Estimativa do Comportamento Sazonal do Fluxo ao Longo de Uma Encosta em Nova Trento (SC) Visando a Avaliação da Variabilidade Temporal da Estabilidade

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1 Estimativa do Comportamento Sazonal do Fluxo ao Longo de Uma Encosta em Nova Trento (SC) Visando a Avaliação da Variabilidade Temporal da Estabilidade Dell Avanzi, E. Universidade Federal do Paraná, Curitiba, Brasil. Andrade, H. A. C. Universidade Tuiuti do Paraná, Curitiba, Brasil. Amarantes, C. S. Ensaiosolo, Curitiba, Brasil Resumo: Os recentes desastres naturais que ocorreram no estado de Santa Catarina em novembro de 2008 mostraram a necessidade urgente de desenvolvimento de um sistema de avaliação e gerenciamento do risco, capaz de minimizar as perdas humanas e materiais. Especificamente relacionado à estabilidade de taludes, um sistema deste tipo obrigatoriamente envolve a inferência de possíveis cenários de campo, incluindo os padrões de fluxo transiente, a variabilidade temporal da resistência ao cisalhamento dos solos e, por conseqüência, a situação de estabilidade temporal da encosta. Usualmente, estes cenários inferem sobre situações prováveis, otimistas e pessimistas de estabilidade da encosta, e compõem a base teórica de um sistema de gestão de risco. Este artigo apresenta a metodologia empregada na elaboração destes cenários comportamentais, que foram aplicados no desenvolvimento de um sistema de gestão de risco de uma encosta nas proximidades do Santuário da Madre Paulina, em Nova Trento/SC. Apresentam-se os resultados das simulações numéricas de fluxo ao longo da encosta, incluindo-se a discussão sobre a definição das condições de contorno empregadas. Subseqüentemente, apresentam-se os resultados de ensaios de laboratório para avaliação da resistência ao cisalhamento do solo sob condições inundadas e não saturadas. Por fim, apresentam-se os resultados de análise de estabilidade mostrando a variação sazonal do fator de segurança e dependência deste do estado de não saturação da encosta. Abstract: The recent natural hazards that happened in Santa Catarina State in november 2008 showed the urgent necessity for developing a risk assessment and management system, able of minimizing human and material losses. Specifically concerning slopes stability, such a system obligatory involves inference about possible field scenarios, including transient flow patterns, seasonal soil s strength variability and, as consequence, slope stability temporal variation. Usually, these scenarios infer about probable, optimistic and pessimistic situations of the slope stability, and compose the theoretical framework of a risk assessment and management system. This paper presents the methodology adopted for developing the scenarios used for a risk assessment and management system for a natural slope situated nearby the Sanctuary of Mother Paulina, Nova Trento/SC. The flow patterns inferred by numerical simulation is shown and discussed, the soil s shear strengths under unsaturated and inundated state are presented and the seasonal variability of the slope stability is properly addressed, which can be concluded that the unsaturated state of the soil plays a main role on the slope stability process through time. 1 INTRODUÇÃO O Estado de Santa Catarina foi atingido por um período de chuvas intensas de julho a dezembro de 2008, atingindo níveis de precipitação acima da média histórica registrada. Em novembro de 2008 a precipitação mensal atingiu 1002 mm de uma média histórica de, apenas, mm. Neste período, toda a região do Vale do Itajaí apresentou diversos escorregamentos de encostas causando desastres em áreas urbanas. O município de Nova Trento, localizado no estado de Santa Catarina, não foi excessão à regra. Várias encostas apresentaram problemas de instabilidade, com destruições de infra-estrutura urbana e edificações residenciais. Os problemas de instabilidade não ficaram restritos somente a taludes que sofreram 1

