Riscos Naturais e Riscos Geológicos

Riscos Naturais e Riscos Geológicos Manuel Francisco Costa Pereira Parte 2

ESTRUTURA DA APRESENTAÇÃO A. Noção de Risco B. Perigos Naturais/Geológicos C. Riscos Geológicos D. Exemplos de Aplicação PARTE I A Processos e Factores Geológicos B Exemplos de Mapas Inventário, perigosidade, vulnerabilidade C Intervenção da Eng. Geológica no domínio dos Riscos Geológicos PARTE II

A Processos e factores geológicos Não vale a pena arriscar!

Definições básicas Factor Geológico Elemento de natureza geológica que concorre ou contribui para um resultado. O que determina ou executa o processo ou acontecimento geológico.

Princípio geral Devem existir soluções geotécnicas sempre que os factores geológicos condicionem o projecto de uma obra de engenharia. Em primeiro lugar, devido à sua maior importância, estão os RISCOS GEOLÓGICOS, associados a PROCESSOS GEOLÓGICOS cuja incidência pode afectar a segurança ou viabilidade do Projecto. Em segundo lugar estão todos aqueles FACTORES GEOLÓGICOS cuja presença condicione técnica ou economicamente a Obra.

Condições gerais que devem estar presentes num local de implantação de uma obra de modo a que possa ser considerado geológico e geotecnicamente favorável Ausência de processos geológicos activos que representem riscos inaceitáveis para o projecto. Adequada capacidade de suporte do terreno para a fundação das estruturas. Suficiente resistência dos materiais para manter a sua estabilidade em escavações superficiais ou subterrâneas. Disponibilidade de materiais para a construção de obras de terra. Estanquicidade das formações geológicas para armazenar água ou resíduos sólidos ou líquidos. Facilidade de extracção de materiais para a sua escavação.

Factores geológicos e Problemas geotécnicos

Influência dos processos geológicos Riscos Geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Para saber mais... http://geology.bgsu.edu/panter/hazards.htm http://nationalatlas.gov/articles/geology/a_geohazards.html

Riscos Geológicos e Engenharia Influência dos processos geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Sismicidade Terramotos Tsunamis Movimentos do solo Roturas Deslizamentos Liquefacção Danos a populações e infra-estruturas Projecto anti-sísmico Medidas de prevenção Planos de emergência O que é um sismo? Onde ocorrem os sismos?

Riscos Geológicos e Engenharia Influência dos processos geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Vulcanismo Erupções vulcânicas Alterações do relevo Tsunamis Terramotos Colapsos Movimentos de vertente Danos a populações e infra-estruturas Sistemas de vigilância Medidas de prevenção Planos de evacuação O que é um vulcão? Que tipos existem? Onde ocorrem?

Riscos Geológicos e Engenharia Influência dos processos geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Empolamentos Subsidências Alterações morfológicas (longo prazo) Alterações na dinâmica litoral e no nível do mar (longo prazo) Medidas de controlo e vigilância O que é o empolamento? O que é a subsidência?

Riscos Geológicos e Engenharia Influência dos processos geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Erosão Sedimentação Alterações geomorfológicas (médio prazo) Arrastamento e aumento da escorrência Colmatação Aumento do risco de inundações e deslizamentos Medidas de protecção em leitos e zonas costeiras O que é a erosão? O que é a sedimentação?

Riscos Geológicos e Engenharia Influência dos processos geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Movimentos de vertentes/ encostas Deslizamentos Desprendimentos Colapsos Mudanças morfológicas (curto e médio prazo) Desvio de leitos de rio Danos a populações e infra-estruturas Obstrução de leitos de rio Medidas de estabilização, controlo e prevenção Porque se instabilizam as vertentes? Quais os factores actuantes?

Riscos Geológicos e Engenharia Influência dos processos geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Alterações do nível freático Alterações nos aquíferos Alteração das propriedades do solo Secagem e saturação em água excessiva Subsidência e instabilidade de vertentes Problemas em fundações Afectação de cultivos e regadios Medidas de drenagem O que é o nível freático? O que é um aquífero?

Riscos Geológicos e Engenharia Influência dos processos geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Processos tectónicos Tensões naturais Sismicidade Instabilidades Explosões de rocha em minas e túneis profundos Deformações em obras subterrâneas (longo prazo) Concepção do projecto em túneis e minas O que é a tectónica? Como reagem as rochas às tensões aplicadas?

