Estabilidade de Taludes (Movimento de Massa)

ISPT/Serviços MineirosIII/2016

Índice 1. Introdução .................................................. ........................................................................................................ .............................................................................. ........................ 2 1.1.

Objetivos ..................................................... .......................................................................................................... ..................................................................... ................ 2

1.1.1.

Geral ..................................................... .......................................................................................................... ..................................................................... ................ 2

1.1.2.

Específicos ..................................................... ......................................................................................................... ........................................................... ....... 2

2. Metodologia ............................................... ..................................................................................................... .............................................................................. ........................ 3 3. Estabilidade de Taludes ................................................ .................................................................................................... ........................................................... ....... 4 3.1.

Conceitos Básicos Aplicados ao estudo de Estabilidade de Taludes ............................... 4

4. Movimento de Massa....................................................................................... Massa................................. .............................................................................. ........................ 4 4.1.

Fatores condicionantes à ocorrência de movimentos de massa ....................................... 5

4.2.

Classificação de movimento de massa ..................................................... ............................................................................. ........................ 5

4.2.1.

Escoamento .................................................... ........................................................................................................ ........................................................... ....... 5

4.2.2.

Subsidência e Recalques ................................................. ........................................................................................... .......................................... 6

4.2.3.

Escorregamento................................................................................. Escorregamento........................... .............................................................................. ........................ 7

4.3.

Agentes e causas da movimentação de massa .................................................... .................................................................. .............. 9

4.3.1.

Tipos de agentes ...................................................... ........................................................................................................ .................................................. 9

4.3.2.

Tipos de causa ................................................ .................................................................................................... ......................................................... ..... 10

4.4.

Fatores que controlam os movimentos de massa ........................................................ ........................................................... ... 11

5. Mecânicos de ruptura em taludes .................................................. .......................................................................................... ........................................ 11 6. Conclusão .................................................. ........................................................................................................ ............................................................................ ...................... 13 7. Bibliografia ................................................ ...................................................................................................... ............................................................................ ...................... 14

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1. Introdução Ao longo de toda a história da humanidade, seja na área da construção civil ou da mineração, foram construídas diversas obras onde pode-se observar a presença de taludes, sendo estes naturais ou de escavação em rocha ou solo. Com o avanço da ciência e da tecnologia, estudos mais aprofundados foram realizados acerca da análise de estabilidade de taludes, contando atualmente com o auxílio de softwares para esses trabalhos. Estudos desse gênero são de extrema importância uma vez que as consequências causadas por ruptura em taludes são muitas das vezes inestimáveis. A análise de estabilidade deve ser feita em qualquer obra onde há a presença de taludes, como por exemplo em barragens de contenção de rejeitos, barragens de usinas hidrelétricas, cortes de estradas ou rodovias e na mineração, sendo que o talude é o principal componente em uma mina a céu aberto.

1.1.Objetivos 1.1.1. Geral  Este trabalho tem como objetivo realizar estudo de análise de estabilidade de taludes na mineração 1.1.2. Específicos  Estabelecer vários tipos de movimentos de massa;  Estabelecer agentes e causas de movimentos de massa; 

Demostrar os mecânicos de rupturas em taludes.



2. Metodologia Para existência do presente trabalho o grupo tive que recorrer algumas pesquisas científicas (Internet), revisões das literaturas, revisões das dissertações, bibliográficas, bem como as visitas a biblioteca interna da instituição.



3. Estabilidade de Taludes 3.1.Conceitos Básicos Aplicados ao estudo de Estabilidade de Taludes Talude: é uma superfície de fronteira entre o ar e a rocha, natural ou artificial, vertical ou inclinada, ou o corpo de uma obra de terra, como uma barragem ou um aterro. Ruptura: ocorre quando a tensão de cisalhamento atuante no maciço é maior do que a resistência

cisalhamento do solo. Deslizamento: deslocamento de massa de solo em relação a superfície (superfície de ruptura).

Atingida a ruptura, o solo pode se deslocar por gravidade. Agua no solo: de acordo com Boyce G.M (1996) a água é um dos fatores mais importantes em

estudos de estabilidade. Na natureza a água pode e apresentar pressão positiva ou negativa e estar em movimento ou não (hidrostática) sob condição de fluxo. A influência água na estabilidade pode ser atribuída a: 

Mudança nas poropressões, alterando a tensão efetiva e, consequentemente, a resistência do solo



Variando o peso da massa, em função de mudanças no peso especifico



Desenvolvimento de fluxo, gerando erosões internas e/ou externas



Atuando como agente no processo de intemperismo, promovendo alterações nos minerais constituintes

O conceito de estabilidade de um talude é indeterminado, já que taludes feitos sobre ou de rochas ou solos não fornecem garantia de estabilidade por muitos anos. Condições climáticas, hidrológicas e tectônicas, e as atividades humana na área podem trazer, anos mais tarde, mudanças que afetam a estabilidade dos taludes naturais e escavados pelo homem. Não se pode desprezar a possibilidade de a rocha ou o solo tornar-se saturado por água ao longo do tempo.