2 ação antrópica tais como regiões de plantações e de cortes a meia encosta com aterros para construções, mas envolveram também encostas com mata nativa. Segundo informações de moradores locais, muitas destas encostas apresentavam-se estáveis por mais de 50 anos. Uma destas encostas em especial, localiza-se nas proximidades do Santuário de Madre Paulina. O talude objeto de estudo é caracterizado por situar-se a montante de uma área de estacionamento e de uma edificação com sanitários para os romeiros e abaixo do acesso a um mirante conhecido como subida das Graças, local onde os devotos de Madre Paulina instalam placas agradecendo graças recebidas por intercessão da santa. Ambos locais apresentam elevado trânsito de pessoas indicando a necessidade de uma atenção especial quanto à estabilidade desta encosta. Subitamente, em novembro de 2008, esta encosta rompeu destruindo parcialmente a edificação dos sanitários e a rua de acesso ao mirante das Graças. Felizmente não houve vítimas, mas somente perdas materiais. Visando a recuperação do local, procedeu-se à estimativa da variação temporal dos padrões de fluxo da encosta sob diversas condições de precipitação. Apresentam-se neste trabalho os estudos desta variação temporal, incluindo a discussão sobre aspectos técnicos adotados para descrição do meio físico local. 2 DESCRIÇÃO DO LOCAL A encosta da subida das graças caracteriza-se por uma encosta natural, com geometria variando entre plano-convexa a biconvexa, com a presença de um corte sub-vertical de 3m de altura localizado no sopé do talude e um corte na parte superior da encosta na região de localização da estrada de acesso ao belvedere. O comprimento do talude natural, antes da ruptura, era igual a 60m. Por interpolação entre as cotas topográficas dos taludes adjacentes (estáveis) ao talude rompido, pôde-se estimar que o talude original possuía inclinação aproximada igual a 55º. O processo de instabilização foi caracterizado por uma ruptura brusca do talude natural, com a superfície de ruptura começando na cota de localização da estrada de acesso ao belvedere e terminando na cota de localização do estacionamento e sanitários (aproximadamente 57m de comprimento). Também por interpolação entre as topografias das áreas adjacentes estáveis, pode-se estimar que a massa rompida mobilizada atingiu aproximadamente 4m de espessura a meia altura da encosta, diminuindo gradativamente nas direções da crista e do sopé do talude. A nova geometria da encosta, alcançada após a ruptura, apresenta uma inclinação média igual a 45º. Apresenta-se na Figura 1 uma vista frontal da encosta instabilizada. Figura 1. Vista geral da região de ruptura do talude da Subida das Graças Apresenta-se na Figura 2 uma vista superior, em época anterior ao escorregamento, indicando pontos notáveis de distribuição de águas de precipitação. Observa-se na figura, a existência de um divisor natural de águas (linha de cumeeira) cortada sucessivamente por alinhamentos transversais da vegetação nativa. A direção dos alinhamentos observados da vegetação nativa é consistente com a direção dos sistemas de fraturas subverticais indicados nos mapas geológicos regionais. A comprovação da existência de tais condicionantes foi realizada durante visita de campo ao local, aliado a coleta de amostras indeformadas de solo ao longo da encosta rompida com determinação das respectivas umidades. Figura 2. Pontos notáveis de distribuição de água de precipitação Apresenta-se na Figura 3 os condicionantes geológicos considerados quando da análise de fluxo da região objeto de estudo, incluindo a delimitação do perímetro da região instabilizada. Quando da inspeção ao local observou-se a presença de blocos de rocha básica (coloração escura) de dimensões decimétricas dispostos na parte superior da encosta. 2