Riscos Geológicos e Engenharia Influência dos processos geológicos na engenharia e no meio ambiente Quais os Processos Geológicos? Quais os Efeitos sobre o meio físico? Quais os Problemas geoambientais e como actuar? Processos geoquímicos e geofísicos Altas temperaturas Anomalias térmicas Presença de gases Emissão de radiações Riscos de explosão Riscos de saúde Dificuldade de execução em obras subterrâneas O que é o gradiente geotérmico? Que gases liberta a Terra?

SERÁ QUE VALE A PENA ARRISCAR? QUANTO CUSTA PREVENIR?

Factores Geológicos e Engenharia LITOLOGIA Tipos de rochas Influência da litologia no comportamento geotécnico dos terrenos Litologia Propriedades típicas Problemas geotécnicos Rochas duras Rochas brandas Minerais duros e abrasivos Resistência média a baixa Minerais alteráveis Abrasividade Dificuldade de escavação Roturas em taludes Deformabilidade em túneis Alteração das propriedades com o tempo Solos duros Resistência média a alta Problemas nas fundações com argilas expansivas e com estruturas instáveis Solos brandos Solos orgânicos/ biogénicos Resistência baixa a muito baixa Compressibilidade alta Estruturas meta-estáveis Assentamentos de fundações Roturas em taludes Subsidência e colapsos

Subsidência Rotura de vertentes

Factores Geológicos e Engenharia ESTRUTURAS GEOLÓGICAS Estruturas geológicas e problemas geotécnicos Estruturas geológicas Falhas e fracturas Planos de estratificação Diaclases Dobras Foliação, xistosidade Propriedades típicas Superfícies muito contínuas; espessura variável Superfícies contínuas; pequena separação Superfícies pouco contínuas, fechadas ou pouco separadas Superfícies de grande continuidade Superfícies pouco contínuas e fechadas Problemas geotécnicos Roturas, instabilidades, acumulação de tensões, infiltrações e alterações Roturas, instabilidades e infiltrações Roturas, instabilidades, infiltrações e alterações Instabilidade, infiltrações e tensões condicionadas pela orientação Anisotropia em função da orientação O que é uma estrutura?

Falha Estratificação e diaclases Dobra simples Dobra complexa

Factores Geológicos e Engenharia Efeitos dos processos geológicos relacionados com a água e sua incidência geotécnica Processos geológicos Dissolução Erosão- Transporte Reacções químicas Alterações PAPEL DA ÁGUA Efeitos sobre os materiais Perda de material em rochas e solos solúveis Carsificação Perda de material e lixiviação Erosão interna Ravinamento Modificação da composição química Modificação das propriedades físicas e químicas Cavidades Colapsos Problemas geotécnicos Quedas e colapsos Assentamentos Escavações Aterros Ataque a cimentos, inertes, metais e rochas Perda de resistência Aumento da deformabilidade e da permeabilidade Ainda dizem que a água é mole!!!

Dissolução em calcários - carsificação Erosão e escavação Ataque químico do betão Alterações

RESUMO Informação mais importante a reter dos quadros anteriores: Os factores geológicos são a causa da maioria dos problemas geotécnicos. A água é um dos factores de maior incidência no comportamento geotécnico dos materiais. Os processos geológicos podem modificar o comportamento dos materiais, incidindo sobre o meio físico, e ocasionar problemas geotécnicos.

B Exemplos de Mapas de Inventário, Susceptibilidade, Vulnerabilidade, Perigosidade e de Risco

Movimentos de vertente em Córdoba

Deslizamentos em Itália

Susceptibilidade climática face a deslizamentos em Espanha continental

Inventário de deslizamentos (Alicante)

Mapa geomorfológico e inventário movimentos de vertente Mapa de susceptibilidade Legenda a seguir

Subsidência por descida do nível freático (Murcia)

Mapa de Susceptibilidade Subsidência por descida do nível freático (Murcia)

Mapa de resposta sísmica da cidade de Cartagena

Mapa de perigosidade e vulnerabilidade sísmicas da cidade de Lorca Murcia (Escala 1: 5 000)

C Intervenção da Engenharia Geológica/ /Geotécnica no domínio dos Riscos Geológicos

Qual o papel desta área da engenharia? GRANDES OBRAS de ENGENHARIA RESPONSABILIDADE PROFISSIONAL e SOCIAL Como avaliar riscos geológicos?

