Aula 1 Taludes e Movimentos de Massa. CIV 247 OBRAS DE TERRA Prof. Romero César Gomes

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1 Aula 1 Taludes e Movimentos de Massa CIV 247 OBRAS DE TERRA Prof. Romero César Gomes

2 Aula Introdução. 1.2 Fatores Predisponentes e Causas dos Movimentos de Massa. 1.3 Tipos de Movimentos de Massa. 1.4 Métodos de Equilíbrio Limite.

3 1.1 Introdução chama-se talude a qualquer superfície que delimita uma massa de solo, rocha ou outro material qualquer (minério, escória, lixo, etc) talude natural (encosta) talude artificial (talude de corte)

4 Introdução Talude de pilha de minério Talude de cava de mineração

5 Introdução Talude natural (encosta) - presença de diferentes materiais, maior complexidade geológica, maior heterogeneidade e anisotropia talude de montante talude de jusante Talude artificial (barragem de terra) - presença de materiais pré-selecionados, controle dos procedimentos construtivos

6 Introdução Parâmetros Geométricos de um Talude: q = 12 kpa H = 15, 2 m Inclinação (α): α = 45 Extensão da base (L): L = 15,2m Altura (H): H = 15,2m Declividade (H/L): H/L = 100% 18,8 kn/m 3 L perfil do talude: variação das declividades ao longo da altura do talude retilíneo: declividade constante côncavo: declividade crescente convexo: declividade decrescente

7 Introdução Sob condições específicas, uma porção do material de um talude pode deslocar-se em relação ao maciço restante, desencadeando um processo genericamente denominado de movimento de massa., ao longo de uma dada superfície chamada superfície de ruptura. superfície potencial de ruptura Solução geotécnica Obra de estabilização do talude

8 Introdução Um dado talude está submetido basicamente a dois tipos de forças: forças instabilizantes (comumente forças gravitacionais e/ou de percolação) que induzem o movimento de massa ao longo da superfície de ruptura; forças resistentes que se opõem a ação do movimento de massa, em função da mobilização da resistência ao cisalhamento do material. Analisar a estabilidade de um talude consiste em se correlacionar este sistema de forças mobilizadas ao longo de uma determinada superfície de ruptura (geometria variável). (i) não presença de uma descontinuidade em profundidade: circular: materiais homogêneos não circular: materiais não homogêneos (ii) presença de uma descontinuidade em profundidade: translacional: descontinuidade pouco profunda composta: descontinuidade profunda

9 1.2 Fatores Predisponentes e Causas dos MM Fatores Predisponentes: - geometria do talude; - condicionantes geológico - geotécnicos; - presença ou não de vegetação; - posição do NA no terreno; - condições climáticas locais; - ocupação urbana, etc

10 Fatores Predisponentes e Causas dos MM Causas dos movimentos de massa: - externas: aumento das solicitações atuantes - internas: diminuição da resistência do solo alteração da geometria colocação de sobrecarga infiltração de água desmatamento e poluição ambiental aterro corte no pé do talude

11 Fatores Predisponentes e Causas dos MM Fatores de Influência da Água Intersticial: - aumento do peso específico do solo pela retenção parcial das águas de infiltração; - desenvolvimento de poropressões no terreno, com conseqüente redução das tensões efetivas; - eliminação das tensões capilares mobilizadas entre as partículas do solo; - perda da cimentação existente entre as partículas de solo; - introdução de uma força de percolação na direção do fluxo, que tende a arrastar as partículas do solo.