4. Movimento de Massa Denise Gerscovicch(2009) define movimento de massa como “qualquer deslocamento de um determinado volume de solo”. Em geral, a literatura trata os movimentos de massa como processos

associados a problemas de instabilidade de encostas.



4.1.Fatores condicionantes à ocorrência de movimentos de massa Com relação aos fatores condicionantes dos movimentos de massa, Fernandes et al., (2001), indica que estes são condicionados por uma complexa relação entre fatores: 

Geomorfológicos: com destaque para morfologia e morfometria da encosta;



Geológicos: englobando as características lito-estruturais, fraturas subverticais e falhamentos tectônicos;



Climáticos: com ênfase sobre o potencial métrico poropressões positivas, umidade do solo;



Além do elemento humano.

4.2.Classificação de movimento de massa Os movimentos de massa se diferenciam em função de: 

Velocidade de movimentação



Forma de ruptura

A partir a identificação destes fatores, os movimentos de massa podem ser agrupados em 3 categorias: 

Escoamentos;



Subsidências e



Escorregamentos.

Por outro lado, as erosões, que também são movimentos de massa, muitas vezes não podem ser classificadas em um único grupo. Os mecanismos deflagradores dos processos erosivos podem ser constituídos de vários agentes, fazendo com que as erosões sejam tratadas separadamente. 4.2.1. Escoamento São representados por deformações, ou movimentos contínuos, estando ou não presente uma superfície definida ao longo da qual a movimentação ocorre. O escoamento pode se dividir em duas partes que são:

Rastejo: é um movimento extremamente lento de poucos centímetros ao ano. Basicamente se dá pela movimentação como um todo, do manto de alteração de uma encosta; deslocando e abrindo fendas nas partes inferiores (solo residual e rocha). Este movimento afeta grandes áreas e não apresenta uma superfície de ruptura muito bem definida. Com o aumento da velocidade pode se 5|Página Estabilidade de Taludes (movimentação de massa)


transformar em um escorregamento. A existência de rastejo numa área pode ser notada pela inclinação de árvores, cercas ou postes IPT (1991).

Figura 1: Movimentação de massa por rastejo. Fonte: IPT 1991

Corridas são formas rápidas de escoamento, de caráter essencialmente hidrodinâmico, ocasionadas pela perda de atrito interno, em virtude da destruição da estrutura, em presença de excesso de água.

Figura 2: Corridas de massa. Fonte: Fernandes 2001

4.2.2. Subsidência e Recalques A subsidência por definição é o resultado do deslocamento da superfície gerado por adensamento ou afundamento de camadas, como resultado da remoção de uma fase sólida, liquida ou gasosa. Em geral envolve grandes áreas e as causas mais comuns são: 6|Página Estabilidade de Taludes (movimentação de massa)


Ação erosiva das águas subterrâneas Atividades de mineração Efeito de vibração em sedimentos não consolidados Exploração de petróleo Bombeamento de águas subterrâneas Os recalques são movimentos verticais de uma estrutura, causados pelo peso próprio ou pela deformação do solo gerada por outro agente. As causas mais comuns são: Ação do peso próprio Remoção do confinamento lateral devido a escavações Rebaixamento do lençol d’água

Os desabamentos ou quedas são subsidências bruscas, envolvendo colapso na superfície. São definidos por uma ação de queda livre a partir de uma elevação, com ausência de superfície de movimentação. Ocorre em taludes com forte inclinação ou escarpas onde blocos de tamanhos variados se desprendem do maciço por intemperismo e caem pela ação da gravidade.

Figura 3: Movimentação de massa em queda de blocos. Fonte: Fernandes 2001

4.2.3. Escorregamento Contrariamente ao rastejo o escorregamento afeta parcialmente o manto de alteração de uma encosta, possui limites (superfície de ruptura) bem definidos tanto em profundidade como lateralmente e são rápidos. Ocorrem em frações de segundos a minutos. O escorregamento tem 7|Página Estabilidade de Taludes (movimentação de massa)


sido o tipo de movimento de massa mais comum na região e pela intensidade e velocidade com que ocorre tem causado muitas mortes e perdas materiais.