3 curva de retenção do solo não saturado, adotados como representativos do solo residual de granulito, estão descritos na Tabela 1. Figura 3. Condicionantes geológicos da área estudada Tal indicação levantou a hipótese de presença de diques de rochas básicas, comuns na litologia regional, 3 DESCRIÇÃO HIDRÁULICA DOS SOLOS O perfil do subsolo do local (figura 4) é composto por uma camada de solo residual de granulito, com espessura variando entre 11m e 20m, sobreposta por uma camada de solo orgânico. Dependendo da profundidade, as sondagens indicaram que o solo de granulito variou entre um silte argiloso (solo maduro) a um silte arenoso (solo residual jovem). 3 FRATURAS PREENCHIDAS Observadas no mapeamento de campo COLETA DE BLOCO INDEFORMADO 01 SONDAGEM 01 COLETA DE BLOCO INDEFORMADO 02 ROCHA SÃ SONDAGEM 02 SOLO RESIDUAL DE GRANULITO Figura 4. Perfil do solo com as feições geológicas do talude. A condutividade hidráulica saturada do material superficial foi estimada a partir de ensaios de adensamento executados em amostras indeformadas inundadas, coletadas na parte inferior, superior e ao longo da encosta rompida. Foi adotado um valor médio, assumido como representativo do solo de granulito, igual a 10-3 cm/s. A condutividade hidráulica não saturada do solo foi estimada adotando-se o modelo de Mualen-van Genuchten (van Genuchten, 1980), tendo-se por referência uma curva de retenção de umidade do solo estimada a partir das informações de localização do nível d água nas sondagens a percussão e as respectivas umidades determinadas a partir de amostras de solo coletadas a 1,5m de profundidade. Os parâmetros da Tabela 1 Parâmetros de ajuste da curva de retenção de umidade θ Re s θ Sat k Sat α N (-) (-) (cm/s) (1/kPa) (-) θ Re s Sat - umidade volumétrica residual θ - umidade volumétrica de saturação k Sat - condutividade hidráulica saturada α - parâmetro relativo ao inverso do valor de entrada de ar do solo N parâmetro de ajuste do modelo de van Genuchten (1980) Embora os procedimentos adotados para estimativa da condutividade hidráulica saturada e da curva de retenção de umidade do solo não sejam os comumente adotados na determinação destes parâmetros, foi decidido pela utilização destes procedimentos devido ao reduzido tempo disponível para estimativa destes parâmetros de interesse. 4 DESCRIÇÃO DO MODELO NUMÉRICO 2D 4.1 Malha de Elementos Finitos O modelo bi-dimensional de discretização da encosta foi gerado utilizando-se o programa GID. A geometria do talude foi definida utilizando-se o levantamento topográfico e as espessuras de solo definidas tomando-se por base os boletins de sondagem à percussão executadas na região objeto de estudo. O domínio de discretização foi definido de modo a proporcionar que os resultados de simulação não fossem influenciados pela sua proximidade. Foram analisados vários cenários de fluxo tais como a influência da presença de diques tabulares transversais ao talude, contribuição do sistema de fraturas à recarga do lençol freático, e a presença de blocos de rocha isolados no meio da massa de solo (simulação do comportamento de um depósito de tálus). O efeito da presença de fraturas preenchidas por rochas básicas (diques tabulares cortando transversalmente a encosta) foi introduzido através de um refino maior da malha, atribuindo-se propriedades hidráulicas diferentes para estes materiais das adotadas para o solo residual de granulito. As características hidráulicas destes diques foram estimadas através da comparação dos perfis de umidade do solo residual de granulito obtido nas simulações com as umidades observadas em campo.

4 Os blocos de rocha foram incluídos através da definição de contornos impermeáveis, de geometria oblonga com 2m de comprimento e 1m de altura. A disposição destes blocos foi definida de forma aleatória. O objetivo das análises considerando-se a presença destes blocos foi avaliar a evolução da magnitude da sucção mátrica na região limítrofe ao bloco durante períodos de estiagem prolongada. Apresenta-se na Figura 5 uma das seções-tipo analisadas, incluindo-se neste caso, os blocos de rocha na parte inferior e os diques transversais à encosta. A seção é formada por uma malha de elementos finitos triangulares compostos por 3061 nós e 5818 elementos. As condições de contorno inferior consistiram em contornos impermeáveis ao longo do topo rochoso e de cargas iniciais prescritas nas laterais, definidas baseando-se nas informações de posicionamento do lençol freático disponíveis nas sondagens. A condição de contorno superior foi definida utilizando-se uma vazão prescrita, variável temporalmente, em acordo com os dados pluviométricos dos meses de julho (estiagem), outubro e novembro (pico de chuvas) de Os dados pluviométricos foram fornecidos pela Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (EPAGRI/SC) a partir de estações meteorológicas posicionadas na região. A Figura 6 apresenta o pluviograma adotado nas análises transientes. Analisando-se a Figura 6 pode-se observar que a máxima precipitação ocorrida durante o mês de novembro de 2008 foi três ordens de magnitude superior à maior precipitação ocorrida durante o mês de julho de Basicamente, a encosta durante o período entre maio e agosto de 2008 passou por um período prolongado de estiagem, contribuindo para que a encosta mantivesse um elevado estado de não saturação. Figura 5: Malha de elementos finitos bidimensionais incluindo as feições geológicas. 4 Diques Blocos Rocha de Figura 6. Histograma de chuvas da região de Blumenau Os dados da EPAGRI indicam que as médias históricas de precipitação acumulada mensal para a região variam entre 100 mm para o mês de julho a 131 mm para novembro, atingindo um pico igual a 162 mm no mês de dezembro. As precipitações acumuladas mensais ao longo de 2008 se mantiveram próximas das médias históricas até o mês de setembro. Em outubro de 2008, os dados da EPAGRI indicam que a precipitação acumulada mensal atingiu 360 mm, o dobro da média histórica para o respectivo mês. Para o mês de novembro, os dados pluviométricos indicaram uma precipitação acumulada igual a 1002 mm, atingindo uma magnitude 7,65 vezes maior que a média histórica para o respectivo mês. A maior precipitação ocorreu no dia 23 de novembro, alcançando a assombrosa magnitude de 300 mm. Neste mesmo dia a encosta objeto de estudo rompeu. Baseando-se nestes cenários de precipitação (da estiagem à precipitação diária de 300 mm), realizouse uma série de simulações de fluxo ao longo da encosta com os objetivos de avaliação da variação das magnitudes de sucção mátrica ao longo do tempo, identificação de qual seqüência de chuvas que induziria a encosta novamente a uma situação limite de equilíbrio, possibilitando com isto, a elaboração de análises de estabilidade considerando cenários pessimistas, prováveis e otimistas de fluxo e estabilidade. 5 SIMULAÇÃO DO FLUXO BIDIMENSIONAL Utilizou-se o programa de fluxo SWMS-2D desenvolvido por Simunek et al. (1994) e implementado por Andrade (2003) e Andrade et al (2004, 2005 e 2006) para a simulação numérica do fluxo ao longo da encosta. O programa permite a modelagem numérica de fluxo saturado e não saturado, através da solução da equação de Richards (1931). O programa é baseado no método dos elementos finitos bi-dimensional, implementado com um algoritmo implícito de passo temporal para garantia da estabilidade e convergência da solução transiente.

5 A condição inicial de simulação foi obtida considerando-se um período prolongado de estiagem e pouca recarga nos contornos laterais conforme mostra a Figura 7. Este cenário é compatível com os dados pluviométricos dos meses de junho, julho e agosto de Observa-se neste caso que, mesmo durante um período prolongado de estiagem, os diques transversais localizados ao longo da encosta contribuem decisivamente para a manutenção do lençol freático elevado na parte superior da encosta. Estes diques funcionam como um barramento natural do fluxo descendente. As análises também indicam que, sob este cenário, o solo na parte inferior da encosta tende a alcançar valores muito pequenos de saturação, conduzindo a valores altos de sucção mátrica. Figura 7. Resultados de simulação retratando o padrão de fluxo ao final de um período prolongado de estiagem. Na ocasião da coleta dos blocos indeformados de solo no campo, ocorrido em fins de março de 2009, observou-se que a umidade do solo no campo na região do sopé da encosta era consideravelmente menor que na região de coleta posicionada acima da primeira fratura. Comparando-se as magnitudes de grau de saturação correspondentes, o solo na região do sopé da encosta apresentou cerca de 38% de saturação, enquanto que o solo amostrado acima do posicionamento da fratura apresentou 97% de saturação. Baseando-se nestas informações, foi realizada uma simulação do comportamento do fluxo ao longo da