Fenómenos naturais vs. Obras geotécnicas ENGENHARIA GEOLÓGICA : UMA VISÃO DA ENGENHARIA A PARTIR DA GEOLOGIA GEOLOGIA ENGENHARIA GEOLÓGICA ENGENHARIA Materiais e Processos Praia Algarvia Instabilidade das falésias Soluções geotécnicas + Prevenção de riscos e impactos ambientais Túnel do Marquês de Pombal Que materiais, que problemas? Projectos e Obras de Engenharia

FUNÇÕES PRINCIPAIS A DESEMPENHAR NA ANÁLISE DO RISCO AVALIAÇÃO PREVENÇÃO MITIGAÇÃO Riscos geológicos condicionados essencialmente por processos geodinâmicos RESOLUÇÃO DOS PROBLEMAS DEVE BASEAR-SE EM: CONHECIMENTO DOS PROCESSOS GEODINÂMICOS COMPORTAMENTO GEOMECÂNICO DO TERRENO

Definições básicas Prevenção Conhecer antecipadamente a ocorrência de fenómenos no tempo e no espaço a fim de : Evitar o processo Controlar o processo Avisar, preparar medidas ou proteger as populações

Definições básicas Previsão Antecipação do que vai acontecer Em algumas situações é possível prever o lugar onde os processos decorrem. Noutros casos é praticamente impossível!

Definições básicas Mitigação Consiste em minimizar ou eliminar as perdas e danos mediante o controlo do processo e/ou a protecção dos elementos expostos, reduzindo a sua vulnerabilidade Conhecer as características e as leis dos processos Analisar os dados históricos Observação detalhada dos processos Monitorização e detecção de anomalias e variação nos parâmetros físicos e nos fenómenos precursores

Prevenção e Mitigação de Riscos Geológicos Processos Prevenção e Previsão Mitigação dos riscos Actuações para mitigação Estruturais Não estruturais Deslizamentos Desprendimentos Espacial e temporal (1) Controlo do processo (2) Proteção Evacuação Medidas de correção, estabilização e obras de proteção Proibição ou restrições da ocupação da zona de elevada perigosidade. Afundamentos Subsidências Espacial e temporal (1) Controlo do processo(2) Proteção Evacuação Medidas de consolidação e preenchimento Planificação e ordenação do território Terramotos Tsunamis Erupções vulcânicas Espacial Espacial e temporal, a curto prazo Proteção Evacuação Evacuação Proteção Projectos sismoresistentes Desvio e contenção de escoadas e fluxos Normas e recomendações Sistemas de alarme e aviso Inundações e cheias Espacial e temporal Controlo do processo(2) Proteção Evacuação Obras de desvio, contenção e regulação. Projecto de obras e drenagens. Planos de emergência Divulgação e educação cívica 1 Previsão temporal sempre que se conheça a recorrência dos factores desencadeantes. 2 Apenas quando os processos têm intensidade geotécnica. 3 Em caso de tsunamis ou de crises sísmicas continuadas, sempre que haja tempo.

Dados necessários para incluir numa estratégia de redução de perdas associadas a perigos geológicos (adapt. Hays & Shearer, 1981)

MÉTODOS NÃO ESTRUTURAIS CURTO PRAZO PLANOS DE EMERGÊNCIA PREVISÃO DO IMPACTO PROCESSOS DE ALERTA Forças Civis e Militares: Coordenador(es),Polícia e Bombeiros, Cruz Vermelha e Misericórdias, Associações Voluntárias, Serviços de emergência médica Equipamento de controlo, métodos e modelos de previsão Alertas gerais ou especializados (ex. línguas e culturas diferentes) LONGO PRAZO Códigos do Edificado e Normas de Construção Microzonamento de risco: riscos selecionados ou todos os riscos Controlo da ocupação/uso do solo: leis, proibições, moratórias, expropriações, Análise probabilística do risco Seguros Impostos Educação e Treino MÉTODOS ESTRUTURAIS Readaptação das estruturas antigas Reforço das novas estruturas: Sobredimensionamento das características do projecto Aspectos de segurança: Abrigos estruturais, projecto falha-segura (fail-safe design) Previsão probabilística do impacto

Informação necessária para reduzir os danos associados aos riscos geológicos DECISÕES INFORMAÇÃO TÉCNICA NECESSÁRIA (perigos relacionados com terramotos, cheias, roturas de terrenos e erupções vulcânicas) Quando ocorreu o perigo no passado? Onde se manifesta actualmente? Quando se prevê a ocorrência futura do perigo? Qual a frequência de ocorrência? ZONAMENTO DA OCUPAÇÃO DO SOLO Quais são as causas físicas do fenómeno? Quais são os seus efeitos? Como variam os seus efeitos no seio de área exposta? Que zonamento está estabelecido na área exposta, de modo a reduzir as perdas de alguns tipos de construção?

