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497IV COBRAE - Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas - Salvador-BA

Análise de escorregamentos de encosta nacircunvizinhança da cidade de Viçosa –M.G.

Pessôa Neto, D.P.Dep. Eng. Civil da Universidade Federal de Viçosa, e Prof. das Faculdades Integradas de Cataguases,Minas Gerais, Brasil ([email protected]).

Minette, E.Dep. Eng. Civil da Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, Brasil ([email protected]).

Azevedo, R.F.Dep. Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, Brasil.

Lima, D. C.Dep. Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa, Minas Gerais, Brasil.

Resumo: Neste trabalho estudam-se encostas que sofreram escorregamentos numa área localizadana cidade de Viçosa-MG, no loteamento denominado bairro Inconfidência. Investigaram-se ascausas dos escorregamentos através de ensaios de campo (Standard Penetration Test e DilatometerTest) e de laboratório (cisalhamento direto). Para se analisar as três seções especificamenteidentificadas como representativas da área, utilizou-se o programa SLOPE/W da GEOSLOPE. Osparâmetros de resistência ao cisalhamento do solo, coesão e angulo de atrito, foram obtidosatravés de ensaios de cisalhamento direto e também comparados com os obtidos através decorrelação com resultados dos ensaios dilatométricos- DMT. Estas iminências de escorregamentosestão associadas, muito provavelmente, ao tipo de solo (siltoso e micáceo) e à modificação dosvalores dos parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo, devido principalmente à influênciada água na sucção.

Abstract: This work deals with natural slopes that failed in a region located in Viçosa city, MinasGerais state, in a neighborhood called Inconfidência. The causes of these landslides have beeninvestigated by field (SPT and DMT) and laboratory (direct shear) tests. The water pressure in thesubsoil due to seepage and variation of the water table level, has been monitored continuouslyduring a long period, to evaluate its importance in the process of the slopes failure. To analyse thethree failed slopes, the software SLOPE/W was used. The shear strength soil parameters, cohesionand friction angle, were obtained by direct shear test and correlations with dilatometric test results.Probably these landslides are associate to soil type, micaceous silt, and to change in the values ofthe soils shear strength parameters of, mainly due the water influence on suction.

498 IV COBRAE - Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas - Salvador-BA

1 HISTÓRICO

Neste trabalho estudaram-se seções de umaencosta instabilizada numa área localizada nacircunvizinhança da cidade de Viçosa-MG, co-locando em risco residências próximas à área.

Devido às graves conseqüências que qual-quer escorregamento pode causar para popula-ções vizinhas, o estudo da estabilidade de en-costas naturais é um dos grandes desafios daengenharia geotécnica.

1.1 Estabilidade

Apesar da estabilidade de alguns taludes sercomprometida pela ação humana, é grande onúmero de escorregamentos que ocorrem semuma causa aparentemente clara.

Taludes naturais, em princípio estáveis, po-dem romper súbita e inesperadamente. A varie-dade e a natureza das causas e condições quedeterminam esses escorregamentos podem sercomplexas, impossibilitando a elaboração de te-orias e estudos de caráter geral. As duas cau-sas mais comuns são as variações na frente desaturação e a alteração ou modificação progres-siva da estrutura do solo sob a ação de agentesgeológicos. Estas causas diminuem a resistên-cia ao cisalhamento do solo, levando à suainstabilização.

2 ETAPAS

Investigaram-se as principais causas dessesescorregamentos através de ensaios de campodos tipos SPT - Standard Penetration Test edireto e caracterização física.

Os sete ensaios Standard Penetration Test(SPT) realizados neste trabalho foram executa-dos de acordo com as recomendações da NBR6484/2001. O procedimento do ensaiodilatométrico (DMT), conforme recomendaçõesda ASTM, consiste na penetração da lâmina

dilatométrica verticalmente no interior da mas-sa de solo, nos ensaios realizados neste traba-lho, utilizou-se de um quadro de reação monta-do em perfis metálicos e fixado ao solo atravésde um sistema de roldanas e cabo de aço, acio-nado por um tirfor (DE PAULA,1998).

Figura 01,Cisalhamento do solo por ruptura circular.

2.1 Ensaios de laboratório

Inicialmente a partir de amostras deformadas,extraídas no ensaio SPT e, posteriormente combase em amostras indeformadas coletadas nocampo, realizaram-se ensaios para caracteriza-ção do material: peso específico dos sólidos(NBR 6508-outubro/1984 da ABNT),granulometria conjunta (NBR 7181-dezembro/1984) e limites de Atterberg (NBR 6459-outu-


bro/1984 e NBR 7180-outubro/1984) bem como,peso específico natural e teor de umidade so-mente para as amostras indeformadas.