encosta, partindo-se da situação de estiagem prolongada (Figura 7). Utilizou-se neste caso, um padrão de distribuição de chuvas compatível com os padrões observados em fevereiro e março de A Figura 8 apresenta os resultados da simulação indicando a possível condição de fluxo que ocorria na encosta na ocasião da amostragem dos blocos indeformados de solo do local. Figura 8. Padrão de fluxo da encosta ao final de um período chuvoso com precipitações dentro da média histórica. Pode-se observar que a presença dos diques induz a uma elevação substancial do nível d água na parte superior da encosta, enquanto que imediatamente a jusante do dique, o nível d água tende a permanecer próximo ao topo rochoso elevando-se gradativamente ao sopé da encosta com uma tendência de surgência na região do corte executado para instalação do pátio de estacionamento. Os valores de umidade volumétrica do solo na região inferior da encosta indicam que mesmo nesta situação de chuvas existe uma considerável área de solo não saturado posicionado na parte inferior da encosta. As precipitações totais aplicadas nesta simulação são compatíveis com as médias históricas indicadas pela EPAGRI/SC. De um modo geral, pode-se assumir que durante anos os padrões de fluxo ao longo da encosta variaram entre o padrão apresentado na Figura 7 (estiagem prolongada) e o padrão apresentado na Figura 8 (época úmida com precipitações dentro das médias históricas). A terceira simulação numérica de fluxo foi executada para inferir qual o comportamento da encosta caso ocorresse um evento similar ao ocorrido no dia 23 de novembro de Deste modo, procedeu-se a uma aplicação de uma precipitação no contorno superficial referente ao período mais crítico com precipitação igual a mm em apenas 1 dia. Apresenta-se na Figura 9 o resultado da simulação deste cenário crítico. Observa-se que neste caso que considerável parte da da encosta atinge saturação total, com o posicionamento do nível d água à superfície da encosta. Neste caso, os valores de umidade volumétrica (iguais à porosidade do solo) aliados aos valores de poropressão nulos ou positivos indica que a parte inferior da encosta perdeu totalmente o efeito de não saturação do solo na contribuição da estabilidade da encosta. 5

6 Figura 9: Padrão de fluxo da encosta sob padrão de precipitação do dia 23 de novembro de VARIABILIDADE TEMPORAL DA ESTABILIDADE DA ENCOSTA A estimativa da variabilidade temporal da estabilidade da encosta envolveu a determinação dos parâmetros de resistência ao cisalhamento do solo sob condições de inundação e de não saturação, e determinação da estabilidade da encosta sob os cenários de fluxo descritos anteriormente. de adensamento obtidas durante a fase de confinamento, tendo-se por limite superior a magnitude de velocidade avaliada para as amostras inundadas. Foram realizados três ensaios de cisalhamento direto em amostras inundadas e três ensaios na umidade natural coletadas na parte inferior do talude. Devido à elevada saturação do material coletado na parte superior da encosta, foi possível somente obter parâmetros de resistência inundados uma vez que as amostras alcançavam saturação durante o cisalhamento. Apresentam-se na Figura 10 as curvas tensão cisalhante vs. deslocamento horizontal específico obtidas nos ensaios com amostras na umidade natural em amostras coletadas na parte inferior da encosta. Observa-se na Figura 10 que o único ensaio que apresentou resistência de pico definida foi o ensaio realizado com tensão normal inicial igual a 100 kpa. Este ensaio em particular atingiu saturação durante a fase de cisalhamento. 