CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DE PERFIS DE SOLO DA VOÇOROCA CEILÂNDIA DISTRITO FEDERAL

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1 Goiânia (GO), a de maio de Pag CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DE PERFIS DE SOLO DA VOÇOROCA CEILÂNDIA DISTRITO FEDERAL LIMA, M.C. (), CARVALHO, J.C. (), PEREIRA, H.F. (), () MSc. saides@unb.br; () PhD. camapum@unb.br; () PhD. pereira@unb.br; Universidade de Brasília RESUMO O trabalho apresenta ensaios de caracterização geotécnica realizados em perfis de solo situados numa linha transversal em relação ao comprimento de uma voçoroca, na cidade satélite de Ceilândia, no Distrito Federal. Foram estudados quatro perfis de solo, distanciados a m, m, m e m da borda da erosão. Observa-se, através dos resultados, as variações ocorridas nas propriedades físicas do solo, como granulometria, limites de Atterberg, sucção e ph, em função de estarem mais próximos ou afastados da borda da voçoroca. As observações adquiridas podem auxiliar no entendimento do mecanismo do processo de evolução de voçorocas em solos tropicais. Palavras chave: Voçoroca, Perfis de solos tropicais, Caracterização ABSTRACT Geotechnical characterization of a gully located in the city of Ceilândia, Federal District, Brazil, is presented in this paper. Drill holes were perforated at location of m, m, m and m away from the edge of the gully slopes. Thus, it was possible to study the changes in physical properties of soils as grain fractions, limits of Atterberg, suction and ph, along a cross section of the gully Such study may help to get some insight into the evolution process of erosion in tropical soils. Key-words: Gully, Tropical Soil Profiles,Characterization INTRODUÇÃO O processo de erosão é causado por forças ativas, como as características da chuva, a declividade e comprimento do talude ou encosta e a capacidade que tem o solo de absorver água, e por forças passivas, como a resistência que exerce o solo à ação erosiva da água e a densidade da cobertura vegetal (Bertoni & Lombardi Neto, ). No meio geotécnico tem-se dado maior importância ao estudo das erosões ditas lineares, que são classificadas como ravinamentos e o caso mais grave e por isso mesmo, mais estudado são as voçorocas. Segundo Prandini (), o correto diagnóstico dos mecanismos de eclosão e evolução deste fenômeno, através de pesquisas geológico-geotécnicas, contribuirá para medidas preventivas evitando-se a propagação dos processos erosivos e medidas corretivas econômicas e eficientes garantindo-se a interrupção da evolução do processos erosivos e permitindo a aplicação da obra em grande escala. As voçorocas se constituem no ambiente, onde ocorrem fenômenos de erosão superficial, erosão subterrânea, solapamentos, desmoronamentos e instabilidade de taludes, tornando o conhecimento dos mecanismos que comandam sua evolução e degradação bastante complexo. Além disso, as alterações que os solos podem sofrer em conseqüência dos fluxos saturados e não saturados em direção aos taludes, auxiliam a condicionar o processo e direção do avanço das voçorocas. O objetivo deste trabalho é mostrar a partir de resultados de ensaios de caracterização geotécnica, que as propriedades do solo variam em conseqüência do fluxo que ocorre em

