende do tipo de terreno e da

inclinação da face da escavação, que deverá ser estável durante a fase crítica que

ocorre entre a escavação, instalação do reforço e aplicação do revestimento de

concreto projetado. O material a ser escavado deve apresentar uma coesão efetiva

mínima de 10 kPa, do contrário não se pode executar a escavação (ORTIGÃO et al.,

1993). Usando este método, e trabalhando do topo para baixo, o talude reforçado é

construído gradualmente. A técnica de solo grampeado pode ser utilizada em taludes

verticais, inclinados, ou em bancadas, como ilustrado na Figura 2.4.

No caso do reforço com concreto projetado, o cálculo da espessura do revestimento

da parede depende, principalmente, do plano das faces dos grampos. Entretanto, o

volume atual de concreto projetado utilizado é freqüentemente mais alto.

A parede reforçada deve ser provida de drenos, para escoar a água que infiltra para

fora da estrutura. Em áreas sujeitas a fluxos hidráulicos internos de água, é apropriada

a instalação de drenagem, tais como drenos suborizontais, para o escoamento da

água ou, ainda, a instalação na face do talude de geomembranas, antes do

revestimento da parede.

37

Figura 2.4 – Exemplo de escavação estabilizada com técnica de solo grampeado (Foto

do autor).

2.4 – HISTÓRICO DE CASOS

Os primeiros estudos sobre escorregamentos remontam há mais de 2.000 anos, em

países como China e Japão. BRABB (1991) estima em milhares de mortes e bilhões

de dólares de prejuízos por ano, relacionados à deflagração de escorregamentos no

mundo inteiro.

2.4.1 – CASOS INTERNACIONAIS

No cenário internacional são inúmeros os casos reportando ruptura de taludes. Entre

eles, destacam-se algumas rupturas condicionadas por características geológicas,

geomorfológicas e/ou geotécnicas:

Acidente na região da barragem de Vajont (Itália), em 1963, durante o

enchimento do reservatório. A submersão progressiva dos taludes do

reservatório causou um deslizamento de 240 milhões de m3 do maciço rochoso

da encosta do Monte Toc, na ombreira esquerda, gerando uma onda de

dezenas de metros de altura que galgou a barragem e inundou a cidade de

38

Langarone, matando cerca de 2.500 pessoas. A estrutura de concreto da

barragem não foi danificada (LONDE, 1965);

Deslizamento de um corte de estrada na região de Cereixal (Espanha) em local

com intercalação de xistos e arenitos com declividade de 55º e espaçamento

das juntas de 1,0 m. O talude foi escavado com ângulo de 62º, incitando a

ruptura planar do material (WEI et al., 1986);

Rompimento da represa Saint Francis, com 55 metros de altura e 183 metros

de largura, encravada no San Francisquito Canyon (cerca de 70 km de Los

Angeles), causando uma onda de 20 m de altura, que varreu a região a jusante

em 1928. A fundação da represa foi construída sobre xistos de mica laminados

e conglomerado. O contato entre os dois tipos de rocha localizava-se ao longo

de uma falha. A ruptura ocorreu perto da falha e foi devida principalmente ao

piping do conglomerado pelo fluxo da água (LEGET e HATHEWAY, 1988);

Acidente da Barragem de Malpasset (França), ocorrido em 1959, construída

sobre um mica-xisto intensamente fraturado e preenchido por argilominerais. A

causa mais provável para o acidente foi a presença de um plano de

deslizamento, com inclinação desfavorável, além da grande deformabilidade da

rocha de fundação (LEGET e HATHEWAY, 1988);

Ruptura da seção central da Barragem de Austin (Texas, EUA), construída em

1893. As fundações foram executadas sobre argila e folhelhos pouco

resistentes e friáveis, os quais eram atravessados por uma zona de falha. O

fluxo de água provocou a erosão nos estratos mais fracos, causando a ruptura

da estrutura em 1900 (LEGET e HATHEWAY, 1988);

Rupturas do Canal do Panamá durante a escavação do Corte de Gaillard entre

1884 e 1912. As rochas encontradas no anfiteatro são xisto, arenito, diques

basálticos, aglomerados vulcânicos e tufos vulcânicos, com a presença de

numerosas fraturas e falhas. Os deslizamentos foram causados pelo intenso

fraturamento das rochas. Além disto, havia a depressão, em sinclinal, da seção

de Culebra, com 1,6 km de largura ao nível do canal. Esta depressão está

preenchida com uma argila arenosa da Formação Cucaracha, estruturalmente

fraca, e responsável pela repetição da maioria dos deslizamentos que

interferiram seriamente na construção do canal (LEGET e HATHEWAY, 1988);

Deslizamento ocorrido durante o corte do talude San Antolín, para a construção

da estrada UM-8 (Espanha). A rocha local é um quartzito, com direção de 160º

e mergulho de 80º na parte superior do talude, diminuindo para 60º na parte

mais baixa do talude. Há uma falha, visível na parte superior do talude. Sobre a

falha, a rocha apresenta descontinuidades bem espaçadas. Abaixo da zona da

39

falha, o espaçamento entre as descontinuidades é inferior a 1,0 m, e há

algumas camadas intercaladas de xistos. A transição entre estas duas zonas

resulta da orientação desfavorável das descontinuidades, que favoreceu os

deslizamentos durante a escavação (ODA et al., 1993);

Ruptura do talude El Haya, correspondente ao corte de uma seção da estrada

UM-8 que liga Santader para Bilbau (Espanha). Durante o corte do talude de

declividade de 55º, houve um deslizamento de 1.000 m3 de rochas calcáreas a

partir da crista e ao longo das juntas transversais (ODA et al., 1993);

Avalanches de rochas com volume de 100.000 m3 e blocos de rocha com mais

de 1,0 m3 no Vale de Yosemite (Califórnia, EUA), causados pela penetração

das raízes, expandindo as juntas e favorecendo as quedas das placas e blocos

de granito (WIECZOREK et al., 1995).

2.4.2 – CASOS BRASILEIROS

Os movimentos em encostas têm grande impacto na ocupação das cidades,

principalmente para aquelas que se encontram encravadas nos flancos de serras e

montanhas. No Brasil, várias são as cidades e zonas metropolitanas que apresentam

histórico de ocorrência de movimentos de massa, com vítimas fatais e danos materiais

decorrentes.

No Brasil, existem relatos tratando de escorregamentos nas encostas de Salvador

(BA), datados da época colonial (1671). Segundo AUGUSTO FILHO (1994), os

movimentos em taludes e encostas têm causado, principalmente nas últimas duas

décadas, acidentes em várias cidades brasileiras, muitas vezes com mais de uma

dezena de vítimas fatais.

AMARAL et al. (1993) apresentam um relato sobre gastos no total de 7,1 milhões de

dólares associados à execução de obras de contenção nas encostas do Rio de

Janeiro, no período de 1988 a 1991.

A literatura reporta diversos casos de ruptura condicionados a fatores geológicos,

geomorfológicos e geotécnicos. Alguns exemplos podem ser apresentados:

40

1953-2002: Escorregamentos ocorridos no talude Ponteio na BR-356, Belo

Horizonte, em função da disposição das descontinuidades, favorecendo a

ocorrência de rupturas em cunha, percolação da água seguida de erosão,

rupturas planares e tombamentos (PARIZZI et al., 2004);

1956: Escorregamento de rocha na encosta do morro Santa Terezinha, Santos

(SP), causado pela pressão da água da chuva nas fraturas do talude rochoso,

possivelmente abalado pelas explosões prévias da pedreira em operação

(VARGAS, 1999);

1966: Escorregamento na encosta do Morro do Urubu, Rio de Janeiro,

condicionado pela formação de lençol artesiano propiciado pela existência de

solo residual arenoso subjacente ao tálus argiloso (MOREIRA, 1974);

1970: Escorregamentos de blocos rochosos no km 44,7 da Via Anchieta, São

Paulo, devido ao efeito da percolação da água de chuva nas fraturas da rocha

(VARGAS, 1999);

1975-1999: Deslizamentos na estrada da Grota Funda (Rio de Janeiro),

condicionados por complexos sistemas de juntas persistentes, mal espaçadas

e abertas presentes nos seis grupos eram distintos de rochas: granitos,

migmatitos, anfibolitos, gnaisse, rochas alcalinas e olivina basaltos, que

constituem o maciço da Pedra Branca. (AMARAL, 2004);

1978: Escorregamento do talude de corte da Rodovia Washington Luiz (SP-

310) devido ao fraturamento no corpo alterado do sill de diabásio, e no plano

suborizontal pela ocorrência de brecha argilosa saturada (com lençol

suspenso) acompanhando o contato inferior arenito/diabásio (IPT, 1979);

1981: Deslizamento na encosta do Morro do Imperador, Juiz de Fora/MG,

constituída de tálus/colúvio sobre rocha gnáissica fraturada. O principal

condicionante da movimentação do solo era a infiltração no encontro

tálus/escarpa e a percolação no contato solo/rocha (FONSECA et al., 1982);

1981: Ruptura gradual da cortina construída no km 34 da rodovia Taubaté-

Campos do Jordão, São Paulo, devido à instabilidade da massa de tálus

assentada sobre rocha gnáissica, atravessada por diques e sills de diabásio.

Estes funcionavam como barreiras à percolação de água, propiciando a

formação de lençol d’água suspenso, condicionando a ruptura (PEDROSA et

al., 1982);

1988: Escorregamento de solo residual gnáissico da encosta do Licurgo, no

Rio de Janeiro, condicionado pela fluência do solo ao longo da superfície de

escorregamento. A principal causa foi a variação das poropressões, decorrente

41

da percolação da água por caminhos preferenciais, tais como, contatos

solo/rocha, camadas alternadas e fraturadas da rocha e veios de pegmatito

(RAMOS, 1991);

1988: Escorregamentos na Estrada do Soberbo, Rio de Janeiro, condicionados

à elevação dos níveis piezométricos provocada pelo barramento subterrâneo

formado por uma família de diques verticais de diabásio em um maciço

rochoso gnáissico (AVELAR, 1996);

1995: Escorregamento reativado próximo da Clínica Santa Genoveva, no Rio

de Janeiro, deflagrado pelo deslocamento de matacão rochoso formado pela

conjunção de três planos de fraturamento, pouco alterado e sem

preenchimento (AMARAL, 1995);

1996: Corrida de detritos do Quitite, na Cidade do Rio de Janeiro, devido à

existência de fortes condicionantes geológicos. A presença de um dique

gabróico condicionou, estruturalmente, o caminho do escorregamento,

funcionando como “pista” para que a corrida de detritos se propagasse

(AMARAL, 1996);

2001: Acidente durante a fase de escavação das estruturas do vertedouro da

Usina Hidrelétrica Itapebi (Bahia), representado pelo deslizamento de material

rochoso de grandes proporções, determinado pela ocorrência de feições pré-

cisalhadas do biotita-xisto (COSTA, 2003);

2001: Escorregamento do talude da RS 470 (Rio Grande do Sul), devido ao

encharcamento da massa de colúvio provocado por infiltração e escoamento

superficial de água decorrente de afloramentos nos contatos das camadas de

basalto (PERAZZOLO, 2003).

Os casos retratados acima têm o objetivo de mostrar a importância do

conhecimento geológico e da análise geomecânica dos maciços, para a prevenção

de deslizamentos e de rupturas durante a realização de obras civis.

42

CAPÍTULO 3 – ASPECTOS GEOLÓGICO-GEOMORFOLÓGICOS DA ÁREA DE ESTUDO Este capítulo apresenta as características geológicas e geomorfológicas mais

relevantes da área estudada. São descritos os aspectos em escala regional e local e

apontados os potenciais condicionantes geológico-geotécnicos da escavação

grampeada em solo residual de gnaisse em Niterói.

3.1 – GEOLOGIA REGIONAL

A área estudada situa-se no estado do Rio de Janeiro, Região Sudeste do país e, está

geotectonicamente contida na Província Mantiqueira, uma das províncias estruturais

definidas por ALMEIDA (1981). Ela cobre uma área de 700.000 km² e representa a

mais complexa província estrutural afetada pelo Ciclo Orogênico neoproterozóico -

cambriano (Brasiliano) na América do Sul.

A província estende-se do paralelo 33º S, no Uruguai, até o sul da Bahia, no paralelo

15º S, por cerca de 3.000 km de extensão e com largura média de 200 km. Está

disposta paralelamente à costa brasileira, junto às margens orientais dos crátons Rio

de La Plata e São Francisco. A Província Mantiqueira representa uma entidade

geotectônica com franca orientação nordeste instalada ao final do Neoproterozóico e

início do paleozóico, constituindo, juntamente com a Faixa Brasília, a Cunha de

Guaxupé e os metassedimentos da Faixa Alto Rio Grande, que formam o arcabouço

geotectônico do Sudeste Brasileiro.

A evolução tectônica dos terrenos pré-cambrianos aflorantes no Estado do Rio de

Janeiro tem sido, há décadas objeto, de numerosos estudos e intensas discussões no

meio acadêmico. Diversos trabalhos de cunho regional postulam que as

características tectono-termais da província são resultantes de processos de

subducção, seguido de uma ou mais colisões no Neoproterozóico, quando da

aglutinação ou colagem do Gonduana Ocidental (MACHADO et al., 1996).

43

3.1.1 – O ARCABOUÇO TECTÔNICO REGIONAL DO SUDESTE BRASILEIRO

O arcabouço geotectônico da Região Sudeste do Brasil é formado por um núcleo

estável no Neoproterozóico, designado de Cráton do São Francisco (ALMEIDA 1977,

1981). Ele é circundado por orógenos instalados no Neoproterozóico, durante a

Orogênese Brasiliana/Pan-Africana, cuja estabilização desempenhou importante papel

na aglutinação deste setor no Gonduana (FUCK et al., 1993). Esses orógenos foram

inicialmente designados de Faixa Brasília a oeste, Faixa Araçuaí a leste e Faixa

Ribeira a sul-sudeste (Figura 3.1).

Figura 3.1 – Províncias Estruturais Brasileiras (SILVA et al., 2001).

44

Para ALKMIM et al. (1993), estas faixas bordejam a denominada Placa

Sanfranciscana, cuja porção interna seria composta pelas rochas arqueanas e

paleoproterozóicas do Cráton do São Francisco e suas coberturas sedimentares

neoproterozóicas, que compõem o Grupo Bambuí.

A Faixa Brasília estende-se por aproximadamente 1.500 km na direção norte-sul,

bordejando o Cráton do São Francisco. É composta por um arranjo de nappes

transportadas para leste e sudeste (VALERIANO et al., 1998), durante a colisão dos

crátons Amazônico e São Francisco (BRITO NEVES e CORDANI, 1991). Nappes são

descritas como uma unidade rochosa tabular deslocada, por grandes distâncias, sobre

superfície predominantemente horizontal.

FUCK et al. (1993) afirmam que a identificação de associações petrotectônicas de

fundo oceânico sugere que esta colisão teria sido o ápice do processo de

convergência experimentado pelas citadas massas cratônicas, envolvendo o consumo

de litosfera oceânica em uma zona de subducção com provável mergulho para oeste.

Na concepção original de ALMEIDA (1977), a Faixa Araçuaí estende-se pelo limite

oriental do cráton do São Francisco também com orientação norte-sul. É limitada a

norte pelo próprio cráton do São Francisco e a sul por uma inflexão para a direção

nordeste-sudoeste que constitui o trend regional da Faixa Ribeira. O padrão tectônico

da faixa sugere empurrões com vergência para oeste, em direção ao cráton do São

Francisco, no período de 650 a 550 Ma (UHLEIN et al., 1999).

PEDROSA-SOARES et al. (1992) sugeriram a oceanização das margens continentais

na "Faixa Araçuaí". Estes autores afirmam que essa inversão estaria associada à

subducção da crosta oceânica para leste.

A Faixa Ribeira, segundo ALMEIDA et al. (1973), constitui uma entidade geotectônica

do Neoproterozóico. O Estado do Rio de Janeiro localiza-se na porção interna deste

cinturão. Então, a compartimentação tectônica dos terrenos que compõem a geologia

deste estado está vinculada à evolução tectono-metamórfica da "Faixa Ribeira".

HEILBRON et al. (1999) considera esta evolução orogênica como a mais nova no

cenário das colagens brasilianas/pan-africanas do segmento crustal considerado e foi

responsável pela deformação, metamorfismo, magmatismo e articulação dos diversos

terrenos.

45

O Cinturão Paraíba ou Faixa Ribeira (ALMEIDA et al., 1973), no Estado do Rio de

Janeiro, compreende um segmento com orientação NE-SW deformado e

metamorfizado no Neoproterozóico, sendo constituído por rochas ígneas e

metamórficas de alto grau de metamorfismo que bordejam a extremidade SE do

Cráton do São Francisco (TROWN et al., 2000).