6.1 Características de Resistência dos Solos Foram determinadas as características geológicogeotécnicas tais como composição granulométrica, peso específico aparente, parâmetros de resistência ao cisalhamento e de deformabilidade dos solos superficiais amostrados no local objeto de estudo. Foram realizados ensaios de cisalhamento direto em amostras indeformadas inundadas e na umidade natural em acordo com a NBR 6508/84. A velocidade de cisalhamento adotada foi definida de modo a proporcionar o cisalhamento das amostras sob condições drenadas. A velocidade de cisalhamento de cada ensaio foi calculada baseandose no comportamento observado durante a fase de adensamento, avaliando-se o tempo necessário para dissipação de 90% do excesso de poropressão. Os resultados obtidos foram analisados de modo a garantir-se a não influência da velocidade de cisalhamento nos parâmetros de resistência ao cisalhamento (Bardet, 2000). As amostras ensaiadas foram obtidas de blocos indeformados coletados ao longo do talude rompido e assumidos como representativo das litologias locais. Tal procedimento apresenta-se coerente uma vez que a região é composta por uma única litologia do grupo granulítico-gnaissico. Os ensaios foram definidos de modo a considerar o intervalo de tensões confinantes a que o solo foi e está atualmente submetido. Deste modo, executou-se os ensaios de cisalhamento direto com tensões normais iniciais iguais a 25kPa, 50kPa e 100kPa. A velocidade de cisalhamento foi definida considerando-se as curvas 6 Figura 10. Curva tensão cisalhante VS deslocamento horizontal específico para as amostras indeformadas da parte inferior do talude da subida das graças. Apresentam-se na Figura 11 as curvas de variação volumétrica específica. Observa-se que os ensaios consolidados para tensões normais iniciais iguais a 50 kpa e 100kPa apresentaram comportamento típicos de solos normalmente adensados, enquanto que o ensaio consolidado com uma tensão normal inicial igual a 25 kpa apresentou uma curva de variação volumétrica com expansão, indicando um comportamento típico de solo pré-adensado. Apresentam-se na Figura 11 uma comparação entre os resultados de cisalhamento direto em amostras inundadas e na umidade natural dos blocos coletados na parte inferior do talude.

7 Apresenta-se na Tabela 2 um resumo dos parâmetros geotécnicos avaliados em laboratório e adotados como representativos do material do talude. Devido às similaridades de comportamento observado dos solos da parte superior e inferior da encosta sob condição inundada, decidiu-se por adotar pesos específicos e parâmetros de resistência ao cisalhamento igual para ambos os solos. Figura 11. Deformações volumétricas específicas dos ensaios em umidade natural Os resultados da Figura 12 indicam que a resistência ao cisalhamento das amostras na umidade natural, ensaiadas sob tensão normal inicial igual a 25 kpa e 50 kpa respectivamente, foram substancialmente superiores que as resistências obtidas em amostras inundadas. Comparando-se a magnitude de resistência ao cisalhamento da amostra ensaiada na umidade natural submetida a uma tensão normal inicial igual a 100 kpa (que atingiu saturação durante o ensaio) à magnitude de resistência ao cisalhamento da amostra inundada consolidada para uma tensão normal inicial similar, observa-se que a amostra ensaiada na umidade natural apresentou resistência ao cisalhamento ligeiramente inferior à amostra ensaiada sob condição inicial inundada. O efeito da sucção mátrica sobre a resistência ao cisalhamento do solo não saturado foi avaliado seguindo-se a metodologia proposta por Dell'Avanzi (2007). Basicamente, a metodologia permite a estimativa da influência da magnitude da sucção mátrica na resistência ao cisalhamento baseando-se em resultados de cisalhamento direto tradicionais. A vantagem da metodologia adotada é a não necessidade de utilização de equipamentos de cisalhamento com sucção mátrica controlada, aliado ao fato do tempo de execução dos ensaios consideradamente reduzidos. Figura 12. Comparação entre os resultados de resistência ao cisalhamento das amostras na umidade natural e inundadas 7 Tabela 2. Parâmetros geotécnicos do solo local Parâmetro de Interesse Solo Residual γ nat γ sat φ c φb de Granulito kn/m 3 kn/m 3 graus kpa graus Bloco Bloco Variabilidade da Estabilidade da Encosta A estabilidade global do talude foi avaliada utilizando-se o método de Bishop Simplificado (Bishop, 1967) baseado no princípio de equilíbrio limite da massa potencial de instabilização. O método de estabilidade de Bishop (1967) permite a análise da estabilidade de superfícies potenciais de ruptura com formas circulares. Utilizou-se o programa de computador consagrado de estabilidade