Matriz com os tipos de problemas esperados numa região, em função do tipo de actividades de engenharia que nela venham a ser desenvolvidas recomendações para estudos geotécnicos adicionais Tipos de estruturas/actividades a implementar Mapa com zonamento Problemas geológicos Matriz informativa: grau de perigosidade factores condicionantes comentários MAPA DE PERIGOSIDADE SÍSMICA

Informação necessária para reduzir os danos associados aos riscos geológicos DECISÕES PROJECTO DE CONCEPÇÃO ENGENHARIA INFORMAÇÃO TÉCNICA NECESSÁRIA (perigos relacionados com terramotos, cheias, roturas de terremos e erupções vulcânicas) Quando ocorreu o perigo no passado? Onde se manifesta actualmente? Quando se prevê a ocorrência futura do perigo? Qual a frequência de ocorrência? Quais são as causas físicas? Quais são os efeitos do fenómeno? Como variam os efeitos no seio de área exposta? Que zonamento está estabelecido na área exposta? Que métodos e técnicas de projecto de engenharia melhoram a capacidade do local e das estruturas para fazer face aos efeitos físicos, dentro de um nível aceitável de risco?

Informação necessária para reduzir os danos associados aos riscos geológicos DECISÕES DISTRIBUIÇÃO DOS DANOS Tipo Intensidade Espaço Tempo INFORMAÇÃO TÉCNICA NECESSÁRIA (perigos relacionados com terramotos, cheias, roturas de terremos e erupções vulcânicas) Quando ocorreu o perigo no passado? Onde se manifesta actualmente? Quando se prevê a ocorrência futura do perigo? Qual a frequência de ocorrência? Quais são as causas físicas? Quais são os efeitos do fenómeno? Como variam os efeitos no seio de área exposta? Que zonamento está estabelecido na área exposta? Que métodos e técnicas de projecto de engenharia melhoram a capacidade do lugar e das estruturas para fazer face aos efeitos físicos, dentro de um nível aceitável de risco? Quais as perdas anuais esperadas na área? Qual a perda máxima provável de perdas anuais?

Estrutura geral da gestão do risco em Barragens

Estrutura geral da gestão do risco (Barragens) A seguinte estrutura geral pode ser adoptada para o processo de gestão do risco em vales: Avaliação do Risco Determinação dos eventos perigosos (acções perigosas que podem ocorrer e colocar em perigo a segurança das barragens). Análise do Risco (determinação de cenários e avaliação de probabilidades de ruptura de barragens e dos danos nestas e nos vales). Mitigação do Risco Redução do Risco (selecção e implementação de medidas estruturais e não-estruturais de segurança por forma a reduzir a exposição ao perigo e os consequentes danos ao longo dos vales). Resposta ao Risco (preparação da assistência adequada em caso de um acidente). Betâmio de Almeida in RISCO ASSOCIADO À SEGURANÇA DE BARRAGENS (IST)

Aplicação a barragens

A Geologia nas grandes obras de Engenharia Objectivo final Qualidade, segurança e economia da obra Exige Custos adicionais no projecto Tempo adicional para a execução da obra

A Geologia nas grandes obras de Engenharia Constatações O estudo dos dados geológicos e os trabalhos de prospecção geológica, quando devidamente dimensionados são menos dispendiosos que os prejuízos causados nas obras em que os mesmos são ignorados; Três vezes em cada quatro, as condições geotécnicas existentes são influenciadas pela presença da água; É preciso ter sempre em consideração o tipo de argilas presentes e do seu comportamento em função do tempo; As possíveis perturbações causadas pelos fenómenos sísmicos podem arruinar as obras, se tal possibilidade não for tida em consideração.

A Geologia nas grandes obras de Engenharia Obras que podem exigir estudos geotécnicos Vias de comunicação, aeródromos, pontes e viadutos Planeamento regional e urbano Aproveitamentos hidráulicos Captação de águas e condutas de líquidos e gases Trabalhos fluviais e marítimos Protecção do ambiente Natureza da rochas. Estado de alteração. Estado de fracturação. Estado de tensão. Estruturas. Riscos geológicos. Condicionalismos locais.

Planeamento e Ordenamento do Território Obras e actividades que podem exigir estudos geológicos Localização, exploração e aproveitamento de matérias primas Polos de desenvolvimento regional Localização de aquíferos para abastecimento público Localização de empreendimentos e de estruturas sem pôr em causa a segurança e o aproveitamento dos restantes recursos Localização de aterros sanitários e de actividades sensíveis Natureza da rochas. Recursos. Estruturas. Riscos geológicos. Condicionalismos locais.

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