2 Goiânia (GO), a de maio de Pag direção aos taludes da voçoroca. A análise foi feita para perfis de solo localizados a diferentes distâncias da borda de uma voçoroca localizada na cidade satélite de Ceilândia, no Distrito Federal. METODOLOGIA O Distrito Federal está situado no Planalto Central, na região Centro-Oeste do Brasil, com uma área de. km, entre os Rios Descoberto e Preto, compreendido entre os meridianos o ' W e o ' W e paralelos o ' S e o ' S. A voçoroca estudada encontra-se na cidade satélite de Ceilândia dentro da região do Distrito Federal, nas proximidades da cidade de Brasília. Geologicamente, a área estudada é constituída por litologias do Grupo Paranoá datada do Pré-Cambriano médio a superior apresentando as unidades de Metarritmito Argiloso. Na região do Distrito Federal, a maioria dos solos apresentam-se profundamente intemperizados e são formados por agregados de matriz fortemente argilosa, interligados por pontes de argila, apresentando elevados índices de vazios, com valores entre, e,. Esse material é conhecido como argila porosa colapsível (Cardoso et al., ). As voçorocas desta região são representadas, na grande maioria, pelo modelo encaixado em forma de V proposto por Mortari (). A voçoroca estudada apresenta-se bastante linear, em forma de V e situa-se na cidade satélite de Ceilândia, junto à margem direita da BR-. Apresenta extensão aproximada de. m, largura variando de a m e profundidade da ordem de m. Trata-se de uma voçoroca de grande porte, conforme mostrado na Figura, em franco processo de evolução, principalmente por instabilização dos seus taludes, com contribuição da água de subsuperfície, sendo que o substrato rochoso já foi atingido. Figura Voçoroca da cidade de Ceilândia -Distrito Federal Foram realizados quatro perfis de solo, retirando amostras deformadas de metro em metro utilizando-se o trado. Os furos foram distribuídos sobre uma linha ortogonal ao sentido longitudinal da voçoroca, em sua margem direita e distante metros de sua cabeceira. A distância dos perfis de solo à borda da voçoroca (, m) foram variados, ou seja, se localiza a, m da borda, o a, m, o a, m e o Furo a, m, conforme esquema mostrado na Figura. A profundidade de cada perfil de solo foi condicionada pela

3 Goiânia (GO), a de maio de Pag posição do lençol freático. Com efeito, o foi até a profundidade de, m, o até, m, o até, m e o Furo foi até a profundidade de, m. m m m m m H = m F F F F N.A. sem escala Figura Esquema de retirada das amostras deformadas Os ensaios geotécnicos consistiram basicamente de análises granulométricas com e sem o uso do defloculante, limites de Atterberg, ph, umidade natural (wnat) e medidas de sucção mátrica, utilizando o papel filtro Whatman n o. O procedimento adotado nos ensaios de caracterização foram de acordo com as prescrições das normas da ABNT. As medidas de sucção mátrica foram feitas em amostras deformadas seguindo as recomendações de Marinho (). A preparação das amostras nesse ensaio consistiu em se moldar por compressão manual um pequeno torrão, retirado com o trado, que era então colocado em contato com o papel filtro. RESULTADOS Os gráficos da Figura apresentam os resultados de umidade natural (wnat) e sucção para os quatro perfis de solo estudados. Umidade Natural (%) Ceilândia - CAESB Ceilândia - CAESB Sucção Mátrica (kpa) Furo a) Umidade Natural b) Sucção Figura Perfis de Umidade Natural e Sucção Furo Verifica-se na Figura que os gráficos de umidade natural mostram que esta diminui em direção ao talude indicando a presença de gradiente de sucção e portanto de fluxo de água no maciço. Apesar da influência da porosidade na sucção os gráficos de sucção mostrados na