de talude PC-Stable versão 5M, desenvolvido pela Purdue University (EUA) e amplamente aplicado no meio geotécnico para as análises com o método de Bishop Simplificado. O programa permite a pesquisa da superfície potencial de ruptura com menor fator de segurança através da geração sucessiva de diversas superfícies potenciais. Foram realizadas três análises baseadas nos cenários de fluxo avaliados anteriormente. A primeira análise consistiu na avaliação da estabilidade da encosta considerando-se posicionamento do nível d água durante época de chuvas dentro das médias históricas (situação de fluxo descrita na Figura 8) e parâmetros de resistência dos solos inundados e não saturados. Tal situação de análise visou estimar a segurança da encosta considerando-se um CENÁRIO PROVÁVEL de ocorrência de chuvas prolongadas. A segunda análise consistiu na avaliação da estabilidade dos taludes considerandose parâmetros inundados e posicionamento de nível d água durante época de chuvas intensas (situação de fluxo descrita pela Figura 9). Esta situação visa avaliar a estabilidade da encosta sob o enfoque de um CENÁRIO PESSIMISTA. A terceira e última análise, consistiu na avaliação da estabilidade da encosta considerando-se parâmetros de resistência dos solos não saturados e cenário de fluxo descrito conforme a Figura 7. Neste caso, utilizaram-se os parâmetros de resistência ao cisalhamento obtidos a partir das amostras ensaiadas na umidade natural

8 definindo-se o efeito de aumento do intercepto coesivo do solo não saturado conforme a metodologia proposta por Lu e Likos (2003). Este cenário foi assumido como CENÁRIO OTIMISTA de segurança da encosta. Os resultados das análises de estabilidade do CENÁRIO PROVÁVEL indicam um fator de segurança mínimo igual a Nesta situação, a encosta da subida das graças apresenta-se estável, mas com nível de segurança abaixo do nível de segurança estabelecido pela NBR (fatores de segurança mínimos de estabilidade de taludes para situações de presença constante de pessoas). As análises sob a ótica do CENÁRIO PESSIMISTA indicam que a encosta da subida das graças é instável (fator de segurança igual a 0.976) quando saturada. Esta situação é crítica e com alta probabilidade de ocorrência uma vez que o solo localizado na porção superior da encosta é influenciado pelos sistemas de fraturas transversais. Comparando-se os resultados das análises do CENÁRIO PESSIMISTA aos resultados do CENÁRIO PROVÁVEL, pode-se concluir que o estado de não saturação do solo localizado na parte inferior da encosta contribui decisivamente para a manutenção da estabilidade da encosta. Os resultados das análises de estabilidade do CENÁRIO OTIMISTA mostram um aumento do fator de segurança da encosta para O aumento no valor do fator de segurança da encosta não foi tão substancial mesmo ocorrendo magnitudes de sucção mátrica da ordem de 80 kpa na região do sopé da encosta. Mesmo nesta situação a magnitude do fator de segurança da encosta é inferior ao preconizado pela NBR De modo geral, os cenários analisados indicam que a estabilidade da encosta está intimamente relacionada ao estado de não saturação do solo, sendo que a estabilidade da mesma tende a diminuir um pouco em períodos chuvosos que ocorram dentro da média histórica da região. As análises até aqui apresentadas constituem a base de um plano de gerenciamento de risco elaborado para o local. O plano de gerenciamento de risco envolveu ainda a estimativa das probabilidades de ocorrência dos cenários analisados, definição de planos de inspeção, instrumentação e monitoramento da região, e definição de um fluxograma de decisão e de ações a serem tomadas com base na avaliação contínua do cenário de estabilidade da região. Eventos extraordinários como o evento de 23 de novembro de 2008 poderia ter suas conseqüências minimizadas adotando-se um sistema de drenagem sub-horizontal profunda para diminuição das poropressões no interior da massa de solo, principalmente na parte superior da encosta. 