Nos ensaios de cisalhamento direto traba-lhou-se com corpos de prova de base quadradacom dimensão de 50,80 mm e altura de 20,00mm, adensamento inicial de aproximadamente30,0 minutos e duração dos ensaios em tornode 2 horas.

3 DADOS

Estes ensaios permitiram a determinação dosparâmetros de resistência ao cisalhamento dosolo, coesão e ângulo de atrito, sejam por cál-culos diretos ou através de correlações com osresultados dos ensaios dilatométricos – DMT.

Os ensaios de cisalhamento direto realiza-dos com amostras indeformadas, inicialmentena umidade natural e, posteriormente, inunda-dos durante a seqüência do ensaio (PITANGA,

2002), visaram obter parâmetros que simulas-sem as condições de campo, atendendo aflutuações de níveis d’água e indicando emgráficos σ’ x ε

h , tensões de pico e “pós-pico”

(BARBOSA, 2003), tendência a residual (Tabe-la 01).

3.1 Análises de estabilidade

Para as análises de estabilidade (ABRAMSOMet al., 1996) foram usados parâmetros de resis-tência obtidos pelos ensaios de cisalhamentodireto, bem como os obtidos pelos ensaiosdilatométricos.

Verificou-se que os resultados dos ensaiosdilatométricos divergem de pouca monta, dosensaios de laboratório de cisalhamento direto.A partir daí para a camada de silte arenoso, nãoensaiada em laboratório, foram admitidos osvalores do ensaio DMT nas análises de estabi-lidade (Tabela 02).

Tabela 01, caracterização física dos solos pesquisados.

Tabela 02, Comparativo do resultado dos ensaios de cisalhamento direto.


3.1.1 Perfis geológicos

Por meio dos ensaios de campo SPT e,complementados pelo DMT, as distribuiçõesespaciais das camadas do subsolo puderam serdefinidas.

Após o levantamento topográfico da área,foram definidas algumas seções geotécnicas prin-cipais na região problemática, estabelecendo-se

Tabela 03, comparativo dos parâmetros de resistência em ensaios de campo versus ensaios delaboratório realizados.

níveis de lençóis freáticos, tanto para a estaçãoseca quanto para a chuvosa. Como já se referiu,as distribuições espaciais das camadas dosubsolo foram definidas através das sondagenstipo SPT, complementadas pelo ensaio DMT.

Figura 02, seção geotécnica A, LF 23-07-2003. Figura 03, seção geotécnica B, LF em 23-07-2003.


3.1.2 Medição de níveis d’água

Após a execução das sondagens, tipo SPT, fo-ram introduzidos tubos de PVC nos furos, ora

estabelecendo-se medidores de nível d’água,ora piezômetros, para os monitoramentos daporo-pressão no subsolo, tanto durante a esta-ção seca quanto durante a estação chuvosa,posicionados no topo e no centro do taludepara monitorar o nível d’água subterrânea(AZEVÊDO e MARQUES, 2002).

3.1.3 Monitoramento

Instrumentou-se um dos taludes por meio depiezômetros e poços de observação, num totalde seis (três piezômetros e três poços de obser-vação).

O nível e pressão d’água no talude puderamentão ser monitorados através dos piezômetrosde “tubo aberto” , ou de Casagrande. Ospiezômetros foram posicionados no topo e nopé do talude para monitorar a poro pressão, comotambém, o nível d’água. Observa-se que as dife-renças nas leituras entre os piezômetros abertose os poços de observação de níveis d’água (nãoselados) foram de pequena magnitude ao longoda pesquisa, quando comparam-se os mais pró-ximos (4A e 4 e 4B e 4C), não havendo portantoartesianismo. Na tabela 04 mostram-se variáveiscom base nas medições do lençol freático na áreada pesquisa

Figura 4, seção geotécnica C, LF em 23-07-2003.

Figura 05, resultados das variações de lençóis freáticos.


Quando estabelecem-se médias e desviospadrão das leituras (FANG, 1991) para cadapiezômetro ou poço, nota-se que entre os maispróximos (praticamente de mesma cota), deno-minados 4 e 4 A e 4B e 4C, as variações máximasdo lençol freático são da mesma ordem de gran-deza , não indicando artesianismo. Também asmédias de 9,32 m e 9,12 m (PCG 4 e PO 4A), e de5,64 m e 5,71 m (PCG 4B e PO 4C), são bempróximas, indicando desvios padrões pratica-mente iguais.

As ações acima executadas definiram as po-sições dos níveis de água no subsolo, que per-mitiram quantificar a sua influência nos proces-sos de instabilização dos taludes.

3.1.4 Propriedades de engenharia do solo

Na estação cheia devido à influência da infiltra-ção da água nas primeiras camada do solo, e acontribuição da poro-pressão devido à eleva-ção do lençol freático, provoca-se instabilida-de nas encostas (MENEZES e CAMPOS, 1992).