4 Goiânia (GO), a de maio de Pag Figura confirmam o gradiente deste parâmetro em direção à borda da voçoroca, sendo que os valores de sucção do Furo foram bem menores em relação aos outros três furos. Os limites de Atterberg (Limite de Liquidez - w L e Limite de Plasticidade - w P ) e índice de Plasticidade (I P ) obtidos para os perfis de solo são apresentados na Figura. ilândia - CAESB Limite de Liquidez (%) Ceilândia - CAESB Furo Limite de Plasticidade (%) Ceilândia - CAESB Furo Índice de Plasticidadade (%) Furo a) Limite de Liquidez b) Limite de Plasticidade c) Índice de Plasticidade Figura Perfis dos Limites de Atterberg e Índice de Plasticidade Embora o índice de plasticidade apresente tendência à constância até a profundidade de metros passando a diminuir a partir daí, observa-se que os limites de Atterberg aumentaram até a profundidade de metros passando então a diminuir com a profundidade. Cabe destacar que até a profundidade de metros os perfis de solos porosos do Distrito Federal passam por grandes variações de umidade ao longo do ano e se submetem portanto a um processo de alteração mais intenso. Nas profundidades maiores, nos Furos, e, os solos por serem mais arenosos, foram classificados como não-plásticos. Observa-se, ainda, na Figura que apenas os perfis de w P apresentaram tendência de variação em direção a borda da voçoroca. A Figura apresenta as variações granulométricas ao longo dos perfis de solo, analisados com o uso do defloculante. Verifica-se que o percentual de argila diminui com a profundidade, enquanto ocorre uma tendência ao aumento da fração mais arenosa. Quanto à distância da borda da voçoroca observa-se que o solo tende a tornar-se menos argiloso e siltoso e mais arenoso a medida em que se aproxima da borda. As curvas granulométricas com e sem o uso do defloculante apresentadas na Figura foram as obtidas para a profundidade de, m. O comportamento dos quatro perfis de solo, com o uso do defloculante, até a profundidade de, m é o mesmo, ou seja, o Furo sempre apresenta-se mais argiloso, em seguida o, e o. Para profundidades maiores que, m, a granulometria dos solos dos perfis dos Furos, e, ficam praticamente iguais, sendo mais arenosos.

5 % passa % passa ndia - CAESB Goiânia (GO), a de maio de Pag Areia (%) Ceilândia - CAESB Silte (%) Ceilândia - CAESB Argila (%) Furo Furo Furo a) Areia b) Silte c) Argila Figura Perfis granulométricos com o uso de defloculante Já a análise feita para as curvas granulométricas sem o uso do defloculante indicou um comportamento arenoso para todas as profundidades em todos os perfis estudados. Observa-se também, com base nessas figuras o nível de agregação do solo, apresentando maior porcentagem da fração areia, atribuída à presença de microagregações, no ensaio sem o uso do defloculante. Nessas análises, os perfis mantiveram o mesmo padrão de comportamento, ou seja, não houve variações de perfil para perfil. Como visto, o lençol freático foi atingido em posições mais profundas a medida em que se aproximava da voçoroca, condicionado pela sua profundidade. Desta forma, foram traçados os gráficos das porcentagens granulométricas para iso-distâncias do lençol freático de modo a se colocar em evidência a influência da direção do fluxo na granulometria do solo (Figuras, e ). Os percentuais de areia, silte e argila foram plotados em relação ao lençol freático, a m acima deste, em seguida m e assim sucessivamente até m acima do lençol, o que corresponde a m de profundidade a partir da superfície no perfil do.,,,, Diâmetro das partículas (mm) Furo,,, Diâmetro das partículas (mm) a) Com defloculante b) Sem defloculante Figura Curvas granulométricas, profundidade - m Furo

6 percentual de silte percentual de silte percentual de argila percentual de argila percentual de areia percentual de areia Goiânia (GO), a de maio de Pag m m m m m m m m m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima Figura Percentual de areia nos perfis distanciados da borda da voçoroca Observa-se que enquanto há um aumento da fração arenosa próximo a borda da voçoroca, ocorre uma diminuição da fração argilosa, mantendo os maiores percentuais nos perfis de solo dos furos mais afastados (Figura ). Supõe-se, a principio, que o material fino está sendo lixiviado próximo a borda da erosão, o que torna o solo mais arenoso (Figura ). m m m m m m m m m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima Figura Percentual de argila nos perfis distanciados da borda da voçoroca m m m m m m m m m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima Figura - Percentual de silte nos perfis distanciados da borda da voçoroca Além disso, a fração silte (Figura ), também material fino, apresentou pequenas variações próximo a borda da erosão, mantendo o maior percentual nos furos mais afastados.