8 7 CONCLUSÕES E PROPOSTAS Foram discutidos no presente artigo os condicionantes hidro-geológicos de uma encosta em solo residual de granulito localizada no município de Nova Trento, Estado de Santa Catarina, instabilizada durante as chuvas de novembro de Apresentaram-se os resultados de ensaios de laboratório para determinação das propriedades hidráulicas dos materiais, bem como as características de resistência ao cisalhamento do material sob condição de não saturação e de inundação. Os resultados das simulações numéricas de fluxo saturado-não saturado sob diferentes histogramas de chuva levaram à construção de cenários prováveis, otimistas e pessimistas de estabilidade da encosta. Estas análises serviram de base para a elaboração de um plano de gerenciamento de risco da região. Do exposto anteriormente, pode-se concluir que: A simulação de fluxo mostra a interferência no regime de fluxo devido à presença dos diques transversais à meia encosta. Estes contribuem para um armazenamento da água a montante, aumentando significativamente o posicionamento do lençol freático na parte alta da encosta; A presença de blocos de rocha isolada (matacões) tende a elevar o lençol d água local somente quando muito próximos uns dos outros. Para espaçamentos entre blocos superiores à sua maior dimensão, as análises indicam que estes praticamente não influenciam o padrão de fluxo da encosta; Os resultados dos ensaios de cisalhamento direto indicam que o solo na umidade natural (amostrado ao final da época de chuvas) apresenta resistências ao cisalhamento consideravelmente superior ao mesmo solo sob condições inundadas. As análises de estabilidade indicam que a estabilidade da encosta está intimamente condicionada à condição de não saturação da massa de solo localizada no sopé da encosta; Caso uma precipitação similar à ocorrida no dia 23 de novembro de 2008 ocorresse novamente, esta induziria a uma saturação em quase todo o talude, induzindo-o novamente a uma situação de instabilidade. 8 AGRADECIMENTOS Parte dos conhecimentos aqui apresentados foram gerados graças ao apoio financeiro do CNPq. O primeiro autor agradece o apoio recebido. O apoio financeiro e técnico da Ensaiosolo Ltda. na

9 realização dos trabalhos de campo e laboratório foi fundamental para o sucesso do trabalho realizado. Os autores agradecem a generosidade da empresa. 9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Andrade, H.A.C Implementação de Procedimentos Numéricos para a Análise de Elementos Drenantes em Solos. Rio de Janeiro. Dissertação de Mestrado.DEC, PUC-Rio, p.125. Andrade, H.A.C., Vargas, Jr. E. A., Campos, T.M.P Development and implementation of drainage elements for finite element analysis in 3D saturated unsaturated flow in slopes, Rio de Janeiro, Proceedings of the Landslides: Evaluation and Stabilization, p Andrade, H.A.C., Vargas, Jr. E. A., Campos, T.M.P Implementação em elementos finitos para a análise de drenos sub-horizontais em taludes em condições saturadas e não saturadas, Curitiba, In: IV Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas - IV COBRAE. Andrade, H.A.C., Vargas, Jr. E. A., Campos, T.M.P Análise de Fluxo 3D em Encosta Natural com Uso de Elementos Drenantes em Solos Saturados e Não Saturados pelo MEF, Curitiba, XIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, vol 4, p Associação Brasileira de Normas Técnicas (1984). NBR-6508/84. Solo - determinação da massa específica aparente. ABNT, Rio de Janeiro, pp.8. Associação Brasileira de Normas Técnicas (1991). NBR-11682/91 Estabilidade de Taludes. ABNT, Rio de Janeiro, pp.39 Bardet,J.P. (2000). Experimental Soil Mechanics. Prentice Hall, New Jersey, USA. Dell Avanzi (2007). Determining the unsaturated strength of soils using a common direct shear test apparatus. Research Report RR Civil Engineering Research Center, Federal University of Paraná, Brasil,pp.58. Empresa de Pesquisa Agropecuária e Extensão Rural de Santa Catarina (2009). Dados Puviométricos da Região do Vale do Itajaí. Arquivo eletrônico. Lu, N. & Likos, L. (2004) Unsaturated Soil Mechanics, John Wiley & Sons, N.Y. Simunek, J., Hunag, K. and van Genuchten, M.T The SWMS_2D Code for Simulation Water Flow and Solute Transport in Three- Dimensional Variably Saturated Media. U.S. Salinity Laboratory Agricultural Research Service, nº 139, version