A feição estrutural mais expressiva da Faixa Ribeira, corresponde a zonas de

cisalhamento dúcteis em escala regional, com disposição subparalela ao trend (termo

genérico para a direção de ocorrência de uma feição geológica de qualquer dimensão

ou natureza) geral do cinturão, visíveis em mapas geológicos em diferentes escalas,

fotos aéreas e imagens de satélite (MACHADO et al., 1993 b ). Segundo DEHLER et

al. (2002), estas zonas de cisalhamento são de baixo e alto ângulo de mergulho e

estão, associadas à expressivas faixas de milonitos.

Um considerável avanço para o entendimento da evolução tectônica local foi a

caracterização de dois eventos orogênicos sucessivos. No âmbito da "Faixa Ribeira",

foi a caracterização da Orogênese Brasiliana I (> 600 Milhões de anos (Ma)) na porção

oriental do estado e a Orogênese Rio Doce (cerca de 560 Ma) na porção litorânea

(FIGUEIREDO e CAMPOS NETO, 1993). A esses dois orógenos, mais recentemente,

somou-se a Orogênese Búzios (cerca de 520 Ma) caracterizada por SCHMITT et al.

(1999).

Todos os domínios sofreram efeitos das orogêneses neoproterozóicas, caracterizadas

pelo metamorfismo e fusão parcial das rochas supracrustais e intracrustais, pela

deformação contracional de baixo e alto ângulo de mergulho, seguida de cisalhamento

transcorrente de expressão regional, e pela colocação de diversos corpos granitóides

de dimensões variadas (Figura 3.2).

A área pesquisada faz parte do Domínio Serra do Mar, que ocupa a região centro-

oriental, correspondendo geograficamente à "Microplaca" Serra do Mar (CAMPOS

NETO, 2000). É composta por uma sucessão de arcos magmáticos com polaridade

temporal e composicional de W para E. São eles: (i) arco primitivo do tipo TTG

(associações plutônicas de tonalitos, trondhjemitos e granodioritos) a W (Arco Rio

Negro - 630-500 Ma); (ii) arco mais evoluído, do tipo cordilheirano maduro, mais a E

(Arco Serra dos Órgãos - 570-560 Ma) e (iii) um arco sincolisional, na parte mais

oriental, caracterizado por magmatismo crustal (Arco Rio de Janeiro - 560 Ma).

46


adjacentes (SILVA et al., 2001)

Além da sucessão de arcos, o domínio é ainda caracterizado por supracrustais que

sofreram metamorfismo de baixa pressão/alta temperatura, na fácies anfibolito, com

abundante fusão parcial in situ (Complexo Paraíba do Sul). Essa unidade está exposta

ao longo de todo o Domínio. Na sua porção sudeste, as rochas que integram o

chamado Domínio Região dos Lagos também sofreram cavalgamento, com vergência

de topo para NW. Além disto, esse domínio apresenta um expressivo número de

plútons pós-tectônicos, circunscritos, de idade cambriana.

O Domínio Paraíba do Sul ocupa uma extensa faixa de orientação nordeste em toda a

porção centro-norte e ocidental do estado, subparalela ao corredor de cisalhamento do

rio Paraíba do Sul. É constituído por gnaisses kinzigíticos, xistos, quartzitos e

mármores do Complexo Paraíba do Sul, metamorfizados nas fácies anfibolito e

granulito, intercalados tectonicamente em rochas paleoproterozóicas representadas

47

por ortogranulitos e ortognaisses tonalíticos do Complexo Juiz de Fora, e ortognaisses

graníticos a granodioríticos da Suíte Quirino. Na cidade do Rio de Janeiro e

adjacências é reconhecida a Zona de Cisalhamento Dúctil de Niterói, entre outras que

afetam os diferentes gnaisses, milonitizando-os em espessas e extensas faixas de

direção NE-SW a ENE-WSW (HIPPERTT, 1990).

3.1.2 – O COMPLEXO PARAÍBA DO SUL

LIMA et al. (1981) empregaram pela primeira vez o termo Complexo Paraíba do Sul

para designar o conjunto de gnaisses granadíferos e kinzigitos da região costeira, do

Vale do Rio Doce ao Rio de Janeiro. Segundo SILVA et al. (2001), litotipos

anteriormente designados de leptinitos, leucognaisses, gnaisses facoidais e parte dos

migmatitos, entre outros termos, foram mapeados como granitóides do tipo-S.

A área pesquisada está inserida no Complexo Embu, suíte intrusiva Serra dos Órgãos.

As rochas mais características deste complexo são gnaisses e migmatitos com bandas

micáceas xistosas e bandas gnáissicas ou de mobilizados neossomáticos. As bandas

xistosas são negras, formadas essencialmente de biotita, com quantidade reduzida de

muscovita, quartzo e feldspato reforçando o caráter xistoso da rocha. As bandas

gnáissicas são de composição, textura e estrutura variadas, normalmente de

granulação média a fina, devido à recristalização. Ocorrem, também, numerosas

lentes, de até vários metros, de rochas calcossilicáticas e de anfibolito. As primeiras

são granoblásticas finas e de cor verde ou branca e os anfibolitos são de granulação

fina, pretos, maciços ou foliados. Ainda no âmbito do complexo, são conhecidas várias

lentes de rochas quartzíticas e alguns corpos de metabásicas. Essas litologias atestam

a presença de metassedimentos no complexo.

Rochas consideradas como metabasitos são de tonalidade esverdeada e granulação

muito fina, constituídas geralmente por plagioclásio, hornblenda, biotita e,

acessoriamente, por minerais opacos, apatita e óxido de ferro. As calcossilicatadas,

em geral, são rochas constituídas quase que exclusivamente por diopsídio, em cristais

hipidioblásticos bem desenvolvidos, com plagioclásio intersticial, formando um

mosaico granoblástico. Os quartzitos apresentam-se maciços ou pouco foliados, com

granulação variando de fina a média e coloração cinza-esbranquiçado.

A Suíte Intrusiva Serra dos Órgãos foi reconhecida pela primeira vez por LAMEGO

(1936) que a definiu como "um típico batólito intruso sob as camadas da crosta

48

arqueana, no primitivo diastrofismo que denominamos brasílico", definindo então, um

ciclo orogênico. Identificou, do mesmo modo, uma auréola de migmatitos e gnaisses

graníticos bordejando o mesmo.

Os gnaisses facoidais são as rochas dessa suíte, encontrada na área pesquisada e,

acham-se bem expostos em algumas áreas do município de Niterói (Serra do

Malheiro, Serra da Tiririca e Serra do Cala Boca). Esses gnaisses apresentam-se

deformados, com estrutura típica augen, caracterizada pelos facóides de K-feldspato

bem deformados, cuja orientação imprime uma foliação à rocha. Esta é evidenciada

também pela disposição subparalela das folhas de biotita e dos grãos alongados de

quartzo. Na região de Niterói, são comuns os núcleos métricos de coloração

esverdeada e composição charnockítica.

LAMEGO (1948) caracterizou, na cidade do Rio de Janeiro, duas fases de deformação

dos gnaisses. Reconheceu uma fase mais evidente, que consistiria de grandes dobras

com planos axiais mergulhando para norte ou para sul. Essas dobras afetaram uma

deformação anterior, representada por grandes dobras reviradas, com planos axiais de

mergulho variável, em geral de baixo ângulo.

FONSECA et al. (1998) identificaram três fases de dobramentos nessas rochas, sendo

a primeira fase responsável pela marcante trama cataclástica dos gnaisses facoidais,

transformando-os em um quase milonito-gnaisse, com orientação NE-SW. No Estado

do Rio de Janeiro, o Complexo Costeiro é representado por tipos variados de gnaisses

(bandados, facoidais, etc.), granitóides e migmatitos, com intercalações de quartzitos,

mármores e rochas calcissilicáticas. Também incluem gnaisses kinzigíticos e

charnockíticos, semelhantes aos que constituem as faixas alongadas segundo a

direção NE nas regiões do Rio de Janeiro e Niterói.

Nos gnaisses facoidais, os blastos de K-feldspato estão envoltos por uma matriz à

base de plagioclásio, quartzo e biotita, sob a forma de finos e ondulantes níveis que

bordejam os megaporfiroblastos com até 15 cm de eixo maior. Nestes níveis, é comum

a presença de fitas de quartzo, perpendiculares aos planos de foliação da rocha, que

geralmente têm coloração cinza claro a rosada. É bastante comum a presença de

inclusão de vários tipos de rochas (calcossilicáticas, leptinitos, granitos, kinzigitos,

biotita gnaisses e charnockitos), sendo mais freqüentes pequenas lentes de um biotita

gnaisse fino. Macroscopicamente, podem ocorrer aglomerados de plagioclásio que

49

assumem forma de pequenos facóides confundíveis com os pórfiros de k-feldspato.

Tais plagioclásios mostram um caráter mais cálcico.

Segundo FONSECA et al. (1998), a área pesquisada encontra-se inserida na Unidade

Gnaisse Facoidal, formadas por migmatito-diatexito de estrutura oftálmica, dada por

abundantes porfiroblastos de feldspatos (rosa e cinza), contornados por uma matriz

essencialmente composta de quartzo, biotita e plagioclásio. Apresentam ainda

granada-biotita-quartzo-k-feldspato-plagioclásio gnaisses, com textura porfiroblástica e

foliação marcante. A granulação é grosseira, com cor rosada a cinza claro. Lentes de

biotita gnaisses, leptinitos, metabasitos, rocha calcossilicática e gnaisses kinzigíticos.

Enclaves sob a forma de manchas esverdeadas de composição charnoquítica.

Segundo SILVA et al. (2001), foram definidas duas faixas principais de ocorrência do

complexo. Na primeira faixa, distinguem-se três unidades informais: São Fidélis, Italva

e Itaperuna. A outra faixa, designada de Lumiar-Rio Bonito, está situada na região da

Serra do Mar e contém litotipos aqui agrupados na unidade São Fidélis.

A área pesquisada está inserida na Unidade São Fidélis, que representa a maior parte

da área de ocorrência do Complexo Paraíba do Sul, sendo constituída essencialmente

por metassedimentos detríticos, pelito-grauvaqueanos: granada-biotita-(sillimanita)

gnaisses quartzo-feldspáticos (metagrauvacas), com ocorrência generalizada de

bolsões e veios de leucossomas graníticos derivados de fusão parcial in situ e injeções

(SILVA et al., 2001). Variedades portadoras de cordierita e sillimanita (kinzigitos),

comumente apresentando horizontes de xistos grafitosos, exibem contatos

transicionais com os granada-biotita gnaisses. De ocorrência mais restrita, por vezes

são observadas intercalações de quartzitos, rochas metacarbonáticas e

calcossilicáticas, além de anfibolitos e concentrações manganesíferas (Tabela 3.1).

Os paragnaisses quartzo-feldspáticos são compostos predominantemente de quartzo,

feldspato (plagioclásio) e biotita, com percentagens variadas de granada, e são os de

distribuição mais ampla no interior do Complexo Paraíba do Sul. Devido ao notável

paralelismo entre as bandas de paleossoma (biotita-plagioclásio gnaisse) e o

neossoma (quartzo-feldspáticos), sucessivamente alternadas, qualquer que seja a

origem ou forma particular do último, essas estruturas migmatíticas adquirem uma

óbvia conotação sintectônica.

50


(adaptado de SILVA et al., 2001).

Unidades Descrição

MNps

Complexo Paraíba do Sul – Unidade São Fidélis: constituído por granada-biotita-sillimanita gnaisse quartzo feldspático (metagrauvaca), com veios injetados de composição granítica. Apresenta intercalações de gnaisses calcissilicáticos, quartzitos e kinzigito

Qphm Depósitos praiais eólicos, marinhos e/ou lagunares: constituído por areias quartzosas esbranquiçadas, finas a médias, bem selecionadas, apresentado estratificações cruzadas de pequeno porte

Nγ2r Suíte Rio de Janeiro: constituído por granitóides foliados e ortognaisses peraluminosos de derivação crustal (granito tipo-S)

As estruturas sedimentares comumente preservadas correspondem aos bandamentos

primários e refletem variações nas proporções relativas de areia, argila e carbonatos.

Os porfiroclastos são abundantes, milimétricos, com forma sigmoidais, estirados ou

arredondados, e constituídos de feldspato translúcido ou branco, na maioria das

vezes, plagioclásio. O quartzo também aparece estirado, muitas vezes formando

níveis descontínuos.

GROSSI SAD e DUTRA (1988) apresentam a mesma conclusão, com base em

análises litogeoquímicas dos kinzigitos. O posicionamento intermediário entre os

campos dos folhelhos e das grauvacas é sugestivo de sedimentos originalmente

arenosos, mas com um grau relativamente baixo de maturidade textural. Os kinzigitos

são rochas de cor cinza, granulação fina a média, com uma textura blastomilonítica a

milonítica ao longo das zonas de cisalhamento. Os gnaisses estão manchados por

porfiroclastos de feldspato e por abundantes cristais de granada. Grafita e sillimanita

fibrosa ou prismática fazem parte da assembléia mineral, embora ocorram como

51

constituintes menores. O quartzo é lenticular e a biotita é de uma variedade rica em

titânio. Quando presente, o ortoclásio é mais abundante que a microclina, o

plagioclásio tem a composição de oligoclásio e a magnetita é o principal mineral

acessório.

Segundo MACHADO (1997) os gnaisses kinzigíticos deveriam corresponder na

realidade a granitos do tipo-S gnaissificados. Os granitos tipo-S são granitos com faixa

pequena de SiO2 e, em sua maioria, ricos em biotita. Têm origem a partir de rochas

sedimentares, que por sua vez são produtos de intemperismo de rochas preexistentes.

Individualmente, os corpos graníticos possuem extensão entre 50 e 110 km e largura

entre 3 e 6 km. Na região de Niterói, esta largura pode atingir até 8 km e foi designada

de Suíte Rio de Janeiro. Esta suíte, descrita como granito tipo-S, contém granada,

muscovita e biotita de granulação grossa, texturas granoblástica e porfirítica (augen),

com forte foliação transcorrente.

Muitos desses granitos foram descritos anteriormente como gnaisses kinzigíticos,

contendo enclaves de origem metassedimentar (calcissicáticas, quartzitos, biotita

gnaisses e anfibolitos) deformados, os quais conferem muitas vezes, em escala de

afloramento, uma estrutura gnáissica a estas rochas. Deste modo, os dados

geológicos e geocronológicos disponíveis até então sugerem a presença de intensa

fusão parcial de metassedimentos, associada à geração regional de granitos do tipo-S

no Neoproterozóico, cujas idades devem situar-se ao redor de 590 a 580 Ma, ou até

mais novas (TUPINAMBÁ, 1999). Os modelos tectônicos regionais vinculam estas

rochas à fase colisional brasiliana, com a geração do magma granítico sendo

relacionado a fusão parcial de metassedimentos.

Segundo MACHADO et al. (2002), os batólitos graníticos do tipo-S foram gerados

após a fase de máximo espessamento crustal (tardi-colisional), como resultado da

fusão parcial de rochas predominantemente metassedimentares. A colocação deste

magmatismo teria sido controlada por zonas de cisalhamento dúcteis de alto e baixo

ângulo, como por exemplo, a Zona de Cisalhamento Dúctil de Niterói (HIPPERTT,

1990). Neste caso, as deformações presentes nestas rochas podem ser atribuídas em

parte ao regime tectônico responsável pela exumação da faixa e, em parte pela

reativação destas estruturas ocorrida ao final do ciclo Brasiliano (≈ 570 Ma).

MACHADO FILHO et al. (1983) identificaram que as rochas calcissilicáticas constituem

numerosas e pequenas lentes e boudins. Ocorrem intercaladas ou associadas aos

52

corpos de mármores, anfibólio gnaisses e biotita gnaisses, e os protólitos devem

corresponder a sedimentos carbonáticos contendo abundantes impurezas

siliciclásticas.

GROSSI SAD e DUTRA (1988) sugeriram composições originais intermediárias entre

rochas pelíticas/argilosas/carbonáticas e grauvacas. São de coloração esverdeada a

esbranquiçada, de granulação fina, aspecto sacaroidal e estrutura maciça ou bem

foliada a bandada. A mineralogia básica compreende quartzo, plagioclásio, carbonato,

diopsídio, esfeno e apatita. Algumas variedades podem conter microclina, anfibólio,

minerais opacos, epidoto, escapolita, brucita, biotita e clorita, além de granada, zircão

e pirita.