12 Fatores Predisponentes e Causas dos MM

13 1.3 Tipos de Movimentos de Massa

14 Tipos de Movimentos de Massa 1. Rastejos

15 Tipos de Movimentos de Massa - Rastejos

16 Tipos de Movimentos de Massa - Escorregamentos

17 Tipos de Movimentos de Massa - Escorregamentos

18 Tipos de Movimentos de Massa - Escorregamentos

19 Tipos de Movimentos de Massa - Escorregamentos

20 Tipos de Movimentos de Massa Quedas/Tombamentos

21 Tipos de Movimentos de Massa Quedas/Tombamentos

22 Tipos de Movimentos de Massa Corridas de Massa

23 Tipos de Movimentos de Massa Corridas de Massa

24 Processos Correlatos Erosões do Talude

25 Processos Correlatos Erosões do Talude

26 Processos Correlatos Evolução das Voçorocas

27 Processos Correlatos Erosões do Talude

28 1.4 - Métodos de Equilíbrio Limite Problema Básico Avaliação quantitativa da estabilidade global de um dado talude, em função dos seus fatores predisponentes e à ação dos agentes externos e internos de instabilização, por meio de dois procedimentos básicos: (i) Métodos probabilísticos: análise quantitativa expressa sob a forma de uma probabilidade ou risco de ruptura; (ii) Métodos determinísticos: análise quantitativa expressa sob a forma de um coeficiente ou fator de segurança (FS), que pode ser estabelecido com base em: equilíbrio de forças: FS = F F resistentes instabilizantes equilíbrio de momentos: FS = M M resistentes instabilizantes resistência ao cisalhamento: τ disponível c + σtgφ FS = = τ τ mobilizada m τ m = c FS + tgφ = c FS m + tgφ m cm = tgφ m c FS tgφ = FS

29 Métodos de Equilíbrio Limite A análise da estabilidade de taludes é feita comumente por métodos determinísticos, avaliando-se as condições de equilíbrio da massa de solo num estado de ruptura iminente (equilíbrio limite) Hipóteses Básicas (i) a superfície de ruptura é pré-definida e de geometria qualquer; (ii) o talude encontra-se em condição de ruptura iminente (estado de equilíbrio limite); (iii) validade do critério de ruptura (comumente Mohr-Coulomb) ao longo de toda a superfície de ruptura considerada; (iv) FS é constante ao longo de toda a superfície de ruptura considerada

30 Métodos de Equilíbrio Limite A análise é feita comumente a duas dimensões (análise 2-D), considerando-se a seção mais crítica do talude (p. ex.: a seção de altura máxima) e desconsiderando-se os efeitos de confinamento lateral (análise 3-D).

31 Métodos de Equilíbrio Limite Análises em Termos de Tensões Totais - geração de excesso de poropressões no solo devido a um carregamento rápido (variações das cargas sensivelmente maiores que as taxas de dissipação das poropressões induzidas no solo (análises de curto prazo, tipicamente final de construção ou pós-escavação) - condições de carregamento de difícil quantificação das poropressões induzidas no solo τ = s φ ( 0 ) u u = Análises em Termos de Tensões Efetivas -não geração de excesso de poropressões no solo devido a um carregamento aplicado (análises de longo prazo) - condições de carregamento que permitem uma previsão consistente das poropressões induzidas no solo τ = c' + σ' tgφ' Em geral, aplicam-se ambas as análises, adotando-se sempre a condição mais crítica para o problema analisado.

32 Métodos de Equilíbrio Limite aterro construído sobre camada de solo mole (argila saturada) hipótese simplificada: variação linear de cargas (variação linear das tensões de cisalhamento τ no ponto P do solo com as cargas aplicadas) acréscimo inicial do excesso das poropressões com o carregamento (até o tempo t 1 no final da construção do aterro) e redução posterior com o adensamento do solo (que ocorre até um dado tempo t 2 muito após a aplicação do carregamento) para t < t 1 : condições não drenadas (curto prazo) e τ = s u (resistência não drenada ao cisalhamento); para para t > t 1 : condições drenadas (longo prazo) e τ = c +σ tgφ. variação de FS do aterro ao longo do tempo, dado por: resistênciaτ f do solo (fig. d) FS = tensões cisalhantesτ do solo (fig. b) Condição crítica: final da construção do aterro m

33 Métodos de Equilíbrio Limite Tensões Totais x Tensões Efetivas

34 Métodos de Equilíbrio Limite Métodos de Análise 1. Método geral: as condições de equilíbrio são aplicadas a toda a massa de solo potencialmente instável, admitida como se comportando como um corpo rígido; 2. Método das Fatias: a massa de solo potencialmente instável é subdividida em fatias (comumente verticais) e as condições de equilíbrio são aplicadas a cada fatia isoladamente; 3. Método das Cunhas: a massa de solo potencialmente instável é subdividida em zonas ou cunhas de solo e as condições de equilíbrio são aplicadas a cada zona de solo isoladamente.

35 Métodos de Equilíbrio Limite 1 2 3

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