Figura 4: Escorregamento de massa. Fonte: IPT 2001

Diferentes tipos de escorregamentos podem ser identificados em função de sua geometria e da natureza do material que se torna instável, podendo ser subdivididos em:

Rotacionais: Em solos relativamente homogêneos a superfície tende a ser circular. Caso ocorra materiais ou descontinuidades que representem com resistências mais baixas, a superfície passa a ser mais complexa, podendo incluir trechos lineares. A anisotropia com relação a resistência pode acarretar em achatamento da superfície de ruptura. Os escorregamentos rotacionais podem ser múltiplos.

Figura 5: Escorregamento rotacional. Fonte: Fernandes 2001



Translacionais: se caracterizam pela presença de descontinuidades ou planos de fraqueza, podem ocorrer no contato entre coluvião e solo residual e até mesmo no manto de alteração do solo residual.

Figura 6: Escorregamento translacional. Fonte: Fernandes 2001

4.3.Agentes e causas da movimentação de massa Entende-se por causa o modo de atuação de determinado agente ou, em outros termos, um agente pode se expressar por meio de uma ou mais causas. É o caso, por exemplo, do agente água, que pode influir na estabilidade de uma determinada, massa de material das mais diversas formas: no encharcamento do material.

4.3.1. Tipos de agentes Predisponentes: trata-se de um conjunto de características intrínsecas, função apenas de condições naturais, nelas não atuando, sob qualquer forma, a ação do homem. Pode distinguir: complexo geológico (acidentes tectônicos, atitude das camadas), complexo morfológico (massa e forma do relevo), complexo climático-hidrológico (clima e regime e água subterrânea), gravidade, calor solar ou tipo de vegetação original. Efetivos: conjunto de elementos responsável pelo deslocamento do movimento de massa

incluindo-se a ação humana. Estes deslocamentos subdividem-se em: Preparatórios – pluviosidade, erosão pela água ou vento, congelamento e degelo, variação de temperatura, dissolução química, desflorestamento.



Imediatos – chuva intensa, fusão de gelo e neve, erosão, terremotos, ondas, vento, ação do homem, etc.

4.3.2. Tipos de causa  Causas internas: são as que levam ao colapso sem que se verifique qualquer mudança nas condições geométricas dos taludes e que resultam de uma diminuição interna ao material. 

Causas externas: provocam um aumento das tensões de cisalhamento sem que haja diminuição da resistência do material.



Causas intermediárias: resultam de efeitos causados por agentes externos no interior do talude.

4.3.2.1.Causas internas Efeito de oscilações térmicas: oscilações térmicas diárias ou sazonais provocam variações

volumétricas em massas rochosas, podendo conduzir a destaque de blocos. Num bloco de material colocado sobre um plano horizontal, contrações e dilatações de origem térmica ocorrem simetricamente em relação ao seu eixo e distribuem também as tensões de cisalhamento na superfície de contato com o plano. Diminuição dos parâmetros de resistência por intemperismo : o processo de alteração por

intemperismo leva a um enfraquecimento gradual do meio rochoso, ou terroso, no qual ocorre, pela remoção dos elementos solúveis constituintes dos próprios minerais, pela dissolução dos elementos com função da cimentação em solos ou rochas sedimentares, pelos desenvolvimentos de uma rede de microfraturas num meio rochoso que não as possuía.

4.3.2.2.Causas externas Mudanças na geometria do sistema: uma das causas das condições de instabilidade consiste em

modificar as condições geométricas da massa terrosa, ou rochosa, que esteja sendo analisada, acrescentando-lhe uma sobrecarga em sua porção superior, ou então, retirando parte de sua massa na porção inferior. Efeitos de vibrações: agentes, como terremotos, o bater das ondas, explosões, tráfego pesado, cravação de estacas e operação de máquinas pesadas, transmitem, invariavelmente, vibrações ao substrato. Máquinas pesadas induzem nos solos que lhes servem de fundação, vibrações de alta

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frequência. Como a aceleração, fator principal da força nociva resultante das vibrações, é proporcional ao quadro da frequência. Mudanças naturais na inclinação das encostas: as formas mais evidentes resultam de movimentos tectônicos que mobilizaram corpos de estruturas dobradas, conduzindo-os muitas vezes a fenômenos de desequilíbrio. As formas mais conhecidas são as cadeias montanhosas, como os Andes, Himalaia entre outros sendo um escorregamento translacional, também chamado gravitacional.