Os quartzitos constituem corpos descontínuos, intercalados nos gnaisses devido ao

dobramento regional. Segundo GROSSI SAD e DUTRA (1988), os corpos de quartzito

são delgados, quase sempre com espessuras aparentes inferiores a 20 m. São rochas

fraturadas de granulação fina a grossa, coloração cinza esbranquiçado a amarelado e

de brilho vítreo. Por vezes, exibem passagens gradacionais ricas em micas (quartzo

xistos) ou em feldspatos (gnaisses quartzosos), exemplificando variações laterais e

verticais de fácies. Representam os metassedimentos da série com excesso de sílica

e contêm teores variáveis de micas (biotita, muscovita e/ou sericita), feldspatos

(microclina e plagioclásio, freqüentemente caulinizados), sillimanita (fibrosa ou

prismática), granada e magnetita, além de zircão, rutilo e apatita como minerais

acessórios. Os grãos de quartzo apresentam contornos angulosos, xenoblásticos e

estão imbricados, formando um mosaico de contatos nítidos.

De acordo com SILVA e FERRARI (1976), os anfibolitos são rochas freqüentemente

encontradas no interior do Complexo Paraíba do Sul, apresentando o desenvolvimento

nítido de uma estrutura planar (xistosidade). Ocorrem intercalados nos gnaisses,

mormente concordantes com a estrutura bandada dos mesmos, bem como nos corpos

lenticulares de rochas carbonáticas. As espessuras dos anfibolitos são variáveis desde

alguns poucos centímetros até várias dezenas de metros, mas comumente são

decimétricas. Os anfibolitos apresentam uma cor cinza médio a escuro, com

tonalidade esverdeada e uma granulação fina a média. São formadas por associações

mineralógicas comumente representadas por anfibólio (hornblenda), plagioclásio

(andesina), biotita e algum quartzo. Os constituintes acessórios são a apatita, titanita e

zirconita, e entre os produtos de alteração ocorrem carbonato, epidoto, sericita e

clorita.

53

3.1.3 – TECTÔNICA DO COMPLEXO PARAÍBA DO SUL

Segundo SILVA et al. (2001), durante a orogênese brasiliana um regime de

cisalhamento tangencial associado à colisão continental impôs uma estruturação

regional de direção NE-SW. As foliações geradas pela deformação tangencial exibem

dobramentos superpostos, abertos a fechados de amplitudes métricas a

decaquilométricas e com eixos de direção NE-SW.

Ainda, segundo SILVA et al. (2001), o arcabouço estrutural definido durante o Orógeno

Brasiliano foi completado com deformações impressas durante um regime

compressivo transcorrente, novamente simples e dúctil. A mais importante zona de

cisalhamento de alto ângulo, com até 10 km de largura de rochas miloníticas, e

contínua por mais de 300 km segundo a direção NE-SW, está situada, mormente no

vale do rio Paraíba do Sul e atravessa todo o estado. A partir dessa zona principal são

observadas inúmeras zonas de cisalhamento secundárias e assintóticas, que

demonstram a movimentação dextral dos blocos crustais e se ramificam em feixes

para NNE e SSW. Toda a extensão exposta do Complexo do Paraíba do Sul indica

condições metamórficas da fácies anfibolito alto a granulito. Em estreita associação

com a tectônica transpressiva, ocorreu uma fusão parcial in situ, que produziu

volumosos magmatismos sincolisionais tipo-S, e tipo-C (charnockitos).

A estabilidade da associação cordierita-sillimanita nas rochas metapelíticas, permite

considerar o metamorfismo operante no cinturão como de alta temperatura/baixa

pressão.

A datação de zircões detríticos de quartzitos, pelo método U/Pb, realizada por

VALLADARES et al. (1997), determinaram uma idade de 1,5 - 1,6 Bilhões de anos

(Ga) que sugere uma idade máxima mesoproterozóica para a abertura dessa bacia. A

idade máxima de sedimentação seria em torno de 2,0 a 2,3 Ga, ou seja, os

metassedimentos teriam se originado por erosão de rochas com idades compatíveis

àquelas que compõem o embasamento da faixa.

3.1.4 – GEOMORFOLOGIA

A notável diversificação do cenário geomorfológico do estado do Rio de Janeiro deve

ser compreendida através de uma interação singular entre os aspetos tectônicos e

54

climáticos, que delinearam a atual morfologia. O registro de imponentes

escarpamentos com desnivelamentos, por vezes da ordem de 2.000 m, alternados

com depressões e bacias sedimentares tafrogênicas, reflete uma influência marcante

da tectônica na compartimentação do relevo do estado (SILVA et al., 2001).

ALMEIDA (1976) afirma que essa tectônica exerceu o rifteamento continental do bordo

sudeste do Brasil, com maior intensidade entre o Cretáceo e o Terciário Inferior, mas

com reflexos em uma neotectônica recente, registrados até o Quaternário.

Segundo SILVA et al. (2001) duas superfícies de erosão podem ser observadas no

estado em escala regional. A primeira, representada por importantes zonas

planálticas, tais como todo o reverso da serra dos Órgãos e da Serra da Bocaina,

estaria associada à Superfície Sul-Americana (KING, 1956); Pd3 (BIGARELLA et al.,

1965) ou Superfície Cimeira (AB’SABER, 1972), de idade eocênica a paleocênica. A

segunda, representada pelas depressões interplanálticas e pelas superfícies

aplainadas junto às baixadas, estariam associadas à Superfície Velhas (KING, 1956);

Pd1 (BIGARELLA et al., 1965) ou Superfície Interplanáltica (AB’SABER, 1972), de

idade pleistocênica inferior a pliocênica.

O município de Niterói situa-se no bordo S-SE do recôncavo da Baía da Guanabara. É

caracterizado pela presença marcante de maciços de rochas gnáissicas, intercaladas

por sedimentos aluviais, quando interiores, e marinhos e flúvio-marinhos, quando nas

faixas litorâneas. O condicionamento estrutural da morfologia, promove um

direcionamento NE-SW da seqüência de serras e morros alongados e dos

correspondentes vales paralelos. No município de Niterói, a drenagem pode ser

dividida em duas faixas de domínio, conforme o sentido do fluxo, uma para SW e outra

para N-NE, face ao controle estrutural e a existência de um divisor de águas que corta

o município na direção média aproximada SE-NW.

O Estado do Rio de Janeiro pode ser compartimentado em duas unidades

morfoestruturais: o Cinturão Orogênico do Atlântico e as Bacias Sedimentares

Cenozóicas. O Cinturão Orogênico do Atlântico pode ser subdividido nas seguintes

unidades morfoestruturais: Maciços Costeiros e Interiores; Maciços Alcalinos

Intrusivos; Superfícies Aplainadas nas Baixadas Litorâneas; escarpas Serranas;

Planaltos Litorâneos; escarpas Serranas; Planaltos Residuais; Depressões

Interplanálticas; Depressões Interplanálticas com Alinhamentos Serranos Escalonados

(SILVA et al., 2001).

55

HEILBRON (1995) afirma que a unidade morfoestrutural Cinturão Orogênico do

Atlântico compreende um conjunto diversificado de rochas metamórficas e ígneas de

idade pré-cambriana a eopaleozóica.

Essas rochas, incluídas na Faixa de Dobramentos Ribeira, foram submetidas a

diferentes ciclos orogênicos, culminando, no final do Paleozóico, com o Evento

Brasiliano. Após um longo período de estabilidade tectônica no Paleozóico e início do

Mesozóico, esses terrenos sofreram uma tectônica extensional associada à reativação

Wealdeniana, a partir do Jurássico (ALMEIDA, 1967). Essa tectônica extensional

prolongou-se pelo Terciário, gerando uma série de falhamentos normais, que

produziram os maciços costeiros e as escarpas serranas (ALMEIDA, 1976). Segundo

este autor, entre o Cretáceo e o Terciário Inferior, ocorreu um evento de magmatismo

alcalino, associado à abertura do Atlântico.

Segundo SILVA et al. (2001), a área pesquisada está inserida na Unidade

Morfoestrutural Superfícies Aplainadas nas Baixadas Litorâneas que, representa os

terrenos colinosos de baixa amplitude de relevo, localizados a leste da Baía de

Guanabara e compreendidos entre as planícies costeiras e baixadas fluviomarinhas e

a escarpa da Serra do Mar.

Essa unidade é constituída por um relevo suave e uniforme de colinas amplas, baixas

e niveladas, apresentando vertentes convexas, muito suaves, e topos arredondados.

Sua densidade de drenagem é baixa a média e o padrão é dendrítico. Próximo à

baixada da Guanabara, essa drenagem torna-se imperfeita, com padrão de canal

divagante, devido ao lençol freático subaflorante.

Essa morfologia, segundo KING (1956), decorre de processos de aplainamento

gerados durante o Terciário Superior, correlacionados à superfície de erosão Velhas

ou ao pediplano Pd1, dissecados durante o Pleistoceno em níveis de pedimentos (P2

e P1) em cotas mais baixas.

A unidade apresenta baixo potencial de vulnerabilidade a eventos de erosão e

movimentos de massa, devido às altitudes modestas e ao gradiente suave do relevo

colinoso dominante.

56

3.2 – PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS DE SOLOS RESIDUAIS DE GNAISSE A literatura reporta diversos relatos de ensaios geotécnicos para obtenção do ângulo

de atrito (pico e residual) e coesão para solos residuais gnáissicos. Alguns exemplos

podem ser apresentados:

Os parâmetros de resistência obtidos por SILVEIRA e LACERDA (1993) para o

solo residual gnáissico da encosta do Soberbo (RJ) em ensaios de compressão

triaxial para esse solo foram: coesão de 25 kPa e ângulo de atrito de 28º.

AZAMBUJA et al. (2001) obtiveram para o solo residual gnáissico da cidade de

Porto Alegre nos ensaios de cisalhamento direto, um ângulo de atrito de 20º e

valores de coesão variando entre 4 e 8 kPa.

FEIJÓ et al. (2001), no ensaio de cisalhamento direto, obtiveram para o solo

residual gnáissico localizado em Jacarepaguá (RJ), um valor de ângulo de

atrito de 42º e coesão igual a 16 kPa.

BERNADES et al. (2005) obteve para o solo residual de gnaisse na cidade de

Porto Alegre, em ensaios de cisalhamento direto, valores de ângulo de atrito

variando entre 24º e 30º e coesão entre 10 kPa e 16 kPa.

Nos ensaios realizados no equipamento de cisalhamento em anel por

FONSECA et al. (2005) no solo residual saprolítico micáceo na concavidade de

Três Barras (Bananal/SP), obtiveram valores para o ângulo de atrito residual

variando entre 11º e 27º.

MARCHI et al. (2005) obtiveram para o solo residual de gnaisse no município

de Ponte Nova (MG) valores de ângulo de atrito residual variando entre 24º e

38º e de coesão entre 13 e 15 kPa.

Os parâmetros de resistência obtidos por SPRINGER (2006) para o solo

residual gnáissico da encosta localizada na Rua Fagundes Varela (Niterói/RJ)

em ensaios de cisalhamento direto para esse solo foram: coesão de 15 kPa e

ângulo de atrito de 23º.

Os casos retratados acima têm o objetivo de mostrar a importância do conhecimento

dos parâmetros de resistência dos maciços constituídos de solo residual gnáissico,

para a prevenção de deslizamentos e de rupturas durante a realização de obras civis

e, também como base de referência e de comparação com os resultados dos ensaios

de cisalhamento direto realizados, por outros pesquisadores, na área das obras Museu

1 e Museu 2.

57

Segundo MORAES et al. (2002), a condutividade hidráulica em solos residuais na

condição saturada derivados de gnaisses (biotita gnaisses e gnaisse migmatítico) no

Estado do Rio de Janeiro apresenta uma magnitude de 10-4 cm/s, independente da

direção da amostragem em relação à orientação preferencial dos grãos. As classes de

permeabilidade tanto nas amostras retiradas paralelamente e perpendicularmente à

xistosidade (para cada horizonte) não mostram variações significativas em seus

valores (Tabela 3.2).


al., 2002)

Amostras Direção Condutividade Hidráulica (cm/s)

Classe de Permeabilidade

Paralela 7.3 * 10-4 Biotita gnaisse 1 Perpendicular 6.8 * 10-4

Moderada

Paralela 13.5 * 10-4 Biotita gnaisse 2 Perpendicular 9.0 * 10-4

Moderada

Paralela 2.7 *10-4 Gnaisse migmatítico 1 Perpendicular 4.6 *10-4

Moderadamente lenta

Paralela 2.4 * 10-4 Gnaisse migmatítico 2 Perpendicular 2.7 * 10-4

Moderadamente lenta

Paralela 38.8 * 10-4 Gnaisse migmatítico 3 Perpendicular 16.7 * 10-4

Rápida

3.3 – CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS DA ÁREA 3.3.1 – GEOLOGIA LOCAL

A área abrangida pelo município de Niterói tem o seu embasamento constituído de

rochas gnáissicas pré-cambrianas que se manifestam numa sucessão de serras ou

morros alongados na direção NE. Com exceção das ocorrências de biotita gnaisses

existentes numa faixa estreita e descontínua separando as baixadas do Centro e

Icaraí/Santa Rosa, os demais tipos litológicos são textural e mineralogicamente

semelhantes (augen gnaisses).

Os biotita gnaisses apresentam-se profundamente alterados e os seus contatos com o

gnaisse facoidal são em planos de falhamento muito deformados e brechados e com

interdigitações. Constitui-se de granada, quartzo, plagioclásio de matriz fina. Mostram

intercalações concordantes de quartzitos, grosseiros, recristalizados, amarelados pela

58

presença do hidróxido de ferro e com alguma muscovita. Os biotita gnaisses ainda

podem conter enclaves de kinzigitos e charnockitos. Os solos residuais derivados dos

biotita gnaisses constituem-se de areia fina a média, argilo-siltosa, de plasticidade

baixa a média, por vezes alto, formando espessos pacotes de solo. As ocorrências de

escorregamentos em solo no Município concentram-se nessa unidade, principalmente

quando há ocupação por favelas na sub-região do centro ou cortes sem controle na

região de Icaraí e Boa Viagem.

O estudo foi realizado no bairro de Boa Viagem, município de Niterói. A área de

interesse tem geologia marcada por grande diversidade de rochas, causada por um

sistema de falhamentos de direção NE-SW, e forte mergulho para SE. Intercalam-se

kinzigitos, quartzitos, anfibolitos, granada-biotita gnaisses, gnaisse calcissilicáticos,

além de veios de pegmatito, sobrepostos às rochas pré-cambrianas que formam o

embasamento da Baía da Guanabara. As rochas, na área do estudo, encontram-se

alteradas, formando um espesso pacote de solo residual.

Trata-se de um projeto de uma contenção em solo grampeado para a implantação de

prédios de apartamentos. O talude com altura aproximada de 45 m e cerca de 50 m de

extensão, será escavado com inclinação variada ao longo do corte, de acordo com os

projetistas em solo residual gnáissico silto-areno-argiloso. Durante o mapeamento

realizado na área de interesse, observou-se a presença de rochas gnáissicas de

granulação fina a grossa e coloração variando de cinza ao vermelho. Também ocorre

contato transicional entre o granada biotita gnaisse e o kinzigito (variedades com

sillimanita e cordierita). A metagrauvaca pode ser descrita como uma cunha encaixada

entre o gnaisse facoidal e ao sistema de falhamentos descrito acima.

Os quartzitos constituem corpos descontínuos, intercalados nos gnaisses devido ao

dobramento regional. São rochas de granulação fina a grossa, coloração cinza

esbranquiçada a amarelada, fraturadas e de brilho vítreo. São rochas

metassedimentares com excesso de sílica e contêm teores variáveis de biotita,

feldspatos freqüentemente caulinizados, sillimanita, granada e magnetita, além de

zircão, rutilo e apatita como minerais acessórios.

A área de interesse está dentro de uma zona de falha característica de uma tectônica

tangencial, que produziu vários estilos de dobras e foliações associadas, que evoluiu

para uma tectônica direcional expressa através de extensas zonas de cisalhamento

dúctil-rúptil de direção NE-SW que recortam o Estado do Rio de Janeiro.

59

Na cidade do Rio de Janeiro e adjacências, é reconhecida a Zona de Cisalhamento

Dúctil de Niterói, entre outras que afetam os diferentes gnaisses, milonitizando-os em

espessas e extensas faixas de direção NE-SW a ENE-WSW. Embora estas faixas

produzam uma marcante foliação tectônica, processos de silicificação observados em

alguns trechos enrijecem a rocha afetada pela deformação. A foliação das rochas na

área de exposição é verticalizada ao longo do eixo do cinturão móvel (± 88º), com

mergulhos suaves para NW. O mapa geológico pode ser observado no Anexo 1. A

alteração das rochas com essa configuração geológico-estrutural produziu solos de

coesão moderada e com várias descontinuidades, que facilitam o surgimento de

processos erosivos nas partes mais íngremes desse talude.

