Modos de Ruptura de Taludes

MODOS DE RUPTURA EM TALUDES DE ROCHAS RESISTENTES A estabilidade de um talude em rocha é condicionada pela presença de planos de fraqueza ou descontinuidades no maciço rochoso. A resistência e a deformação são características do maciço rochoso extremamente dependente da persistência, do espaçamento, da orientação e das propriedades geomecânicas destes planos. O primeiro passo a ser dado em uma análise de estabilidade é determinar a relação entre as diversas famílias de descontinuidades e o potencial cinético de instabilidade dessas estruturas, por meio do uso de projeção estereográfica. O segundo passo é determinar a resistência ao cisalhamento nos planos de descontinuidade ou quais os blocos de rocha que podem movimentar-se, através de ensaios in situ ou de laboratório. Finalmente, o terceiro é determinar as condições de fluxo de água das descontinuidades ou em maciços intensamente fraturados, por meio de poços ou avaliação de campo, de maneira a caracterizar as pressões de água que atuam em blocos potencialmente instáveis. O modo de ruptura é definido como a descrição do aspecto geométrico em que uma ruptura acontece (como as rupturas planar, em cunha e por tombamento), e o mecanismo de ruptura como os processos que se dão num material no transcurso de carregamento e que, eventualmente, o levam à condição de ruptura, ou seja, refere-se à descrição do processo físico que acontece em diferentes pontos do maciço rochoso, tal como o começo e a propagação da ruptura através da rocha e que, eventualmente, a conduz ao colapso. Com a determinação do mecanismo de ruptura, é possível avaliar a probabilidade de ruptura, o fator de segurança e realizar uma previsão do grau de risco aceitável. Quando há múltiplos planos de descontinuidades interceptando-se entre si em ângulos oblíquos, estudos de modelos cinemáticos podem ser úteis na antecipação da mais provável superfície de ruptura. Conforme a escala da ruptura, estas podem ser divididas em três tipos: (a) Rupturas locais (Tipo I), são aquelas rupturas que ocorrem em nível de bancada, controladas por juntas e falhas dessas mesmas magnitudes. (b) Rupturas de maior escala (Tipo II), são aquelas controladas por descontinuidades persistentes, tais como sistemas de juntas combinadas com falhas. Este tipo de ruptura envolve um grande volume de massa rochosa. Estas podem ocorrer de acordo com a configuração geométrica das descontinuidades pré-existentes em relação ao talude, gerando desta forma rupturas do tipo planar ou cunha. (c) Rupturas em rochas Fraturadas (Tipo III), são aquelas associadas ao alto fraturamento, típico de rochas brandas e alteradas que influenciam a estabilidade devido a sua baixa resistência. Este tipo de ruptura pode envolver várias bancadas ou até o talude global. Podemos dividir a instabilidade de taludes em dois grupos: o primeiro, quando o maciço rochoso se apresenta como um meio equivalente contínuo (maciço rochoso fraturado, sem controle estrutural), originando o modo de ruptura circular, e o segundo quando o maciço rochoso se apresenta como um meio descontínuo (presença de descontinuidades, com controle estrutural)

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originando rupturas governadas pelas descontinuidades, tais como: rupturas planares, em cunha e por tombamento.

RUPTURAS SEM CONTROLE ESTRUTURAL Dentro deste grupo encontram-se as rupturas circulares e não circulares.

Ruptura Circular A ruptura circular ocorre em maciços rochosos extremamente fraturados, em solos ou em maciços muito alterados, segundo uma superfície em forma de concha. Nestas rupturas não há nenhum padrão estrutural definido ou orientações críticas das descontinuidades ou planos de fraqueza. Estas rupturas são típicas de maciços de solos. A ruptura circular também pode ocorrer em taludes de rocha, onde não há fortes condicionantes estruturais (padrão estrutural não definido), assim como em maciços rochosos altamente fraturados sem predominância na orientação das descontinuidades. Desta forma, as partículas individuais da massa rochosa (bloco unitário) são pequenas comparadas à altura do talude. O efeito escala deve ser considerado para a ocorrência de rupturas do tipo circular, ressaltando a condição de que o bloco unitário da massa rochosa seria muito pequeno quando comparado à dimensão do talude.

RUPTURAS COM CONTROLE ESTRUTURAL ESTRUTURAL Estas rupturas podem ser estudadas através de análise estereográfica (condições cinemáticas), definida pela orientação das descontinuidades em relação à geometria do talude. As rupturas planares, em cunha e por tombamento se encontram neste grupo. A ruptura planar ou em cunha em taludes altos que envolvam grande volume do maciço rochoso, só pode ocorrer com a presença de descontinuidades persistentes, tais como as falhas medianas e maiores, além de obedeceram às condições cinemáticas. Por outro lado, isto não é uma condição, pois há casos onde a superfície de ruptura planar ou em cunha é formada pela união de várias descontinuidades menores. Conforme a literatura, as rupturas planares e em cunha são mais comuns em nível de bancadas, onde estão governadas por descontinuidades menores, sejam falhas ou juntas. Por sua vez, as rupturas por tombamento foram observadas numa serie de massas rochosas. Este tipo de ruptura pode ocorrer tanto em taludes naturais como em taludes de mineração a céu aberto. O tombamento ocorre quando a direção das descontinuidades é sub-paralela ao talude, em aproximadamente 30º e com mergulho quase normal em relação ao mesmo. Descontinuidades persistentes (falhas medianas) formadoras da ruptura por tombamento diminuem a rigidez do maciço rochoso, formando, assim, blocos discretos.