4.3.2.3.Causas intermediarias Elevação do nível piezométrico em massas “homogêneas”: considerando uma massa saturada de

rocha intensamente fraturada, solo ou sedimento a água que ocupa os vazios se acha sob pressão a mecânica dos solos.

4.4.Fatores que controlam os movimentos de massa Várias feições geológicas e geomorfológicas podem atuar como factores condicionantes de escorregamentos, determinando a localização espacial e temporal. Estas feições são: 

Fraturas (tectônicas e atectônicas) – representam importantes descontinuidades, tanto em termos mecânicos quanto hidráulicos.



Falhas – tem um papel destacado no condicionamento dos movimentos de massa.



Foliação e bandeamento composicional – a orientação da foliação influencia diretamente a estabilidade das encostas em áreas onde afloram rochas metamórficas.



Descontinuidades em solos – várias descontinuidades podem estar presentes dentro do saprólito e do solo residual.



Morfologia da encosta - a morfologia de uma encosta, em perfil e em planta, pode condicionar tanto de forma direta ou indireta, a geração de movimento de massa.



Depósitos de encostas – tais depósitos estão diretamente relacionados às zonas de convergência na morfologia descrita anteriormente.

5. Mecânicos de ruptura em taludes 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 11 | P á g i n a Estabilidade de Taludes (movimentação de massa)


rochoso extremamente dependente da persistência, do espaçamento, da orientação e das propriedades geomecânicas destes planos. Passos a ser dados em uma análise de estabilidade 

Determinar a relação entre as diversas famílias de descontinuidades e o potencial cinético de instabilidade dessas estruturas, por meio do uso de projeção estereográfica.



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.



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 sendo a 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. Modelos cinemáticos consiste na identificação dos mecanismos de ruptura, feita a partir de estudo da atitude das descontinuidades e do talude, com o emprego de técnicas de projecção estereográfica.



6. Conclusão Após uma abordagem do trabalho o grupo concluiu que todos os corpos e todo material desagregado da rocha, devido ao intemperismo da rocha matriz, sofrem uma ação continua da gravidade. Enquanto a rocha que não sofreu intemperismo se torna resistente a essa ação constante, o regolito e o material desagregado são mais suscetíveis à gravidade. Quando ocorre movimento desses materiais em direção a partes mais baixas, dar-se o nome de Movimento de Massa. Devido a essa constante ação da gravidade sobre esse sistema, as encostas estão em constante evolução. O material que é retirado do topo da montanha é removido a partes mais baixas. Esse movimento pode ser rápido ou devagar (sutil) dependendo das condicionantes da formação das encostas. Quando um material é retirado do ponto original, é transportado e fica em repouso em outro ponto, chamamos esse fenômeno de Erosão (Guerra, A. J, 2003).



7. Bibliografia  Abramsen, L. W.;Lee, T S; Sharma, S. e Boyce, G.M (1996) -0 Slope Stability and Stabilizations Methods . John Wiley & Sons, Inc  CUNHA, Sandra Baptista da & GUERRA, A.J.T. - A questão ambiental: Diferentes abordagens. 4ª edição, Rio de Janeiro, Bertrand Brasil, 2008.  FERNANDES, N. F., AMARAL, C. P. Movimentos de massa: uma abordagem geológico-geomorfologica . In: GUERRA, A. J. T., CUNHA, S. B. Geomorfologia e meio ambiente. Rio de Janeiro: Bertrand Brasil, 2001. 

FILHO Augusto, O. & Virgili, J.C. (1998). Estabilidade de taludes. In: Geologia de Engenharia . São Paulo, ABGE.

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GERSCOVICH, M. S. DENISE, Estabilidade de Taludes , Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Faculdade de Engenharia, Departamento de Estruturas e Fundações, 2009.

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GUERRA, A.T. Novo Dicionário Geológico-geomorfológico / 3ª edição, Rio de Janeiro, Bertrand Brasil, 2003.

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HANSEN, M.J. Strategies for classification of landslides . In Slope Instability. 1984, pp. 1 - 25

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IPT – INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLOGICAS. Manual de ocupação de encostas . São Paulo. 1991

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Material da Profa Denise M S Gerscovich, Estabilidade de taludes , Faculdade de engenharia, departamento de estruturas e fundaçoes – Universidade Estadual do Rio de Janeiro

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UIDICINI, G.. NIEBLE, C. M. Estabilidade de taludes naturais e de escavação . São Paulo: Edusp/Edgard Blücher, 1984. 170p.


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