A foliação existente nas rochas do talude apresenta-se verticalizada. Isto favoreceu,

durante o tempo geológico, a percolação da água pela foliação, facilitando a alteração

dessas rochas, até uma profundidade de 15 metros (Classe IV, segundo a

GEOLOGICAL SOCIETY, 1977).

As zonas de alteração com gradações de rocha sã para rocha muito decomposta ao

longo de descontinuidades dispõem-se perpendicularmente à orientação das

descontinuidades, podendo não guardar relações com a topografia. A argilização dos

feldspatos é tão intensa que confere uma grande friabilidade à matriz da rocha. É

possível a retirada de grãos da matriz sem dificuldades. Algumas porções da rocha

podem ser escavadas com as mãos. Contudo, há também porções não escaváveis,

devido à ocorrência de cimentação por óxido de ferro, oriundo da intemperização das

biotitas e granadas. Em determinadas áreas, pode-se verificar um espesso pacote de

material de alteração entre as foliações da rocha.

Na zona das rochas metassedimentares, verifica-se que a rocha está profundamente

alterada devido ao cruzamento entre as fraturas subverticais da falha e o acamamento

suborizontal das rochas, deixando o terreno instável na parte mais alterada.

No decorrer do mapeamento, foi observada a presença de um cupinzeiro no talude

superior do Museu 2, não sendo possível avaliar sua extensão territorial (Figura 3.3).

Durante a realização do furo para a instalação do grampo AR-01, localizado na obra

Museu 02, na cota de 35 m, com 4,0 m de profundidade, observou-se que, em toda a

extensão do furo, o material recolhido foi caracterizado como um material argiloso

homogêneo, às vezes com fragmentos de blocos de quartzo partidos pela perfuratriz e

pedaços de raízes. A pouca recuperação de material, representada por trechos de

60

aproximadamente 10,0 cm de perfuração de vazio sem nenhum recolhimento de

material levantaram suspeitas em relação à extensão do cupinzeiro. Sabe-se que a

partir do ninho, os cupins cavam túneis muito compridos com vários canais, para irem

buscar alimento. Por isso, o foco principal dos cupins pode estar a 200 ou 300 metros

do local onde se encontram os seus orifícios de saída.

Figura 3.3 – Detalhe do cupinzeiro na face do talude da obra Museu 02 (Foto do

autor).

Os cupinzeiros podem ser subterrâneos, nas árvores, ao nível do solo ou em locais

onde tenham uma certa proteção. Na geotecnia, as raízes da vegetação integram o

solo para produzir um material composto, onde as raízes atuam como fibras de

resistência relativamente alta, embebidas em uma matriz de menor resistência à

tração.

A resistência ao cisalhamento do solo sofre acréscimo pela presença das raízes,

porém os cupins alimentam-se das raízes, construindo desta forma túneis e galerias.

Esses túneis podem ter "roubado" a nata de cimento, durante a injeção dos grampos

AR 01. Vale ressaltar que, durante a injeção de nata em um dos grampos da linha

superior, houve perda de material, evidenciado pelo fluxo de nata na face oposta ao

61

talude que estava sendo escavado (Figura 3.4). No mapeamento geológico em

conjunto com a realização dos outros furos, nas linhas subseqüentes, não foi

observada a continuidade desse cupinzeiro nas seções escavadas.

Figura 3.4 – Detalhe do extravasamento de nata na face oposta do talude do Museu 2

(Foto do autor).

3.3.2 – GEOMORFOLOGIA DO LOCAL

Em termos geomorfológicos, a área pesquisada está inserida no Domínio das Faixas

de Dobramentos Remobilizados - Unidade Colinas e maciços Costeiros que,

caracterizam-se pelas evidências de movimentos crustais, com marcas de falhas,

deslocamentos de blocos e falhamentos transversos, impondo nítido controle

estrutural sobre a morfologia atual. Este controle estrutural pode ser evidenciado pela

observação das extensas linhas de falha, escarpas de grandes dimensões e relevos

alinhados, coincidindo com os dobramentos originais e/ou falhamentos mais recentes,

que por sua vez atuaram sobre antigas falhas. Os processos morfoclimáticos que têm

submetido todo o conjunto não obliteraram os traços das estruturas primárias.

62

A Unidade Colinas e Maciços Costeiros caracteriza-se por ser uma área de topografia

deprimida, com reduzidos valores altimétricos em relação a outras unidades, refletindo

uma estrutura fraturada e dobrada. As colinas apresentam forma convexa, onde

predominam sedimentos areno-siltosos e/ou areno-argilosos, observando-se muitas

vezes concentrações ferruginosas.

3.3.3 – CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA

Para a identificação dos solos encontrados no talude do Morro do Palácio, PROTO

SILVA (2005) e SPRINGER (2006) realizaram ensaios de caracterização do solo (NBR

6457), incluindo os ensaios granulométricos (NBR 7181), densidade real dos grãos

(NBR 6508) e índices de consistência (Limite de liquidez – NBR 6459 e Limite de

plasticidade – NBR 7180). Todos os ensaios foram realizados seguindo as normas da

ABNT.

Devido à grande diversidade litológica do local, os solos residuais encontrados na área

são muito heterogêneos, mas podem ser classificados táctil-visualmente em dois tipos

principais: silte argilo-arenoso e areno-argiloso (Figura 3.5). Para validar esses resultados, foram realizados em laboratório os ensaios

granulométricos dos solos, utilizando amostras dos blocos coletados no Museu 1 e no

Museu 2.

A Figura 3.6 apresenta a curva granulométrica do solo residual maduro do Museu 1.

Observa-se que a distribuição granulométrica confirma o tipo areno-argiloso do solo.

Os resultados são apresentados nas Tabelas 3.3 e 3.4, respectivamente.

A verificação do solo residual maduro do Museu 1 foi realizada através de análises de

distribuição granulométrica de amostras coletadas ao longo de 2 grampos exumados

após ensaio de arrancamento (M1-19 e M1-20).

63


(Foto: SRINGER, 2006)

Figura 3.6 – Curva granulométrica da amostra de solo residual maduro do Museu 01

(SPRINGER, 2006)

64

Tabela 3.3 – Granulometria ao longo do grampo M1-19 (adaptado de SPRINGER, 2006)

Posição ao Longo do Grampo 0,0m 0,5m 1,0m 1,5m 2,0m 2,5m 3,0m 3,5m 4,0mPedregulho Grosso (%) 0,00 0,00 36,86 4,20 28,36 0,00 0,00 0,00 0,00 Pedregulho Médio (%) 0,04 0,03 13,47 8,98 14,61 0,09 0,02 6,90 1,20 Pedregulho Fino (%) 0,34 0,22 13,56 14,79 12,72 0,92 0,56 5,12 3,38 Areia Grossa (%) 6,59 14,76 20,36 37,87 18,12 4,03 4,99 13,24 16,24Areia Média (%) 20,69 20,89 8,84 18,88 10,16 18,14 16,89 16,40 22,96Areia Fina (%) 26,61 24,84 2,57 5,46 5,93 19,24 18,82 18,80 18,34Silte (%) 30,86 21,26 2,12 4,99 5,98 34,39 39,05 30,85 24,03Argila (%) 14,88 18,00 2,21 4,83 4,12 23,19 19,67 8,70 13,85Classificação SUCS SC CL - - - ML CL SC -

Tabela 3.4 – Granulometria ao longo do grampo M-20 (adaptado de SPRINGER, 2006)

Posição ao Longo do Grampo 0,0m 0,5m 1,0m 1,5m 2,0m 2,5m 3,0m 3,5m 4,0mPedregulho Grosso (%) 0,00 0,00 10,17 3,17 41,42 0,00 0,00 0,00 0,00 Pedregulho Médio (%) 0,00 0,00 8,93 6,28 10,13 0,02 0,10 2,55 0,37 Pedregulho Fino (%) 0,00 0,08 11,15 22,50 15,68 1,58 1,17 3,77 1,25 Areia Grossa (%) 5,12 8,97 31,77 40,49 15,00 15,39 11,21 18,00 11,75Areia Média (%) 26,57 18,31 20,96 16,04 7,44 20,07 18,82 15,73 26,68Areia Fina (%) 17,55 24,70 6,59 4,51 3,28 13,84 16,66 18,41 25,21Silte (%) 31,42 27,44 5,10 3,65 3,46 27,94 32,85 27,60 24,56Argila (%) 19,35 20,51 5,32 3,37 3,58 21,16 19,20 13,96 10,18Classificação SUCS CL CL - - - CL CL CL -

PROTO SILVA (2005) caracterizou o solo do Museu 2 (Figura 3.7) em dois tipos

distintos: argila arenosa de baixa plasticidade (CL) e areia argilosa (SC).

Figura 3.7 – Perfil de solo encontrado no talude da obra Museu 2 (Foto: PROTO SILVA, 2005)

65

Os resultados obtidos por esses autores, para os solos encontrados no talude do

Morro do Palácio corroboram as observações realizadas no material in situ, ou seja, os

solos formados pelo intemperismo, a partir de rochas gnáissicas, podem ser

classificados como silte argilo-arenoso e areno-argiloso. PROTO SILVA (2005), LIMA (2006) e SPRINGER (2005) realizaram ensaios de

caracterização nos materiais coletados durante a exumação de alguns de grampos de

arrancamento (M1-19 e M1-20) e nos blocos retirados à frente dos grampos de

arrancamento das obras Museu 1 e Museu 2. Os resultados estão reunidos na Tabela

3.5, que contém o teor de umidade (w), densidade real dos grãos (Gs), limites de

plasticidade (LP) e de liquidez (LL), e o índice de plasticidade (IP).

Tabela 3.5 – Resumo dos resultados dos ensaios de caracterização

Amostra Obra Cota (m) w (%) Gs LL (%) LP (%) IP (%) Referência M01 56,00 17,78 2,71 47,40 33,30 14,10 M02 56,00 16,19 2,92 46,90 28,60 18,30 M03 52,00 15,60 2,72 39,10 22,80 16,40 M04 52,00 18,19 2,72 44,80 23,60 21,20 M05 52,00 18,57 2,62 42,90 25,40 17,50 M06 29,00 5,88 2,70 33,00 22,90 10,00 B2M 56,00 15,85 2,72 45,70 33,20 12,60

LIMA, 2006

Grampo 19 31,40 - 2,65 32,39 22,18 10,21

Grampo 20

Museu 01

31,40 - 2,67 30,88 19,69 11,18

SPRINGER, 2006

1 e 2 (AR 01) 35,00 14,50 2,68 30,10 15,30 14,80

3 e 4 (AR 02) 25,00 15,20 2,69 33,20 17,50 15,80

5 e 6 (AR 03) 21,00 15,80 2,73 38,10 24,70 13,40

7 e 8 (AR 04)

Museu 02

17,50 17,10 2,71 35,90 23,70 11,50

PROTO SILVA, 2005

Os ensaios de cisalhamento direto foram realizados em amostras de solo residual

gnáissico, retirados do talude do Morro do Palácio. Os blocos foram retirados

mantendo a estrutura da rocha de origem. As camadas de solo apresentam-se

razoavelmente bem distribuídas ao longo do perfil do terreno, intercalando camadas

muito resistentes, com outras de resistência mais baixa. As camadas de baixa

resistência apresentam-se, em geral, laminadas e facilmente destacáveis ao longo

desses planos (solo cinza argilo-arenoso).

66

Na obra Museu 1, SPRINGER (2006) obteve valor de 19 kPa para a coesão e de 32º

para o ângulo de atrito para corpos, em corpos prova com a umidade natural. Para os

corpos de prova submersos obteve-se coesão nula e 31º para o ângulo de atrito

(Figura 3.8).


cisalhamento direto do solo do Museu 1 (adaptado de SPRINGER, 2006).

PROTO SILVA (2005) reportou os resultados obtidos dos ensaios de cisalhamento

direto realizados nas amostras de solo em umidade natural retiradas da obra Museu 2

(Tabela 3.6). Tabela 3.6 – Resultados dos ensaios de cisalhamento direto em amostras do Museu 2

(PROTO SILVA, 2005).

Parâmetros de Resistência Solo Blocos Grampos c (kPa) Ø (o) 1 e 2 AR 01 36 29 Solo 1 3 e 4 AR 02 69 36 5 e 6 AR 03 61 36 Solo 2 7 e 8 AR 04 51 36

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 50 100 225

Tensão Normal (kPa)

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

Envoltória solo naturalØ = 32°

c = 19,0 kPa

Envoltória solo submersoØ = 31°

c = 0 kPa

67

CAPÍTULO 4 – CONDICIONANTES DO TALUDE GRAMPEADO E MODELAGEM 3D

4.1 – INTRODUÇÃO

O conhecimento prévio das condições geológico-geotécnicas dos terrenos auxilia o

projeto e a construção de obras civis. O mapeamento é um método de investigação

que procura identificar tais condições, caracterizando as diferentes unidades presentes

na área e permitindo uma previsão do comportamento mecânico sob diferentes

solicitações.

Este capítulo apresenta um modelo geológico-geotécnico tridimensional da área de

estudo, construído a partir do mapeamento das litologias aflorantes e das

descontinuidades, além de dados de sondagens SPT realizadas no local e dos dados

de boletins das perfurações para a instalação dos grampos no talude.

Apesar de rústicas, as informações destes boletins de obra permitiram a construção do

modelo 3D da área de estudo. As estruturas e tipos de solos identificados no modelo

foram corroborados através da análise dos valores de resistência ao arrancamento

obtidos de ensaios executados nos grampos da obra (PROTO SILVA, 2005 e

SPRINGER, 2006). A exumação de grampos não convencionais, realizada por

MAGALHÃES (2005) na área de estudo, também evidenciou os condicionantes

geológicos e a variedade de solos previstos no modelo 3D desenvolvido nesta

pesquisa.

4.2 – MAPEAMENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO

O mapeamento geológico-geotécnico do presente trabalho foi efetuado ao longo da

face norte da encosta do Morro do Palácio, com altura aproximada de 45 m e extensão

de cerca de 50 m. Nesta área, localizam-se as obras de solo grampeado denominadas

Museu 1 e Museu 2, devido à proximidade do Museu de Arte Contemporânea, MAC de

Niterói, Rio de Janeiro (Figura 4.1).

68

Figura 4.1 – Localização das obras Museu 1 e Museu 2 (Fotodo autor)

Em termos litológicos, verificou-se que o maciço é constituído por rochas da Unidade

São Fidélis, sendo constituída por gnaisse kinzigítico (granada-sillimanita gnaisses

quartzo-feldspáticos), exibindo contatos transicionais com o granada-biotita gnaisse.

No local, encontram-se, também, intercalações de quartzitos e de gnaisse

calcissilicático, além de veios de pegmatito, com direções variando de E-W a NE-SW e

com mergulhos variando de N a NW, respectivamente.

As rochas metamórficas encontradas na área apresentam-se alteradas, formando um

espesso pacote de solo residual. Podem ser diferenciados dois tipos de solo: na parte

superior do talude um solo residual maduro, caracterizado por uma argila arenosa

avermelhada e, na parte inferior do talude, um solo residual jovem, caracterizado por

um material areno-argiloso de coloração um pouco mais clara.

Na região inferior do talude pode ser observada a presença de rocha alterada, onde

foram mapeadas as descontinuidades e retiradas as amostras para o ensaio de

rampa.

Praia de Boa Viagem, Niterói

Museu 1 Museu 2

69

Na descrição geomecânica, a caracterização do grau de alteração do maciço baseou-

se nas recomendações da ISRM (1981). O maciço mapeado enquadra-se na categoria

rocha totalmente alterada (solo residual), sem identificação de nível freático durante

todo o período de escavação.

Durante o mapeamento realizado na área das obras Museu 1 e 2, procurou-se analisar

a evolução tectônica regional para auxiliar no entendimento das estruturas geológicas.

Conforme apresentado no Capítulo 3, reconhecem-se, regionalmente, importantes

zonas de cisalhamento de empurrão, com vergência de topo para noroeste. Essas

zonas de cisalhamento estariam associadas às fases de deformação contínuas,

concomitantes ao metamorfismo regional (HEILBRON, 1995). Este processo evolutivo

seria resultado de convergência e colisão de massas continentais no Neoproterozóico

(MACHADO, 1997), com subducção do tipo-A para sudeste, com posterior

cavalgamento (dobramento) das rochas. A zona de subducção do tipo A refere-se ao

processo que supostamente ocorre no flanco continental dos cinturões orogênicos. Isto

pode ter desenvolvido, em um momento dúctil, a foliação regional e, posteriormente,

em um momento rúptil, as falhas (transcorrentes e normais) e as fraturas.