7 Umidade Natural (%) Umidade Natural (%) ph ph Goiânia (GO), a de maio de Pag Foram feitas também determinações de ph em todos as amostras de solo dos perfis. Obtiveram-se valores baixos de ph, variando de. a.. A Figura apresenta os resultados de ph ao longo da profundidade e variando com o lençol freático.,,,,, distancia da borda, m m m m m m m m m,,,,, distancia da borda, m N.A. m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima Figura - Valores de ph nos perfis distanciados da borda da voçoroca Nota-se que os valores de ph na profundidade de, m para os furos mais distantes ( e ) e portanto menos afetado pelo fluxo em direção ao talude, foram menores em relação aos demais. Isso coloca em evidencia a influência do fluxo sobre a química do solo. Observa-se invariavelmente uma tendência aos valores de ph apresentarem um ponto de valor máximo no perfil do. Fazendo-se a mesma análise para umidade natural (wnat), observou-se (Figura ) que os perfis próximos à borda da voçoroca foram os que apresentaram menores umidades, ocorrendo o inverso com os valores de sucção mátrica (Figura ). m m m m m m m m m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima Figura - Valores de wnat nos perfis distanciados da borda da voçoroca

8 Sucção (kpa) Sucção (kpa) Goiânia (GO), a de maio de Pag m m m m m m m m m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima m-acima Figura Valores de sucção mátrica nos perfis de solo distanciados da borda da voçoroca Destaca-se que os resultados quanto aos limites de Atterberg e índice de plasticidade apresentaram este mesmo comportamento. Verifica-se, através deste estudo que há uma evidente variação nas propriedades dos solos próximos às bordas das voçorocas, o que torna relevante o estudo da influencia destas alterações no processo evolutivo das voçorocas, principalmente no tocante a estabilidade de taludes. Cabe salientar que, Frota et al. () estudando a mesma voçoroca, verificaram através dos resultados de mineralogia, através da difração de raios x, na composição desses solos, basicamente as presenças de caulinita, gibbsita, hematita, goethita e anatase, sendo que em ensaios feitos em lâminas aquecidas, reparou-se que a medida em que se aproximava do bordo do talude da voçoroca, o pico da caulinita tendia a permanecer estável, isto é, não ocorrendo colapso da estrutura da caulinita para o solo aquecido por, horas a o C. CONCLUSÕES Dos resultados apresentados, podemos concluir que: Ao colocar em evidência a alteração das propriedades do solo a medida em que se aproxima dos bordos da voçoroca, ressalta-se a importância deste estudo para a compreensão do processo evolutivo das voçorocas formadas em solos tropicais. As propriedades do solo podem se modificar dentro de zonas mais próximas aos taludes ou dentro da zona na qual o fluxo em meio saturado ou não saturado ocorre. No entanto, para se colocar em evidência a importância relativa dos dois tipos de fluxo é necessário que se estude uma erosão com profundidade inferior à do nível d'água. Os autores consideram que o estudo apresentado para o caso de voçorocas se aplica ao caso das encostas naturais e pode constituir-se em um dos fatores importantes no processo de desencadeamento de rupturas de taludes nos períodos chuvosos. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BERTONI, J. & Lombardi Neto, F. (). Conservação do Solo. Editora Ícone Coleção Brasil Agrícola, São Paulo, a edição, p. CARDOSO, F.B.F., Martins, E.S. and Camapum de Carvalho, J. (). Micromorphological Evolution of Collapse in Deeply Weathered Tropical Soils, X Panamerican Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Guadalajara, México, Vol., p. -.

9 Goiânia (GO), a de maio de Pag FROTA, C. A., Lima, M.C., Guimarães, E.M. & Camapum de Carvalho, J. () Study of the Mineralogical and Physical properties of Tropical Soils in Gullies. nd International Erosion Control Association (submitted). MARINHO, F.A.M. (). A técnica do Papel Filtro para medição da sucção. Anais do Encontro de Solos Não Saturados. Porto Alegre, RS, pp. -. MORTARI, D. (). Caracterização Geotécnica e Análise do Processo Evolutivo das Erosões no Distrito Federal. Dissertação de Mestrado em Geotecnia, UnB, Brasília, DF, p. PRANDINI, L.P. (). Special Types of Gullies. Peculiarities of in situ behavior of tropical lateritic and saprolitic soils in their natural conditions (Theme ). Peculiarities of Geotechnical Behavior of Tropical Lateritic and Saprolitic Soils. Progress Report pp. -.