A infiltração altera os parâmetros de resis-tência das primeiras camadas do solo , ou seja,na frente de saturação. De modo geral, asenvoltórias de resistência ao cisalhamento dasamostras indeformadas, após inundação comágua, mostraram reduções no parâmetro de co-

esão efetiva, quando comparada com o com-portamento das amostras antes da inundação,ainda na umidade natural. Crê-se que este fenô-meno esteja relacionado à redução da sucção,ou seja, redução da parcela de contribuição dasucção na resistência ao cisalhamento do solo,após a inundação (Tabela 05).

A poro-pressão diminui a resistência aocisalhamento do solo, sendo a tensão total re-duzida da pressão neutra. As análises da esta-bilidade foram efetuadas em três seções espe-cificamente identificadas como representativasda área, com o emprego do programa SLOPE/Wda GEOSLOPE.

3.1.5 Influência da flutuação do lençol freático

A partir dos escorregamentos ocorridos noloteamento Inconfidência em Viçosa-MG,monitorou-se um talude através de piezômetros,para se verificar a influência do nível d’água nosolo.

Comprovando-se a flutuação do níveld’água, apresenta-se o resultado de uma sériede retroanálises usando um conjunto de talu-des na área problemática. Verificou-se que aspropriedades de engenharia do solo dos referi-dos taludes estão influenciadas pela flutuaçãodo lençol d’água.

Tabela 04, regime de variação do lençol freático na área da pesquisa.


Figura 07, análise de estabilidade da seção geotécnica B, LF em 23-07-2003. FS mínimo igual a 1,17 (estação seca).

Figura 06: propriedades de engenharia do solo, bloco 02, gráfico p x q.


A metodologia empregada constou da re-composição da geometria original das seçõesescolhidas antes do primeiro escorregamento.

Como critério de análise da estabilidade, astrês seções transversais foram analisadas tan-to durante a estação seca quanto na estaçãochuvosa.

Tabela 05, valor de redução da parcela de contribuição da sucção.

4 CONCLUSÕES

Verificou-se que introduzidos os parâmetrosde resistência ao cisalhamento das camadasdos referidos taludes, estes apresentavam fa-tores de segurança mínimos próximos da uni-dade.

Figura 08, seção geotécnica B, LF em 24-03-2003. FS mínimo igual a 0,92 (estação chuvosa).


Figura 09 – Vista geral da área instabilizada no loteamento Bairro Inconfidência – Viçosa – MG.


A infiltração modifica a resistência do solo,sendo que os valores relativos à coesão, de-pendendo do grau de saturação, são bastantereduzidos com a influência da água (perda desucção). Isto não ocorre com os valores do atritointerno do solo.

4.1 Causas dos escorregamentos

Estas iminências de escorregamentos estão as-sociadas, muito provavelmente, ao tipo de solo(siltoso e micáceo) e à modificação dos valoresdos parâmetros de resistência ao cisalhamentodo solo, devido principalmente à influência daágua na sucção. A classificação pelo sistemaunificado é para o solo do bloco 01 SM-SC(areia silto- argilosa), praticamente sobre a li-nha A. Para o solo do bloco 02 SC (areia argilo-sa) e, para o solo do bloco 03 CH (argila de altaplasticidade).

4.2 Silte arenoso

A camada de silte-arenoso é instabilizadora. Si-mularam-se análises de estabilidade em queadmitiu-se que a camada delgada de silte are-noso tivesse parâmetros de resistência idênti-cos as da camada de areia-argilosa ou de areiafina a média. Os resultados indicaram aumento de estabili-dade, com fatores de segurança muito maioresque a unidade. Portanto a camada de silte-are-noso, micácea, é também responsável pela re-dução dos fatores de segurança, devido aosseus baixos valores de resistência.

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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628 p.AZEVÊDO, I. C. D. e MARQUES, E. A. G.; Intro-

dução à Mecânica das Rochas; CadernosDidáticos, Editora UFV, 2002, Viçosa-MG,363p.

BARBOSA, P. S. A.;Comunicação pessoal, La-boratório de Engenharia Civil,Setor deGeotecnia, UFV, 2003.

DE PAULA, M. C. Ensaios Dilatométricos emum Solo Residual de Gnaisse. Tese deMestrado, UFV, 176 p., 1998.

FANG, H. Y., PhD; Foundation EngineeringHandbook, 2a ed., CHAPMAN & HALL-New York, 1991, 905 p.

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MENEZES, M. S. S. e CAMPOS, L. E. P., Estabi-lização de taludes em solos residuais tropi-cais, in: 1a COBRAE Rio de Janeiro, 1992,volume I, 101-110 pp.

PITANGA, H. N. Influência da Velocidade deCarregamento e do Tempo de Inundação naResistência ao Cisalhamento de SolosEstruturados. Tese de Mestrado, UFV, 101p., 2002.

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