As duas famílias de falhas mapeadas na área podem ser caracterizadas como

normais, apresentando mergulhos elevados. Os contatos entre as litologias ocorrem

segundo os planos da foliação. Após uma longa inatividade tectônica, no Cenozóico

formou-se o graben da Guanabara, caracterizado por blocos com mergulho para NW,

limitados por falhas de direção N-NE.

A Figura 4.2 apresenta o mapa geológico resultante do mapeamento dos tipos

litológicos e falhas encontradas no Morro do Palácio, especificamente nas obras

Museu 1 e Museu 2.

Além do bandamento metamórfico, um sistema de descontinuidades formado por

quatro famílias de fraturas foi mapeado nas áreas Museu 1 e Museu 2. As famílias F1

e F2 (subverticais) e as famílias F3 e F4 (suborizontais) aparecem ocasionalmente em

alguns setores. Estas quatro famílias estão presentes, tanto nos granada-biotita

gnaisses quanto nos quartzitos, sendo mais marcantes nos quartzitos (Figura 4.3). O

talude apresenta direção aproximada ao do bandamento metamórfico, ou seja,

N60oE/12oNW.

http://www.pr.gov.br/mineropar/htm/glossario/c.html#cinturaodedobramentos

70

COPPE/UFRJ - PUC/RIO - SEEL.

MAPEAMENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOMORRO DO PALÁCIO

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO:

MAPA GEOLÓGICO-ESTRUTURAL

ALEXANDER MAGNO

Tráfego Perm a nente

Foliaç ão Vertic al/ Mergulho

Conta to Definido

Conta to Inferido Fa lha aproxim ada comm ergulho sup osto

AV. ALMIRANTE BENJAMIM SODRÉ, PRAIA DE BOA VIAGEM - NITERÓI

RIO DE JANEIRO

COPPE/UFRJPUC/RIO

SEEL.

ESCALA: 1/200

LEGENDA LITOLÓGICA:

7065

60

55

50

45

40

35

AV. ALMIRANTE BENJAMIM SODRÉ

RUA NAIR

MARGEM

PER

EIRA

P-4

SP-02

SP-03

SP-01

P-3

P-2

PRAIA DA BOA VIAGEM

75X

12º NW

F- 01

F- 02

43’ 49”21º 10’

NM NQ NG

DECLINAÇÃO MAGNÉTICA EM 1993

BAÍA DE GUANABARA

SP-02

SP-01

SP-05

SP-06

SP-07 SP-03

SP-04Obra Museu 01

Obra Museu 02

20º

71

Figura 4.3 - Cruzamento de fraturas subverticais com as fraturas suborizontais (Foto do autor).

O sistema de fraturas denominado F1 (Figura 4.4) possui orientação NNW-SSE, com

atitude média de N5oW. O mergulho varia entre 85º e 900 ENE. As fraturas desta

família possuem espaçamento médio de 30 mm, com uma freqüência de 7 fraturas por

metro e rugosidade classificada como ondulada rugosa.

Figura 4.4 – Diagrama de pólos (a) e de rosetas (b) da família de fraturas F1.

O sistema de fraturas denominado F2 (Figura 4.5) possui orientação NNE-SSW, com

atitude média de N10oE (direção) e 89º ESE (mergulho). O espaçamento médio é de

72

50 mm com, uma freqüência de 8 a 10 fraturas por metro e rugosidade classificada

como ondulada rugosa.

Figura 4.5 - Diagrama de pólos (a) e de rosetas (b) da família de fraturas F2

O sistema F3 (Figuras 4.6) é definido por fraturas com orientação WNW-ESE, atitude

média de N75oW (direção) e 120SW (mergulho). O espaçamento médio é de 150 mm,

com uma freqüência de 5 fraturas por metro e rugosidade classificada como ondulada

rugosa.

O sistema de fraturas F4 (Figuras 4.7) é muito bem desenvolvido, com planos bem

regulares e espaçamento médio de 80 mm. A orientação destas estruturas é ENE-

WSW e a direção varia em torno de 800 a 870, com mergulho variando entre 80 e 100

para NW e rugosidade classificada como ondulada rugosa.

Figura 4.6 – Diagrama de pólos (a) e de rosetas (b) da família de fraturas F3

73

Figura 4.7 – Diagrama de pólos (a) e de rosetas (b) da família de fraturas F4

O entrecruzamento das famílias de faturas com atitudes diferentes promove uma

fragmentação deste trecho do talude em poliedros de geometria variada, com

dimensões de aproximadamente 5 a 20 cm (Figura 4.8).

Figura 4.7 - Entrecruzamento das famílias de faturas das obras Museu 1 e 2 (Foto do

autor).

74

Em algumas descontinuidades foram observadas superfícies com forte oxidação e

paredes planas rugosas. A persistência apresenta uma variação reduzida na encosta,

sendo em geral da ordem de 3 a 10 m. Em alguns poucos casos foi constatada uma

persistência alta de até 20 m. Em termos de abertura, o valor observado foi sempre

menor do que 5 mm, para todas as famílias de descontinuidades. As

descontinuidades, em geral, não se apresentam preenchidas. Quando presente, o

material de preenchimento é localizado e corresponde ao quartzo e calcita.

O entendimento adequado das estruturas geológicas é fundamental para a definição

dos mecanismos condicionantes de uma eventual ruptura da encosta do Morro do

Palácio. Em conseqüência, foram realizadas análises de estabilidade estrutural a partir

das projeções esterográficas (DIPS 5.05, 2000), para identificar os planos potenciais

de ruptura. Foram detectadas duas possíveis superfícies de ruptura, delimitadas pelo

cruzamento das duas falhas.

As falhas foram mapeadas através da interpretação fotogeológica da área, com base

em fotos aéreas na escala 1:8.000 e nas informações obtidas nos perfis geológico-

geotécnicos desenvolvidos a partir dos dados das sondagens. Portanto, a direção das

falhas é aproximada e o mergulho é suposto. A atitude da Falha 1 é N70oE/75oSE e da

Falha 2 é N25oW/72ONE (Figura 4.9).

Figura 4.9 – Vista geral da área das obras Museu 1 e Museu 2 (Foto aérea – Escala

1:8.000)

FALHA 2

FALHA 1

75

Na área das rochas metassedimentares, o cruzamento das fraturas subverticais e

suborizontais com a falha N70ºE favorece a instabilização do terreno na parte mais

alterada do talude. A interseção das duas falhas favorece uma possível ruptura em

cunha do talude na área da obra Museu 2 (Figura 4.10), porém o ângulo de interseção

das falhas é menor que o ângulo de atrito das juntas (35o), indicando a estabilidade

desse setor da obra.

Figura 4.10 – Análise estrutural das falhas mapeadas na obra Museu 02.

Em relação às características geomecânicas das descontinuidades, foram realizados

ensaios de rampa (Tilt Test) para determinação do ângulo de atrito de rampa. O

ensaio de rampa é basicamente um ensaio de cisalhamento direto, executado em um

plano com inclinação variável, sob baixas tensões normais.

Os parâmetros de resistência das juntas dos taludes foram determinados no

equipamento de plano inclinado da PUC-Rio. O equipamento é composto por uma

estrutura de reação, fabricada com perfis de aço soldados, formando uma base de 2,5

m de comprimento por 1,4 m de largura, e um pórtico de 2,5 m de altura (AGUIAR,

2003). A rampa de ensaio é uma placa de aço, com dimensões de 1,1 m de largura

por 1,3 m de comprimento, acoplada à estrutura através de duas dobradiças (Figuras

4.11 e 4.12).

76

O basculamento da rampa é realizado por uma talha mecânica, fixada no centro do

pórtico, com capacidade máxima de 10 kN. A inclinação da rampa foi monitorada por

medidores de ângulo com resolução de 0,5º.

Figura 4.11 - Equipamento de ensaio de rampa -Tilt Test (Foto do autor).

Figura 4.12 – Vista lateral do equipamento (adaptado de AGUIAR, 2003).

77

O procedimento do ensaio de plano inclinado é simples e rápido, consistindo em

acionar manualmente a talha, de forma a promover uma inclinação gradativa do

conjunto até ocorrer o deslizamento da junta.

Durante o ensaio, monitora-se o início do deslocamento e o ângulo de deslizamento

do bloco superior da junta. O ensaio é realizado sob baixo valor de tensão normal,

resultante do peso do bloco superior da junta. Desta forma, o ângulo de deslizamento

corresponde ao ângulo de atrito de rampa, considerado como ângulo de atrito residual

das juntas descrito por BARTON e CHOUBEY (1977).

Foram coletados e ensaiados 15 blocos de rocha gnáissica levemente alteradas, de

cor variegada (Figura 4.13), sendo 08 blocos de gnaisse bandado e 07 formados pela

intercalação de gnaisse bandado e quartzito. As juntas das amostras não continham

preenchimento, porém apresentavam-se levemente alteradas. Em alguns casos,

notou-se a presença de raízes na junta e/ou a ocorrência de materiais arenosos e

siltosos. Utilizando a classificação da ISRM (1981) para a rugosidade, chega-se a um

JRC médio entre 6 e 8.

Figura 4.13 – Ensaio de rampa na junta do bloco de granada-biotita gnaisse (Foto do

autor).

78

Os ensaios 7, 10 e 13 não foram realizados, devido a danos nas amostras durante o

transporte dos blocos para o laboratório. A análise de todas as amostras ensaiadas

indicam um valor médio para o ângulo de atrito de rampa das juntas de 35,3º. Os

resultados dos ensaios de rampa estão reunidos na Tabela 4.1.

Este valor se aproxima do determinado em ensaios de cisalhamento direto das

amostras de solo areno-argiloso do Museu 2 igual a 36,4º, executados por PROTO

SILVA (2005).

Tabela 4.1 - Resultados dos ensaios de rampa em amostras das obras Museu 1 e 2.

Ensaio no. Litotipo Cota

(m) Coeficiente de

rugosidade (JRC) Ângulo de Atrito de

Rampa (graus) Plano

ensaiado

01 Intercalação de biotita gnaisse e quartzito 38,00 6-8 38 Foliação

(S1)

02 Biotita gnaisse 38,00 6-8 36 Foliação (S1)

03 Kinzigito 37,00 8-10 48 Fratura

suborizontal (F3)


(S1)



suborizontal (F3)


subvertical (F1)


(S1)


(S1)

12 Quartzito 30,00 8-10 47 Fratura

subvertical (F2)


subvertical (F2)



suborizontal (F3)


subvertical (F1)


suborizontal (F4)

79

A Tabela 4.2 apresenta as características das descontinuidades presentes no maciço

rochoso, de acordo com os parâmetros de descrição quantitativa indicados pela ISRM

(1981): atitude, espaçamento, persistência, abertura, presença de material de

preenchimento e rugosidade através do coeficiente de rugosidade da junta JRC, além

das características espaciais das descontinuidades.

Tabela 4.2 - Características das descontinuidades do talude.

Descontinuidade* Direção/ Mergulho

(graus)

Espaçamento (mm)

Persistência (m)

Abertura (mm)

Ângulo de Atrito de Rampa (graus)

JRC

Foliação S1 N60E/12NW - - - 35 6-8 Fratura F1 N5W/85ENE 30 7 1,0 Fratura F2 N10E/89ESE 50 8 1,2 44 8-10

Fratura F3 N75W/12SW 150 5 1,3 Fratura F4 N80E/10NW 80 8 5,0 49 10-12

Observação: * As descontinuidades apresentavam-se sem preenchimento e secas

Os ângulos de atrito de rampa, apresentados na Tabela 4.2, foram obtidos a partir dos

resultados de ensaios de rampa realizados em blocos amostrados na área da

pesquisa. Os valores de rugosidade foram obtidos através da análise dos planos de

descontinuidades dos blocos ensaiados, segundo as recomendações de BARTON et

al. (1974). O perfil geométrico das fraturas enquadra-se no tipo ondulada rugosa. 4.3 – PERFIS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS

Os perfis geológico-geotécnicos foram construídos através dos dados de sondagens

na área de estudo identificadas na Figura 4.14. Na obra Museu 1, as sondagens SP-

01 a SP-03 foram executadas pela CONTEMAT (2003). Na obra Museu 2, as

sondagens SP-01 a SP-07 foram de responsabilidade da GEOLOGUS (2004). As

Tabelas 4.3 e 4.4 apresentam os resultados das sondagens no Museu 1 e Museu 2,

respectivamente.

Nas sondagens realizadas na obra Museu 2, apenas os furos SP-05 e SP-06 não

acusaram uma camada superficial de aterro, com espessura média de 0,40m. Nesses

furos, como nos demais, o solo residual é constituído por misturas silto-argilosas ou

argilo-siltosas, às vezes com presença de pedregulhos, de coloração variável, desde o

branco ao marrom escuro. A cota das sondagens é relativa ao nível do mar.

80

Tabela 4.3 – Sondagens na obra Museu 1.

SONDAGEM COTA (m) DESCRIÇÃO DO TIPO DE SOLO PROFUNDIDADE

(m) Silte argiloso com areia fina a grossa, poucos pedregulhos, marrom 0,0 a 1,45 SP - 01 43,80

Silte argiloso com areia fina e média, amarela 1,45 a 12,10 Silte muito arenoso, marrom 0,0 a 1,00

Silte muito arenoso de cor variegada 1,0 a 1,25 Areia grossa amarela 1,25 a 4,17

Trecho perfurado com barrilete (corte) 4,17 a 6,35 Areia siltosa, marrom contendo pedregulhos 6,35 a 7,78

Silte argiloso com areia fina e média de cor variegada 7,78 a 9,23 Areia siltosa, amarela (Trecho perfurado com barrilete) 9,23 a 11,07

Areia siltosa, amarela. 11,07 a 16,08

SP - 02 56,00

Silte argiloso com areia fina a grossa, amarela 16,08 a 17,07 Camada superficial com restos vegetais, cinza 0,0 a 1,00

Argila siltosa com areia média e grossa, amarela 1,00 a 1,45 Argila siltosa com areia fina e média, marrom 1,45 a 2,45

Argila siltosa com areia fina a grossa, poucos pedregulhos, marrom 2,45 a 3,45 Silte argiloso com areia fina e média, marrom 3,45 a 5,45

Silte argiloso com areia fina e média, cor variegada 5,45 a 8,45 Silte argiloso com areia fina e média, vermelha 8,45 a 19,00

SP - 03 64,30

Argila siltosa com areia fina e média, marrom 19,00 a 22,0

Tabela 4.4 – Sondagens na obra Museu 2.

SONDAGEM COTA (m) TIPO DE SOLO PROFUNDIDADE

(m) Aterro 0,0 a 0,40

Solo residual maduro, argilo-siltoso, amarelo 0,40 a 1,70 Solo residual jovem, argilo-siltoso, marrom claro 1,70 a 7,00

Solo residual jovem, silto-argiloso, roxo 7,00 a 18,00 Solo residual jovem, silto-argiloso, cinza claro 18,00 a 25,00

SP - 01 31,11

Solo residual jovem, silto-areno-argiloso fino, marrom claro 25,00 a 30,05 Aterro 0,0 a 0,30

Solo residual, argilo-siltoso, vermelho amarelado 0,30 a 2,60 Solo residual, silto-argiloso, vermelho 2,60 a 15,50 SP - 02 37,98

Solo residual jovem, silto-argiloso, bege claro 15,50 a 35,10 Solo residual jovem, silto-argiloso, marrom claro 0,0 a 15,10 SP - 03 29,25 Solo residual jovem, silto-argiloso, marrom claro, poucos pedregulhos 15,10 a 25,00

Aterro. 0,0 a 0,20 Solo residual jovem, silto-argiloso, bege claro, poucos pedregulhos 0,20 a 5,00

Solo residual jovem, silto-argiloso, marrom 5,00 a 8,00 Solo residual jovem, silto-argiloso, bege claro, poucos pedregulhos 8,00 a 23,00

SP - 04 26,93

Solo residual jovem, silto-arenoso, vermelho 23,00 a 24,15 SP - 05 22,33 Solo residual jovem, argilo-siltoso, marrom escuro 0,0 a 9,80

Solo residual jovem, argilo-siltoso, branco 0,0 a 12,0 SP - 06 25,63 Solo residual jovem, argilo-siltoso, bege escuro 12,0 a 23,0 Aterro 0,0 a 0,30

Solo residual jovem, silto-argiloso, rosa/marrom 0,30 a 5,00 Solo residual jovem, argiloso, marrom/branco 5,0 a 5,90

Solo residual jovem, silto-argiloso, marrom 5,90 a 10,50 Solo residual jovem, silto-argiloso, bege claro, poucos pedregulhos 10,50 a 17,00

Solo residual jovem, silto-argiloso, marrom claro 17,00 a 20,50

SP - 07 36,05

Solo residual jovem, silto-argiloso, branco, poucos pedregulhos 20,50 a 32,45

A camada de solo residual apresentou um NSPT crescente com a profundidade,

variando de 20 a cerca de 120. As sondagens se estenderam até atingir o

81

impenetrável à percussão (SP-05), ou profundidades compatíveis com o objetivo das

mesmas.