A ruptura planar ocorre quando as descontinuidades tem a direção aproximadamente paralela à face do talude e mergulho menor que a face do talude permitindo o material acima da descontinuidade deslizar. A ruptura planar ocorre a partir da ação da gravidade, bem como da ação de outras forças, como pressão neutra e acelerações sísmicas, quando um bloco de rocha repousa sobre uma superfície de descontinuidade inclinada, que se encontra com liberdade cinemática de movimento. Na ruptura planar não há desenvolvimento de momentos que possam causar rotação do bloco, com a ruptura ocorrendo por deslizamento. A força peso do bloco instável, a força devido à pressão de água na superfície de deslizamento e a força devido à pressão da água na fenda de tração agem através do centro de massa instável. As condições preliminares necessárias para a ocorrência de uma ruptura planar podem ser resumidas em: A direção do plano de deslizamento deve ser praticamente paralela à direção da face f ace do talude talud e com uma diferença difer ença máxima de 20° 20 °; A descontinuidade deve interceptar a face do talude, ou seja, o ângulo de mergulho da descontinuidade deve ser menor que o da face do talude: d < t; A existência de descontinuidades (laterais) perpendiculares à face do talude é necessária, para que essas formem junto com a descontinuidade principal, um bloco distinto, permitindo assim seu livre escorregamento.

Ruptura em Cunha A ruptura em cunha é gerada a partir de duas famílias de descontinuidades distintas, cuja interseção propicia o rompimento de parte do talude. As condições e orientações das diferentes famílias de descontinuidades determinam o evento. Quando as duas superfícies de descontinuidade se interceptam, definem um bloco tetraedral. A ruptura em cunha, ao contrário da ruptura planar, já é bem mais frequente de ser observada em taludes rochosos. O cálculo do seu fator de segurança é bem mais complexo do que o da ruptura planar.

Ruptura por Tombamento A ruptura por tombamento é um tipo de ruptura em taludes envolvendo rotação de colunas, agindo umas sobre as outras. Em maciços rochosos essas colunas são formadas por planos de acamamento regulares, clivagem ou descontinuidades, paralelas à crista do talude e mergulhando para dentro do maciço rochoso, contrastando com a ruptura por deslizamento, na qual as descontinuidades mergulham no mesmo sentido que o talude. Mecanismos de tombamento também podem envolver rochas brandas com fendas de tração verticais ou de forte inclinação. Caso as rupturas não sejam controladas, grande volume de material pode ser envolvido,



Podem ser encontradas diferentes formas de tombamento, as quais são apresentadas a seguir: a) Tombamento Flexural: está relacionado relacionado a colunas contínuas de rocha, rocha, separadas por descontinuidades, com forte mergulho, quebram-se por flexão, ao dobrarem-se para frente. O início do tombamento pode ocorrer através de deslizamento ou erosão do pé do talude criando fendas de tração largas e profundas. Comumente verificado em filitos, xistos e ardósias. b) Tombamento de blocos: verifica-se em colunas individuais por descontinuidades espaçadas. Os blocos localizados no pé do talude recebem o esforço (transferência de carga) dos blocos acima, empurrando-os para frente. Degraus formados na base do maciço são característicos desta classe de tombamento, ocorrendo em arenitos e calcários. c) Tombamento de blocos blocos por flexão: ocorre por flexão pseudocontínua pseudocontínua através de extensas colunas compostas por várias descontinuidades ortogonais. O tombamento resulta de deslocamentos acumulados através de descontinuidades ortogonais, Esta classe de tombamento pode ser verificada em camadas de arenito, xisto e finas camadas de calcário. d) Tombamento secundário: secundário: resulta de movimentos em que a ruptura por tombamento ocorre apenas em partes do talude.

REFERÊNCIAS http://www.eesc.usp.br/ppgsgs/disserteses/zea.pdf http://www.geotecnia.unb.br/dissertacao/GDM099A03.pdf http://www.cprm.gov.br/publique/media/dou_claudia_nonato.pdf http://www.tede.ufop.br/tde_arquivos/15/TDE-2006-11-28T08:35:10Z99/Publico/Manoel%20da%20Conceicao%20Lopes.pdf http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/ead/interacao/inter09.html#3

Modos de Ruptura de Taludes

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