Os dados das sondagens foram utilizados para a construção dos perfis geológico-

geotécnicos segundo as seções definidas na Figura 4.14.

As Figuras 4.15 a 4.20 apresentam os perfis geológico geotécnicos do Museu 1 e

Museu 2.

4.4 – MODELOS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS TRIDIMENSIONAIS

Após a escavação de cada nível do talude, os furos são executados através da

perfuração do talude; as barras de aço dos grampos são inseridos nos furos,

finalmente preenchidos com injeção da nata de cimento (Tabela 4.5)

Tabela 4.5 - Etapas de executivas para a instalação dos grampos

1 - Escavação

2 - Perfuração e instalação dos grampos

3 - Injeção de argamassa nas perfurações

82

COPPE/UFRJ - PUC/RIO - SEEL.

MAPEAMENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOMORRO DO PALÁCIO

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO:

PERFIS GEOLÓGICOS-GEOTÉCNICOSMUSEU 01 E MUSEU 02

ALEXANDER MAGNO

Tráfego Perm anente

AV. ALMIRANTE BENJAMIM SODRÉ, PRAIA DE BOA VIAGEM - NITERÓI

RIO DE JANEIRO

COPPE/UFRJPUC/RIO

SEEL.

ESCALA: 1/200

7065

60

55

50

45

40

35

AV. ALMIRANTE BENJAMIM SODRÉ

RUA

NAIR M

ARGEM

PERE

IRA

P-4

SP-02

SP-03

SP-01

P-3

P-2

PRAIA DA BOA VIAGEM

75X

F- 01

F- 02

43’ 49”21º 10’

NM NQ NG

DECLINAÇÃO MAGNÉTICA EM 1993

BAÍA DE GUANABARA

SP-02

SP-01

SP-05

SP-06

SP-07 SP-03

SP-04Obra Museu 01

Obra Museu 02

M1’

M1

A

A’

B

B’

C’

C

D

D’

EE’

83

PROJETO:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO

MAPEAMENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO

COPPE - UFRJPUC/RJSEEL.


CAMADA VEGETAL

SILTE ARGILOSO COM AREIA FINA A GROSSA,MARROM.

SILTE ARGILOSO COM AREIA FINA A GROSSA, AMARELO.

SILTE ARGILOSO, COM AREIA FINA A GROSSA COM PEDREGULHOS, MARROM.

Cota da Sondagem (m)

SIMBOLOGIA

SILTE ARENOSO, COR VARIEGADA.

AREIA GROSSA.

AREIA SILTOSA, MARROM.

ARGILA SILTOSA COM AREIA FINA A MEDIA, MARROM AVERMELHADO.

SILTE ARGILOSO COM AREIA FINA AMEDIA, VERMELHO.

ESCALA HORIZONTAL: 1/100ESCALA VERTICAL: 1/125

PERFIL GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOMUSEU 01 - PERFIL M1 - M1’

Geometria do Taludeapós a escavação

Sondagens

N

Nível Original do Terreno

M1’M1

84

PROJETO:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO





SIMBOLOGIA


PERFIL GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOMUSEU 02 - PERFIL AA’

Sondagens

ATERRO

SOLO RESIDUAL MADURO, ARGILO-ARENOSO, AMARELO

SOLO RESIDUAL JOVEM, SILTO-ARGILOSO, CINZA CLARO

SOLO RESIDUAL JOVEM, SILTO-ARENOSO, MARROM CLARO

SOLO RESIDUAL, SILTO-ARGILOSO, VERMELHO

SOLO RESIDUAL JOVEM, SILTO-ARGILOSO, ROSA SOLO RESIDUAL, ARGILO-SILTOSO, VERMELHO-AMARELADO

FalhaNível Originaldo Terreno

A`A

85

PROJETO:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO




ATERRO

SOLO RESIDUAL MADURO, ARGILO-ARENOSO, AMARELO.

SOLO RESIDUAL JOVEM, ROSA.


SIMBOLOGIA

SOLO RESIDUAL JOVEM, SILTO-ARENO-ARGILOSO, MARROM CLARO.

SOLO RESIDUAL, ARGILO-SILTOSO,VERMELHO AMARELADO.

SOLO RESIDUAL , SILTO-ARGILOSO, VERMELHO.


PERFIL GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOMUSEU 02 - PERFIL BB’

Nível Original do Terreno

Falha

Sondagens

B`B

86

PROJETO:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO




ATERRO

Cota daSondagem (m)

SIMBOLOGIA


SOLO RESIDUAL, ARGILO-SILTOSO,VERMELHO AMARELADO.

SOLO RESIDUAL , SILTO-ARGILOSO, VERMELHO.


PERFIL GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOMUSEU 02 - PERFIL CC’

Sondagens

SOLO RESIDUAL , SILTO-ARGILOSO, MARROM ESCURO.

SOLO RESIDUAL JOVEM , ARGILO-SILTOSO, BRANCO.


C`C

87

PROJETO:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO




Cota daSondagem (m)

SIMBOLOGIA



PERFIL GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOMUSEU 02 - PERFIL DD’

Sondagens



FalhaNível Original do Terreno

D`D

88

PROJETO:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO




ATERRO


SIMBOLOGIA



PERFIL GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOMUSEU 02 - PERFIL EE`

Sondagens




E`E

89

A execução dos furos para a instalação dos grampos é acompanhada pelo sondador

que descreve qualitativamente os materiais perfurados em função da profundidade. A

descrição de cada furo é registrada no boletim de perfuração da obra.

No Museu 1 e Museu 2 foram realizadas 770 perfurações, as quais foram registradas

nos boletins. Além disto, cerca de 50% das perfurações (385) foram acompanhados na

boca do furo para melhor entendimento dos materiais que compõem o talude. Coletou-

se também amostras de solo da perfuração, visando a sua identificação. A localização

dos modelos tridimensionais pode ser observada nas figuras 4.21 e 4.221. Essas

informações associadas ao mapeamento geológico e dados das sondagens foram

essenciais para a elaboração dos modelos geológico-geotécnicos tridimensionais da

área.


autor)

Talude Superior – Face C

Talude Inferior – Face G

90


PROTO SILVA, 2005)

As figuras 4.23 e 4.24 apresentam o modelo 3D do talude superior (Face C) do Museu

1 e um exemplo do perfil longitudinal ao longo das colunas de grampos A e B,

respectivamente.

Analogamente, as Figuras 4.25 e 4.26 apresentam o modelo 3D do talude inferior

(Face G) do Museu 1 com o perfil longitudinal ao longo das colunas A e B de grampos.

Os modelos geológico-geotécnicos 3D dos taludes 1, 2, 3 e 4 do Museu 2 são

apresentados nas Figuras 4.27, 4.28, 4,29 e 4.30, respectivamente.

Os perfis longitudinais ao longo das seções de grampos instrumentados e não

instrumentados do Museu 2 encontram-se,’ respectivamente, nas Figuras 4.31 e 4.32.

Talude 1

Talude 2

Talude 3

Talude 4

91

LEGENDA:

MAPEAMENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOPROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

MODELO GEOLÓGICO 3-DTALUDE SUPERIORFACE C - MUSEU 01

ALEXANDER MAGNO

Foliação Vertical/ Mergulho

Contato Definido Contato Inferido


ESCALA HORIZONTAL = 1/220ESCALA VERTICAL = 1/220

N

Figura 4.23 - Modelo Geológico-Geotécnico 3D da Face C - Museu 1

91

92

MORRO DO PALÁCIO - PRAIA DA BOA VIAGEMNITERÓI - RJ

LEGENDA:

PROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO

Grampos

Foliação / Mergulho


FACE CCOLUNA A INSTRUMENTADA

FACE CCOLUNA B INSTRUMENTADA

COPPE - UFRJPUC-RIO

SEEL.


53,00 m

Grampo C 09 (24,00 m )Cota 52,00 m

Grampo C 39 (21,00 m )Cota 48,00 m

Grampo C 69 (21,00 m )Cota 44,00 m

39,00 m

39,00 m

53,00 m

Gram po C 67 (21,00 m )Cota 44,00 m

Grampo C 37 (21,00 m )Cota 48,00 m

Grampo C 07 (24,00 m )Cota 52,00 m

N

Falha

93

LEGENDA:

MAPEAMENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOPROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

MODELO GEOLÓGICO 3-DTALUDE INFERIOR

FACE G - MUSEU 01

ALEXANDER MAGNO




Cota (m)

ESCALA HORIZONTAL = 1/200ESCALA VERTICAL = 1/128

C 112 (G 07) C 114 (G 09)

C 157 (G 54) C 159 (G 56)

M1-19 M1-20

M1-16/17

M1-18

29.00 m

39.00 m37.90 m

34.00 m

33.35 m

31.40 m

10º NW

N

M1-20

M1-19

C 159

M1-18M1-16/17

M1-15

C 157C 112 C 114

M1-15

94


LEGENDA:

PROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO

Grampos

Foliação / Mergulho


FACE GCOLUNA A INSTRUMENTADA

FACE GCOLUNA B INSTRUMENTADA

COPPE - UFRJPUC-RIO

SEEL.


39.00 m

39,00 m

Gram po C 114 (G 09/18,00 m )Cota - 38,00 m

Gram po C 159 (G 56/15,00 m)Cota - 33,35 m

29,00 m

Gram po C 112 (G07/18,00 m )Cota - 38,00 m

Grampo C 157 (G 54/15,00 m)Cota - 33,35 m

29,00 m

N

Falha

95

LEGENDA:

PROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO




MAPA GEOLÓGICO 3-DTALUDE 01 - MUSEU 02


ESCALA HORIZONTAL(X) = 1/100ESCALA VERTICAL (Y) = 1/100ESCALA DOS GRAMPOS (Z) = 1/50

Falha

42,00 m

35,96 m

Gr 35B

38,50 m

Gr 35C

Gr 35B

Gr M-24

N

12º NW

Gr M-24 Gr M-25

Gr M-25

Gr 35C

96


PROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO






ESCALA HORIZONTAL (X) = 1/100ESCALA VERTICAL (Y) = 1/100ESCALA DOS GRAMPOS (Z) = 1/50

Falha

36,00 m

28,96 m

AR 01Não Instrumentado

34,50 m

AR 01-NIAR 01-I

N

12º NW

AR 01Instrumentado

97


PROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO

Foliação Vertical/Mergulho





Grampo Cota (m)


Falha

N

AR 02Instrumentado


AR 03Instrumentado


27,00 m

27,65 m

20,46 m

12º NW

AR 02-I AR 02-NII AR 03-I AR 03-NII

21,96 m

98


PROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO






Grampo Cota (m)


Falha

N

AR 04INSTRUMENTADO

AR 04NÃO INSTRUMENTADO

21,00 m

11,25 m

17,50 m

12º NW

AR 04 I AR 04 NI

99



PROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGO

ALEXANDER MAGNO

GramposFoliação / Mergulho

Contato Definido

Contato Inferido

COPPE - UFRJPUC-RIO

SEEL.



LEGENDA:

PROJETO:

SIMBOLOGIA:

DESENHADO POR: APROVADO POR:

FIGURA:

MARC ELO RIOS ALEXANDER MAGNO

Gra mp os

Fo lia çã o / Me rgulho

Conta to De finid o

Conta to InferidoTraç o de Fratura

Tra ço d e Fa lha

COPPE - UFRJPUC-RIO

SEEL.

MAPEAMENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOOBRA 01- FACE C

Grampo AR 02 - Cota 27,65 m

α = 11º


α = 11º


α = 11º

11,25 m

42,00 m


α = 11º

1

5

N

Grampo 35 B - Cota 40,50 m

α = 11º

Falha

100



PROJETO:

SIMBOLOGIA:

GEÓLOGOALEXANDER MAGNO

GramposFoliação / Mergulho

Contato Definido

Contato Inferido

COPPE - UFRJPUC-RIO

SEEL.

DESENHADO POR:

FIGURA:

MARCELO RIOS

Co ntato Definido


α = 11º


α = 11º

Grampo AR 04 - Cota17,50 m

α = 11º

11,25 m

42,00 m


α = 11º

Grampo 35C - Cota 38,50 m

α = 11º

N

1

5

Falha

101

Os perfis geológico-geotécnicos tridimensionais da obra Museu 1, apresentam na face

superior (Face C) um solo mais homogêno, caracterizado por material areno-argiloso,

representativo de um solo residual maduro, passando gradativamente, na face inferior

(Face G), para um perfil de solo caracterizado por material silto-argilo-arenoso

representativo de um solo residual jovem

Os perfis geológico-geotécnicos tridimensionais da obra Museu 2 apresentam, do topo

para a base, uma gradativa modificação das características do solo, ou seja, no talude

1, o solo pode ser caracterizado como areno-argiloso, representando o solo residual

maduro, em contato com o solo residual jovem do talude inferior (Talude 2) Entre os

talude 2 e 3 ocorre uma transição entre o solo residual jovem e o saprolito. Entre os

talude 3 e 4 ocorre uma transição gradual entre o saprolito e a rocha alterada. Neste

perfil não foi alcançado o nível da rocha sã.

4.5 – VALIDAÇÃO DOS MODELOS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS 3D As observações obtidas ao se exumar um grampo são de grande valor, permitindo a

correlação com as condições do solo, com as técnicas de execução e injeção e com a

geometria do grampo (diâmetro).

Como parte das pesquisas, foram realizados 42 ensaios de arrancamento de grampos,

nas obras Museu 1 e Museu 2, sendo que 12 foram exumados durante a escavação

do talude em solo residual e em rocha alterada. Os resultados dos ensaios de

arrancamento e as características dos grampos exumados foram utilizados para

validar os modelos geológico-geotécnicos 3D desenvolvidos.

Os ensaios de arrancamento são realizados em grampos com um trecho livre de 1 m,

seguido de um trecho injetado de 3 m de comprimento. O grampo é tracionado e a

carga de tração deve ser acompanhada por célula de carga ou através da leitura

manométrica da bomba. A Figura 4.33 apresenta o esquema utilizado para a

montagem dos ensaios de arrancamento executados nas obras Museu 1 e 2.

Observam-se os seguintes componentes: Placa de aço de reação, Grade de reação,

Macaco hidráulico, Célula de carga, Placa de aço, Porcas e Extensômetro analógico.

Vale ressaltar que o eixo do macaco e o eixo do grampo devem estar alinhados. O

extensômetro deve também ser alinhado ao eixo do grampo.

102

Figura 4.33 – Montagem do ensaio de arrancamento dos grampos (Foto do autor)

Todas as perfurações para a instalação dos grampos foram realizadas com uma

sonda rotativa e com fluxo de ar comprimido. Durante a sondagem, foram identificadas

as litologias presentes, que foram posteriormente confirmadas com a exumação de

alguns grampos.

SPRINGER (2006) realizou 20 ensaios de arrancamento na obra Museu 1 e 2 ensaios

na obra Museu 2, cujas locações são ilustradas nos modelos das Figuras 4.23, 4.25 e

4.27. Os ensaios foram realizados em grampos com comprimento de 4,0 m, inclinados

de 10º, separados em dois grupos: (i) injetado só com bainha e (ii) re-injetados. Um

resumo dos resultados é apresentado na Tabela 4.6. Os valores obtidos por

SPRINGER (2006) nos ensaios de arrancamento mostram resultados dispersos,

devido à heterogeneidade geológica do perfil de solo encontrado na área: solo residual

maduro (SEM), solo residual jovem (SRJ) e rocha alterada (RA).

PROTO SILVA (2005) realizou 8 ensaios de arrancamento durante a escavação da

obra Museu 2, cujas locações são identificadas nos modelos 3D das Figuras 4.27,

4.28, 4.29 e 4.30. Para cada cota selecionada, o autor executou 2 ensaios, um com

grampo instrumentado com strain gages espaçados de 50 cm, para observar a

distribuição dos carregamentos, e outro com grampo não instrumentado para certificar

o valor da resistência ao arrancamento obtido no primeiro ensaio. Observou-se um

103

nítido aumento da resistência ao arrancamento quando o ensaio AR 01, em argila

arenosa, foi comparado com os ensaios em areia argilosa (Tabela 4.7).

Tabela 4.6 - Resumo dos resultados de ensaios de arrancamento nas obras Museu 01

e Museu 02 (SPRINGER, 2005).

Número do Grampo

Deslocamento máximo do grampo (mm)

Carga de Arrancamento (kN) qs (kN/m2) Solo

[M1-01] 35 14,4 150 SRM

[M1-02] 161 36,4 379 SRM

[M1-03] 07 18,0 187 SRM

[M1-04] 11 19,6 204 SRM

[M1-05] 27 18,4 191 SRM

[M1-06] 19 21,2 220 SRM

[M1-07] 26 20,5 214 SRM

[M1-08] 16 19,6 204 SRM

[M1-09] 66 11,1 116 SRJ

[M1-10] 29 13,1 136 SRJ

[M1-11] 135 9,1 95 SRJ

[M1-12] 154 12,6 131 SRJ

[M1-13] 43 17,6 183 SRJ

[M1-14] 16 17,2 179 SRJ

[M1-15] 17 20,2 198 SRJ

[M1-16] 61 13,8 144 SRJ

[M1-17] 23 17,6 183 RA

[M1-18] 21 17,1 178 RA

[M1-19] 30 17,6 183 SRM

[M1-20] 17 13,2 137 SRM

[M2-01] 172 12 240 SRM

[M2-02] 129 11,23 180 SRM


(PROTO SILVA, 2005).

Número do

Grampo

Deslocamento máximo do

grampo (mm)

Carga de Arrancamento

(kN)

qs (kN/m2) Solo

119 117,4 166 AR 01 195 - - Argila

Arenosa 130 150,4 216 AR 02 170 168,2 249 130 190,1 269 AR 03 150 198,3 280 175 182,8 258 AR 04 190 185,6 263

Areia argilosa

104

Na Tabela 4.7, nota-se que o grampo não instrumentado AR01 não atingiu a ruptura.

Durante a execução da obra, foi detectado um grande nicho de cupins no solo, na

zona do ensaio não instrumentado. Por recomendações dos projetistas, foi injetada

nata de cimento em toda esta zona afetada, para preenchimento dos vazios. Essa

injeção gerou uma zona de alta resistência na região deste ensaio, explicando o

porquê de não se atingir a ruptura do grampo.

Os modelos geológico-geotécnicos 3D desenvolvidos com as observações realizadas

durante o mapeamento, em conjunto com os dados das sondagens e das perfurações

para a instalação dos grampos, confirmam o perfil de alteração do talude, reportado

por PROTO SILVA (2005) na obra Museu 2. As observações indicaram que a parte

superior do talude apresenta um solo residual maduro, silto argilo-arenoso, com

relíquias de quartzo de pequeno diâmetro (± 1,0 cm) e nenhum vestígio da rocha

original. Subjacente a este solo maduro, encontra-se um solo residual jovem, silto

areno-argiloso, que ainda exibe as estruturas reliquiares da rocha gnaissica original.

Com o decorrer da escavação, observou-se uma diminuição da ação do intemperismo

ao longo da profundidade, com a identificação de rocha alterada a moderadamente

alterada. Essas diferenças no perfil de intemperismo, onde foram realizados os

ensaios de arrancamento por PROTO SILVA (2005), justificam os diferentes valores

de qs encontrados no programa de ensaios.

A Figura 4.34 ilustra a distribuição de cargas ao longo de um grampo de 3 m de

comprimento injetado durante um ensaio de arrancamento. Este grampo (AR 01) foi

executado em solo residual maduro homogêneo classificado como argila arenosa.

Foram colados cinco strain gages espaçados de 50 cm ao longo do grampo. O

primeiro strain gage situa-se no início do trecho injetado próximo à cabeça do grampo,

enquanto o último se localiza a 50 cm da extremidade oposta do grampo.

PROTO SILVA (2005) confirmou que a distribuição do carregamento ao longo do

grampo é uniforme, do tipo triangular. Para uma determinada carga aplicada, as

deformações são maiores nas seções próximas à cabeça do grampo, ou seja, na

região de aplicação da carga de ensaio. À medida que as seções mais próximas da

extremidade interna são analisadas, observa-se que as deformações diminuem até se

anularem junto à extremidade do grampo. Isto se deve à transferência de carga por

atrito do grampo para o solo circundante homogêneo.

105


grampo (PROTO SILVA, 2005).

MAGALHÃES (2005) realizou também na obra Museu 2, duas baterias de ensaios de

arrancamento em grampos executados com fibras de polipropileno (sem barra de aço).

O comportamento dos grampos de polipropileno pode ser observado nas Figuras 4.35

e 4.34. Para a bateria 1, ele concluiu que a carga de arrancamento média resistida

pelos grampos reforçados com fibras de polipropileno era igual a 48,1 kN.

Figura 4.35 - Curvas carga-deslocamento dos grampos com fibra de polipropileno da

bateria 1 (MAGALHÃES, 2005).

0

20

40

60

80

100

120

140

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0Comprimento dos grampos (m)

Car

ga n

o gr

ampo

(kN

)

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Deslocamento do Extensômetro (mm)

Car

ga (k

N)

P11P12P13P14P15

106

A bateria 1 foi realizada em um perfil de alteração muito similar ao dos ensaios

realizados por PROTO SILVA (2005) na mesma obra (Figura 4.36). O ensaio P 14 foi

realizado no contato entre o solo residual maduro (menor resistência) e o solo residual

jovem (maior resistência). Este ensaio confirmou a diferença dos valores de

resistência ao arrancamento entre os materiais, provocada pelo nível de alteração do

material.

A bateria 2 foi realizada em outro setor da obra Museu 2, na área formada pelo

encontro dos dois sistemas de falhas. Esta bateria foi, portanto realizada numa área

que apresenta uma grande heterogeneidade de materiais. Esses materiais foram

caracterizados como saprolito ou rocha muito alterada, apresentando todas as

relíquias da rocha original, além dos contatos entre os diferentes tipos litológicos. Os

diferentes níveis de alteração ao longo do comprimento do grampo, foram constatados

após a exumação dos mesmos.

Figura 4.36 - Curvas carga-deslocamento dos grampos com fibras de polipropileno da

bateria 2 (MAGALHÃES, 2005).

A heterogeneidade litológica dos níveis de alteração e as diferenças de resistência

estão representadas nos resultados dos ensaios de arrancamento reportados por

MAGALHÃES (2005) e reproduzidos na Tabela 4.8. Verifica-se que o valor médio da

carga de arrancamento para os grampos com fibras de polipropileno foi 118,7 kN. Este

valor é superior aos resultados obtidos na bateria 1, que foi realizada em materiais

mais alterados.

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Deslocamento do Extensômetro (mm)

Car

ga (k

N) P21

P22P23P24P25

107

Tabela 4.8 - Resumo dos resultados dos ensaios de arrancamento na obra Museu 02

(MAGALHÃES, 2005).

Nome do

Grampo

Bateria no.

Deslocamento máximo do ensaio de arrancamento (mm)

Carga de Arrancamento

(kN)

qs (kN/m2) Solo

P 11 53,8 56,5 68,48 SRM P 12 42,2 105,9 128,42 SRM P 13 70,1 46,5 56,39 SRM P 14 8,1 30,8 37,40 SRM P 15

01

51,1 49,7 60,27 SRM P 21 72,8 130,6 158,39 SRJ P 22 78,6 151,1 183,21 SRJ P 23 15,2 112,5 136,45 SRJ P 24 17,1 93,0 112,80 SRJ P 25

02

71,9 112,8 136,79 SRJ

Na bateria 2, o grampo P22 atravessou materiais menos alterados formados,

principalmente, por intercalações centimétricas de quartzito e pegmatito. Isto provocou

um aumento da resistência deste grampo. Já o grampo P 24 atravessou uma espessa

camada de material mais alterado e mais argiloso (gnaisse calcissilicático),

apresentando uma redução de qs. Os demais grampos atravessaram materiais

semelhantes, resultando em resistências ao arrancamento similares.

A análise dos resultados de ensaios de arrancamento nas obras Museu 1 e Museu 2

corroboram a influência da geologia e dos diferentes níveis de alteração, relacionados

à heterogeneidade litológica encontrada no local. Menores graus de alteração do

material resultaram em maior dificuldade de arrancamento do grampo, ou seja, em

maior valor de qs.

A Tabela 4.9 apresenta o perfil de intemperismo de gnaisse kinzigítico proposto para

a área das obras Museu 1 e Museu 2. O perfil de intemperismo da área é muito

similar ao perfil de intemperismo proposto por WOLLE (1985). Ao longo do perfil

observa-se uma variação gradativa do perfil de alteração, devido à presença de

descontinuidades ao longo do perfil, que possibilitaram a percolação das águas

subsuperficiais determinando o atual perfil de intemperismo Ao longo do perfil de

intemperismo das obras Museu 1 e Museu 2, observa-se que as mudanças

mineralógicas ocorridas com o avanço do intemperismo são semelhantes às

caracterizações realizadas por BARROSO et al. (1996) para os kinzigítos.

108

Tabela 4.9 – Perfil de intemperismo proposto para a área das obras Museu 1 e Museu

2

Perfil de solo proposto para a área das obras Museu 1 e Museu 2

Solo Superficial

Solo Maduro

Solo Saprolítico

Rocha Alterada

Rocha Sã Sem Informação disponível

109

Alguns grampos de polipropileno ensaiados por MAGALHÃES (2005) também foram

cuidadosamente exumados, com o objetivo de se verificar as características dos

grampos e solos circundantes. A Tabela 4.10 ilustra os 5 grampos exumados e

identificam os solos circundantes a cada um deles.


Autor)

0,0 - 1,0 m 1,0 - 2,0 m 2,0 - 3,0 m 3,0 - 4,0 m

Silte areno-argiloso,

cinza esverdeado com intercalações de silte

argiloso branco.

Silte areno-argiloso, cinza esverdeado com intercalações de silte

argiloso branco.


argiloso branco.

Silte areno-argiloso, cinza esverdeado com intercalações

de silte argiloso branco.

0,0 - 1,0 m 1,0 - 2,0 m 2,0 - 3,0 m 3,0 - 4,0 m

Silte areno-argiloso, cinza

esverdeado com intercalações de silte

argiloso branco.

Silte areno-argiloso, amarelo.

Silte areno-argiloso, vermelho com

intercalações de silte argiloso branco.

Silte areno-argiloso, vermelho com intercalações

de silte argiloso branco.

0,0 - 1,0 m 1,0 - 2,0 m 2,0 - 3,0 m 3,0 - 4,0 m


amarelo cortado por um veio de 20 cm de silte

argiloso branco.

Silte areno-argiloso, amarelo.



Silte areno-argiloso, cinza esverdeado com


Grampo P21

Grampo P22

Grampo P 23

110

Tabela 4.10 (continuação) – Exumação dos Grampos de Polipropileno na Obra Museu

2 (Fotos do autor). 0,0 - 1,0 m 1,0 - 2,0 m 2,0 - 3,0 m 3,0 - 4,0 m


cinza esverdeado com intercalações de silte

argiloso branco.



Silte argiloso branco.

Intercalação de Silte areno-argiloso, amarelo silte areno-

argiloso, vermelho e silte argiloso branco.

0,0 - 1,0 m 1,0 - 2,0 m 2,0 - 3,0 m 3,0 - 4,0 m

Silte areno-argiloso, cinza esverdeado.


argiloso branco.


argiloso branco.

Silte areno-argiloso, cinza esverdeado com


Nas estruturas reliqueares das rochas não foram observadas cavidades na matriz da

rocha durante a pressão de injeção/re-injeção. Os grampos exumados exibiram

camada fina de solo agregada ao longo do perímetro. Esta camada corresponde ao

solo circundante, representando com fidelidade os diversos tipos de material

encontrados ao longo do comprimento do grampo.

Durante a exumação dos grampos, não foram observadas cavidades na matriz da

rocha produzidas pela pressão de injeção ou de re-injeção. Os grampos exumados

exibiram um contacto adequado com o solo e as variações de diâmetro eram

geralmente inferiores a 10 mm, ou seja, os diâmetros medidos após a exumação dos

grampos variaram entre -8% e +11% do diâmetro do tamanho original (75 mm).

O mapeamento geológico-geotécnico em conjunto com a análise dos boletins de

perfuração, dos dados das sondagens e da exumação dos grampos das obras Museu

1 e Museu 2, resultou no modelo tridimensional das obras, essencial para a

interpretação e confirmação dos resultados dos ensaios de arrancamento em relação

à geologia da área.

Grampo P24

Grampo P25

111

CAPÍTULO 5 – CONCLUSÕES E SUGESTÕES 5.1 – CONCLUSÕES O presente trabalho teve por objetivo reunir as informações geológico-geotécnicas

disponíveis na área das obras de solo grampeado no Morro do Palácio, em Niterói, RJ,

para a construção de modelos geológico-geotécnicos tridimensionais das obras do

Museu 1 e Museu 2.

Em relação ao mapeamento:

1. Taludes são constituídos por um perfil de intemperismo caracterizado por:

• Rochas da Unidade São Fidélis caracterizados por Gnaisse kinzigítico com

contato com granada biotita gnaisse e intercalações com quartzito e

gnaisse calcissilicático

• Rocha totalmente alterada (ISRM, 1981), formando um espesso pacote de

solo residual, subdividido em:

maduro caracterizado por material argilo-arenoso

jovem caracterizado por material areno-argiloso

2. Descontinuidades identificadas:

• Foliação (bandamento metamórfico): N600E/12oNW

• 4 famílias de fraturas:

F1 e F2 (subverticais)

F3 e F4 (suborizontais)

• 2 famílias de falhas:

Falha 1 : N70oE/75oSE

Falha 2 : N25oW/72oNE

Em relação às características das descontinuidades:

1. Fragmentação em poliedros de geometria variada formando blocos com cerca

de 5 a 20 cm;

2. As descontinuidades não apresentavam material de preenchimento;

112

3. JRC = 6 a 8, espaçamento de 30 a 150 mm, persistência de 5 a 8 fraturas por

metro e abertura de 1 a 5 mm (ISRM, 1981);

4. Os ensaios de rampa indicaram Øresidual = 35o similar ao obtido nos ensaios

de cisalhamento direto das amostras de solo (Øpico=34o) obtido por outros

pesquisadores na área da pesquisa.

Em relação ao modelo geológico-geotécnico 3D e a exumação dos grampos:

1. Construção a partir de perfis de sondagens e boletins de perfuração de

grampos;

2. Indicação dos diversos materiais e descontinuidades em extensão e

profundidade;

3. Validação dos modelos Museu 1 e Museu 2 em função da resistência ao

arrancamento de grampos (40 ensaios) e da exumação de 12 grampos;

4. Com isso pode-se afirmar que quanto menor o grau de alteração do material,

maior a resistência ao arrancamento do grampo;

5. A análise dos resultados corrobora a influência das descontinuidades, dos

diferentes níveis de alteração e da heterogeneidade litológica da área;

6. Durante a exumação dos grampos, não foram observadas cavidades na matriz

da rocha produzidas pela pressão de injeção ou de re-injeção;

7. Os grampos exumados exibiram um contacto adequado com o solo e as

variações de diâmetro eram geralmente inferiores a 10 mm, ou seja, os

diâmetros medidos após a exumação dos grampos variaram entre -8% e +11%

do diâmetro do tamanho original (75 mm).

5.2 – SUGESTÕES No decorrer deste trabalho, algumas questões surgiram em função da nova

metodologia desenvolvida para a construção do modelo 3D do maciço geotécnico.

113

Estas questões estão neste item sugeridas sob a forma de novas pesquisas a serem

realizadas no futuro. São elas:

(i) Empregar a metodologia de construção do modelo tridimensional em

outras obras de engenharia com diferentes tipos de solos e rochas, além

de graus de intemperismo diversos;

(ii) Verificar a relação entre profundidade de perfis de alteração com a

variação da resistência ao arrancamento de grampos;

(iii) Analisar o comportamento mecânico de grampos em maciços com

descontinuidades do tipo fraturas, falhas, dobras e contactos litológicos

através de simulações numéricas, tais como Elementos Finitos e

Diferenças Finitas;

(iv) Determinar a distribuição de carga ao longo do grampo, instrumentado

com strain gages, inserido em meios descontínuos e homogêneos, tais

como maciços com família de falhas pouco alteradas e reliquiares.

114

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CONDICIONANTES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS DE ESCAVAÇÃO GRAMPEADA

EM SOLO RESIDUAL DE GNAISSE


DISSERTAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS

PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE

FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS

PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM CIÊNCIAS EM ENGENHARIA

CIVIL.

Aprovada por:

___________________________________________________________

Prof. Anna Laura Lopes da Silva Nunes, Ph. D.

__________________________________________________________

Prof. Alberto Sampaio Ferraz Jardim Sayão, Ph. D. __________________________________________________________

Prof. Milton Assis Kanji, D.Sc.

__________________________________________________________ Prof. Franklin da Silva Antunes, D.Sc.

__________________________________________________________ Prof. Willy Alvarenga Lacerda, Ph. D.

__________________________________________________________ Prof. Maurício Ehrlich, D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

JANEIRO DE 2006

GOMES DA SILVA, ALEXANDER MAGNO BORGES

Condicionantes Geológico-Geotécnicos de

Escavação Grampeada em Solo Residual de

Gnaisse [Rio de Janeiro] 2006

XIII, 126 p. 29,7 cm (COPPE/UFRJ, M.Sc.,

Engenharia Civil, 2006)

Dissertação - Universidade Federal do Rio

de Janeiro, COPPE

1. Mapeamento Geológico-Geotécnico

2. Escavação Grampeada

3. Solo Residual

I. COPPE/UFRJ II. Título ( série )

ii

Dedico este trabalho a

minha esposa Roberta

pelo amor e incentivo.

iii

AGRADECIMENTOS

No momento em que o presente trabalho chega à sua etapa final, não poderia

deixar de agradecer à pessoas e instituições que, de uma forma ou de outra, me

auxiliaram ou contribuiram em alguma fase do mesmo.

À Prof. Anna Laura Lopes da Silva Nunes, pela dedicação demonstrada, pela

competência e pelo incentivo nas horas difíceis, demonstrados ao longo da orientação

do trabalho. Meus sinceros agradecimentos pela amizade, paciência e apoio em todos

os momentos.

Ao Prof. Alberto Sampaio Ferraz Jardim Sayão, pela confiança depositada desde o

início, pelas críticas, pelo incentivo e pela amizade.

Ao Prof. Franklin da PUC-Rio, pela inestimável ajuda durante o curso. Muito

Obrigado.

A todos os professores que contribuíram para meu aprendizado e me fizeram

capaz de chegar até aqui.

Ao meu amigo Marcelo Aldaher Magalhães (Marcelinho), pelo companheirismo

durante o curso e pela ajuda durante os ensaios de campo e na exumação dos

grampos.

Aos amigos Thiago Proto, Alexandre Saré, Fernanda Springer e André Lima, da

PUC-Rio, pela amizade e pelo apoio durante todas as etapas por que passamos

durante a execução das obras. A vocês, meus sinceros agradecimentos.

Ao amigo Paulo Henrique Dias e à Empresa SEEL (Serviços Especiais de

Engenharia LTDA), por disponibilizar a área das obras para o mapeamento geológico-

geotécnico, fundamental para a realização desta pesquisa. Muito obrigado pelos

conselhos, pela ajuda financeira à pesquisa e pelo empréstimo da bússola.

Aos amigos Marcos, Rodrigo, Mariluce, Leonardo, Rosane, Tatiana, Marcelo Rios

e a todos do laboratório, pela amizade e pelo apoio durante todas as etapas por que

passamos durante o curso. A vocês meus sinceros agradecimentos.

iv

Resumo da Dissertação apresentada à COPPE/UFRJ como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do grau de Mestre em Ciências (M.Sc.)

CONDICIONANTES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS DE ESCAVAÇÃO

GRAMPEADA EM SOLO RESIDUAL DE GNAISSE


Janeiro/2006

Orientadores: Anna Laura Lopes da Silva Nunes


Programa: Engenharia Civil A técnica de solo grampeado vem sendo cada vez mais utilizada em obras de

estabilização de taludes. Este trabalho apresenta o mapeamento geológico-geotécnico

de duas escavações grampeadas em solo residual de gnaisse no Morro do Palácio,

Praia de Boa Viagem, município de Niterói/RJ. O mapeamento da área de estudo

considerou as características geométricas das descontinuidades, tais como,

orientação, persistência, abertura, grau de rugosidade e espaçamento. Foram

realizados ensaios de rampa (Tilt Test) no laboratório, para obtenção dos parâmetros

de resistência das juntas. Analisou-se também os tipos de solo do perfil de alteração

da escavação através dos boletins de perfuração de grampos, observando-se uma

grande variabilidade dos materiais. Foram coletadas amostras para a identificação dos

tipos de material e das espessuras das camadas ao longo do grampo. Dados de

sondagens e dos boletins de perfuração dos grampos foram utilizados para a

construção de mapas em três dimensões da área das obras de grampeamento.

Procurou-se comparar os dados de ensaios de arrancamento com as observações

posteriores na exumação dos grampos e com a geologia do local. A análise de

resultados de ensaios de arrancamento dos grampos executados ao longo da

escavação, além de algumas exumações, possibilitou confirmar a influência da

geologia e dos diferentes níveis de alteração de solo e rocha identificados nos mapas

tridimensionais construídos para a área de estudo.

v

Abstract of Dissertation presented to COPPE/UFRJ as a partial fulfillment of the

requirements for the degree of Master of Science (M.Sc.)

GEOLOGICAL-GEOTECNICAL FACTORS OF A NAILED EXCAVATION IN

RESIDUAL GNEISSIC SOIL


January/2006

Advisors: Anna Laura Lopes da Silva Nunes


Department: Civil Engineering The use of the soil nailing technique has been frequently used in slope

stabilization projects. This thesis emphasizes the benefits of producing a 3D map of the

geological discontinuities in the slope of the Morro do Palácio, Praia da Boa Viagem,

district of Niterói, RJ. This was the site of a 40m high soil nailing program excavation in

gnaissic residual soil. For mapping the slope, the attitudes of the discontinuities and of

the slope face were measured at pre-defined intervals. A comphreensive research

program has been carried out at this site, including a series of pull-out tests and

subsequent exhumation of test nails. A comparison was made among local geological

features, the pull-out behavior and the visual characteristics of exhumed nails. The

research program also included a series of tilt tests for obtaining the residual strength

of specimens of rock joints. During the soil perforation for the nail installation, a large

variability of material types and thicknesses could be observed. Samples were

collected for soil classification and the of the layers along the nails. Individual nail

perforation profiles were produced for aiding in the construction of the three

dimensional map of the area. Analysis of the pull-out results (qs values) corroborates

the influence of the geology and of the different alteration levels related to the

heterogeneity of the lithologies found in that area. Materials with a low alteration

degree were noted to corresponded to large values of qs.

vi

SUMÁRIO 1 - INTRODUÇÃO........................................................................................................ 001

2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.................................................................................. 004

2.1: Movimentos de Massa......................................................................... 004

2.1.1: Classificação dos Movimentos de massa................................ 006

2.2: Causas de Instabilização ................................................................... 015

2.2.1: Condicionantes Geológicos..................................................... 016

2.2.2: Condicionantes do Solo .......................................................... 020

2.2.3: Condicionantes Hidrológicos.................................................... 027

2.2.4: Condicionantes Relativos à Vegetação................................... 029

2.3: Técnicas de Estabilização.................................................................. 031

2.3.1: Controle de Águas Subsuperficiais.......................................... 031

2.3.2: Cortina Atirantada ................................................................... 032

2.3.3: Estruturas em solos reforçados com Geossintéticos............... 032

2.3.4: Terra Armada........................................................................... 033

2.3.5: Muros de Gravidade................................................................. 033

2.3.6: Solo Grampeado...................................................................... 034

2.4: Histórico de Casos............................................................................ 037

2.4.1: Casos Internacionais................................................................. 037

2.4.2: Casos Brasileiros...................................................................... 039

3 - ASPECTOS GEOLÓGICO-GEOMORFOLÓGICOS DA ÁREA DE ESTUDO 042

3.1: Geologia Regional............................................................................. 042

3.1.1: O Arcabouço Tectônico Regional do Sudeste Brasileiro......... 043

3.1.2: O Complexo Paraíba do Sul.................................................... 047

3.1.3: Tectônica do Complexo Paraíba do Sul................................... 053

3.1.4: Geomorfologia.......................................................................... 053

3.2: Propriedades Geotécnicas de Solos Residuais de Gnaisse........ 056

3.3: Características Específicas da Área .............................................. 058

3.3.1: Geologia Local......................................................................... 058

3.3.2: Geomorfologia do Local........................................................... 062

3.3.3: Caracterização Geotécnica...................................................... 063

4 – CONDICIONANTES DO TALUDE GRAMPEADO E MODELAGEM 3D.............. 067

4.1: Introdução......................................................................................... 067

vii

4.2: Mapeamento Geológico-Geotécnico............................................... 067

4.3: Perfis Geológico-Geotécnicos......................................................... 079

4.4: Modelos Geológico-Geotécnicos Tridimensionais....................... 081

4.5: Validação dos Modelos Geológico-Geotécnicos 3D..................... 100

5 - CONCLUSÕES E SUGESTÕES............................................................................ 110

5.1: Conclusões........................................................................................ 110

5.2: Sugestões para Pesquisas Futuras................................................ 111

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................... 113

viii

LISTA DE FIGURAS CAPÍTULO 2:

Figura 2.1 - Tipologia dos escorregamentos significativos ocorridos no Estado do

Rio de Janeiro (adaptado de SILVA et al., 2001).........................................................015

Figura 2.2 - Contenção de talude do emboque de túnel (adaptado de ORTIGÃO et

al., 1993)...................................................................................................................... 034


CLOUTERRE, 1993)....................................................................................................036

Figura 2.4 – Exemplo de escavação estabilizada com técnica de solo grampeado.... 037

CAPÍTULO 3:

Figura 3.1 – Províncias Estruturais Brasileiras (SILVA et al., 2001)............................ 043


adjacentes (SILVA et al., 2001)................................................................................... 046

Figura 3.3 – Detalhe do cupinzeiro na face do talude da obra Museu 02................... 060

Figura 3.4 – Detalhe do extravasamento de nata na face oposta do talude da obra

Museu 2....................................................................................................................... 061


(Foto: SRINGER, 2006)............................................................................................... 063

Figura 3.6 – Curva granulométrica da amostra de solo residual maduro do Museu

01 (SPRINGER, 2006)................................................................................................. 063

Figura 3.7 – Perfil de solo encontrado no talude da obra Museu 2 (Foto: PROTO

SILVA, 2005)................................................................................................................064


cisalhamento direto do solo do Museu 1 (adaptado de SPRINGER, 2006)................ 066

CAPÍTULO 4:

Figura 4.1 – Localização das obras Museu 1 e Museu 2 (Fotodo autor)..................... 068

Figura 4.2 – Mapa Geológico da área das obras Museu 1 e Museu 2, Niterói/RJ...... 070

Figura 4.3 - Cruzamento de fraturas subverticais com as fraturas suborizontais........ 071

ix


Figura 4.5 - Diagrama de pólos (a) e de rosetas (b) da família de fraturas F2............ 072



Figura 4.8 - Entrecruzamento das famílias de faturas das obras Museu 1 e 2............ 073

Figura 4.9 – Vista geral da área das obras Museu 1 e Museu 2 (Foto aérea –

Escala 1:8.000)........................................................................................................... 074

Figura 4.10 – Análise estrutural das falhas mapeadas na obra Museu 02.................. 075

Figura 4.11 - Equipamento de ensaio de rampa (Tilt Test).......................................... 076

Figura 4.12 – Vista lateral do equipamento (adaptado de AGUIAR, 2003)................. 076

Figura 4.13 – Ensaio de rampa na junta do bloco de granada-biotita gnaisse (Foto

do autor)...................................................................................................................... 077

Figura 4.14 – Localização dos perfis geológico-geotécnicos das Obras Museu 1 e

Museu 2....................................................................................................................... 082

Figura 4.15 – Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 1 – Seção M1-M1’............ 083

Figura 4.16 - Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção A-A’.................. 084

Figura 4.17 - Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção B-B’.................. 085

Figura 4.18 - Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção C-C’.................. 086

Figura 4.19 – Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção D-D’................. 087

Figura 4.20 - Perfil Geológico-Geotécnico – Obra Museu 2 – Seção E-E’.................. 088


autor)............................................................................................................................089


PROTO SILVA, 2005).................................................................................................. 090

Figura 4.23 – Modelo Geológico-Geotécnico 3D da Face C – Museu 1...................... 091

Figura 4.24 – Perfis Geológico-Geotécnicos longitudinais das colunas A e B de

grampos da Face C – Museu 1....................................................................................092

Figura 4.25 - Modelo Geológico-Geotécnico 3D da Face G – Museu ........................ 093

Figura 4.26 - Perfis Geológico-Geotécnicos longitudinais das colunas A e B de

grampos da Face G – Museu 1....................................................................................094

Figura 4.27 – Modelo Geológico-Geotécnico 3D do Talude 1 – Museu 2.................. 095




Figura 4.31 – Perfil Geológico-Geotécnico longitudinal na seção de grampos

instrumentados – Museu 2...........................................................................................099

x

Figura 4.32 - Perfil Geológico-Geotécnico longitudinal na seção de grampos não

instrumentados – Museu 2.......................................................................................... 100

Figura 4.33 – Montagem do ensaio de arrancamento dos grampos (Foto do autor)... 101


grampo (PROTO SILVA, 2005)................................................................................... 105

Figura 4.35 - Curvas carga-deslocamento dos grampos com fibra de polipropileno


Figura 4.36 - Curvas carga-deslocamento dos grampos com fibras de polipropileno


xi

LISTA DE TABELAS CAPÍTULO 2:

Tabela 2.1 - Classificação dos movimentos de encostas (VARNES, 1978)............... 008

Tabela 2.2 - Características dos principais grandes grupos de processos de

escorregamento (AUGUSTO FILHO, 1992)................................................................ 014


município do Rio de Janeiro (GEORIO, 2000).............................................................015

Tabela 2.4 - Classificação dos escorregamentos quanto às condições de

amolgamento (GEORIO, 2000)....................................................................................015

Tabela 2.5 - Classificação dos escorregamentos quanto às condições de drenagem

(GEORIO, 2000).......................................................................................................... 016

Tabela 2.6 - Classificação dos escorregamentos quanto ao tipo de movimento

(GEORIO, 2000).......................................................................................................... 016

Tabela 2.7 - Agentes e causas dos escorregamentos (GUIDICINI e NIEBLE, 1976). 017

Tabela 2.8 - Fatores deflagradores dos movimentos de encosta (VARNES, 1978).... 018


(ROBERTS, 1977)....................................................................................................... 021


(HOEK e BRAY,1977)................................................................................................. 021

Tabela 2.11 - Classificação da persistência de uma descontinuidade (ISMR, 1981).. 022

Tabela 2.12 - Classificação da abertura das descontinuidades (ISMR, 1981)............ 023

Tabela 2.13 - Classificação do espaçamento médio das descontinuidades (ISMR,

1981)............................................................................................................................ 023

Tabela 2.14 – Perfil de intemperismo para regiões tropicais ..................................... 026

Tabela 2.15 - Classificação de rochas quanto ao grau de intemperismo

(GEOLOGICAL SOCIETY, 1977)................................................................................ 027

Tabela 2.16 - Perfil de intemperismo em kinzigito da Avenida Niemeyer (GEORIO,

2000)............................................................................................................................ 029


intemperismo (MARQUES, 1998)................................................................................ 029


intemperismo (BARROSO et al., 1996)....................................................................... 030

xii

CAPÍTULO 3:


(adaptado de SILVA et al., 2001)................................................................................ 050


al., 2002)...................................................................................................................... 057

Tabela 3.3 – Granulometria ao longo do grampo M1-19 (adaptado de SPRINGER,

2006)............................................................................................................................ 064

Tabela 3.4 – Granulometria ao longo do grampo M-20 (adaptado de SPRINGER,

2006)............................................................................................................................ 064

Tabela 3.5 – Resumo dos resultados dos ensaios de caracterização......................... 065

Tabela 3.6 – Resultados dos ensaios de cisalhamento direto em amostras do

Museu 2 (PROTO SILVA, 2005).................................................................................. 066

CAPÍTULO 4:

Tabela 4.1 - Resultados dos ensaios de rampa realizados em amostras das obras

Museu 1 e 2................................................................................................................. 078

Tabela 4.2 - Características das descontinuidades do talude.................................... 079



Tabela 4.5 - Etapas de executivas para a instalação dos grampos............................ 081

Tabela 4.6 - Resumo dos resultados de ensaios de arrancamento nas obras Museu

01 e Museu 02 (SPRINGER, 2005)............................................................................. 103


(PROTO SILVA, 2005).................................................................................................

103

Tabela 4.8 - Resumo dos resultados dos ensaios de arrancamento na obra Museu

02 (MAGALHÃES, 2005)............................................................................................. 107

Tabela 4.9 – Perfil de intemperismo proposto para a área das obras Museu 1 e

Museu 2...................................................................................................................... 108


Autor)........................................................................................................................... 110

xiii

dissertação submetida ao corpo docente da · pdf filecondicionantes...

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