AVALIAÇÃO DE ESTABILIDADE DE TALUDE: Parâmetros considerados na execução de talude nos bancos de exploração de minério de ferro na Mineração Usiminas - Itatiaiuçu, Teses de Geologia. Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (CEFET/RJ)
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AVALIAÇÃO DE ESTABILIDADE DE TALUDE: Parâmetros considerados na execução de talude nos bancos de exploração de minério de ferro na Mineração Usiminas - Itatiaiuçu, Teses de Geologia. Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (CEFET/RJ)

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Monografia apresentada ao Departamento de Engenharia, da Faculdade Pitágoras – Unidade Divinópolis, como requisito parcial para obtenção do grau de bacharelado em Engenharia de civil. Orientador: Prof. Marco Antonio...
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FACULDADE PITÁGORAS – UNIDADE DIVINÓPOLIS ANDERSON SANDRO VICENTE

AVALIAÇÃO DE ESTABILIDADE DE TALUDE: Parâmetros considerados na

execução de talude nos bancos de exploração de minério de ferro na Mineração

Usiminas - Itatiaiuçu

DIVINÓPOLIS

2014

ANDERSON SANDRO VICENTE

AVALIAÇÃO DE ESTABILIDADE DE TALUDE: Parâmetros considerados na

execução de talude nos bancos de exploração de minério de ferro na Mineração

Usiminas - Itatiaiuçu

Monografia apresentada ao Departamento

de Engenharia, da Faculdade Pitágoras –

Unidade Divinópolis, como requisito

parcial para obtenção do grau de

bacharelado em Engenharia de civil.

Orientador: Prof. Marco Antonio Vieira

DIVINÓPOLIS

2014

DIVINÓPOLIS

Junho de 2014

FICHA CATALOGRÁFICA

Elaborada pela Bibliotecária: Andréa Mendonça de Moura CRB-6/1457

V632aVicente, AndersonSandro Avaliação de estabilidade de talude: parâmetros considerados na execução de talude nos bancos de exploração de minério de ferro na mineração Usiminas - Itatiaiçú/ Anderson Sandro Vicente.–Divinópolis:Faculdade Pitágoras/ Unidade Divinópolis,2014. 1. 69P. Monografia apresentada na conclusão do Curso de Engenharia Civil da Faculdade Pitágoras/Unidade Divinópolis Orientador: ProfºMarco Antonio Vieira

1. Estabilidade de talude.I.Título. CDU: 624

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho à minha esposa Gisele e aos meus filhos João e Ana.

AGRADECIMENTO

Primeiramente, agradeço a Deus por ter me concedido saúde e permitido chegar

aonde cheguei. Agradeço ao meu orientador, Marco Antonio Vieira pelo apoio e por

compartilhar comigo todo seu conhecimento e experiência.

Agradeço a minha esposa, Gisele Soares Faria que com muito esforço, carinho e amor

cuidou para que nossos filhos João Vitor Vicente e Ana Isabela Soares Faria tivessem o

conforto nas horas em que estive ausente.

E aos amigos da Mineração Usiminas que contribuíram para o conhecimento, em especial

ao João Nicácio por ter acompanhado desenvolvimento deste trabalho desde o iníci, e ao

Eudes Friguetto pela disponibilização de todo material .

Agradeço a Mineração Usiminas por fornecer prontamente todo o material de. subsidio

necessário agregando com conhecimento técnico especializado que permitiu enriquecer este

trabalho.

RESUMO

O dimensionamento dos taludes finais das cavas para exploração de minério de

ferro baseia-se em diversos métodos que permitem determinação de forma satisfatória,

lucrativa e segura do correto ângulo que devem possuir. Ancorado em trabalhos realizados

pelos profissionais da GEOESTRUTURAL, descreve-se a metodologia empregada, com

descritivo do esboço estrutural regional e local do Quadrilátero Ferrífero, enfatizando também

a localização das minas do sistema USIMINAS no contexto. Na análise de estabilidade e

dimensionamento dos taludes da cava da mina Oeste são consolidadas as informações obtidas

por meio dos documentos objeto de premissas e estudos passados, gentilmente cedidos pela

Mineração Usiminas, estudos estes verificados durante a inspeção de campo para cada

situação de forma local. Assim, depois de apresentadas as premissas assumidas, são discutidos

os resultados das análises de estabilidade realizadas para uma seção representativa da cava em

termos de talude global e bancada. Ao final realizam-se considerações finais das atividades

executadas neste estudo de estabilidade.

PALAVRAS-CHAVE: taludes, estabilidade, minério.

ABSTRACT

The final pit slopes from iron ore exploration are based on different methods wich

permits a adequate, profitable and safetly estimation of the optimal angle to be adopted. Based

on the works developed by GEOSESTRUTURAL technical team, this paper describes the

methodology applied, including a descritive structural draft for the regional and local of the

Iron Quadrangle – IQ - , focused on the Usiminas´ mines. In the stability analysis and design

of the West Mine final pit slope, the information are consolidated from previous reports

supplied by Mineração Usiminas S/A. This studies were verified during the field inspection

for each local situation. Thus, after the assumptions, the results of stability analysis are

discussed for one representative part of the final pit slope section in terms of global and bench

slope.

KEYWORDS: slope, stability, ore.

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

2D - 2 dimensões

ABGE - Associação Brasileira de Geologia de Engenharia

c - Resistência de Coesão

c´ - Coesão em termos de tensão efetiva

FL - Filito

FS - Coeficiente de segurança

GP - Filito

IA - Itabirito anfibolítico

IB - Itabirito Friável

IC - Itabirito Compacto

IF - Itabirito Friável

IS - Itabirito Semi-Compacto

ISRM - International Society for Rock Mechanics - 1981 - Suggested Methods

kN/m² - Quilonewton por metro quadrado

Qt - Quartizito

RMR - Rock Mass Rating

RQD - Índice da Qualidade da Rocha

τd - Resistência media desenvolvida ao longo da superfície potencial de ruptura

τf - Resistência media de cisalhamento do solo; u - Poro-Pressão.

σ - Tensão normal ao plano de ruptura

σ´ - Tensão normal efetiva ao plano de ruptura

ϕ - Ângulo de Atrito interno

ϕ´ - Ângulo de Atrito interno em termos de Tensão efetiva

s - Peso específico seco

sat - Peso específico saturado

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

Figura 1- Tipos de rupturas comuns em taludes .................................................................... 23

Figura 2 - Mapa Geológico do Quadrilátero Ferrífero ........................................................... 27

Figura 3 - Mapa de detalhamento da Mina Oeste que contem as áreas na Serra do Itatiaiuçu. 36

Figura 4 - Localização da Reserva Mineral das Minas da USIMINAS. ................................. 37

Figura 5 - Visão geral da Mina Oeste. Em verde claro (hachura) destaca-se a área objeto de

estudo .................................................................................................................................. 37

Figura 6 - detalhe do Itabirito anfibolítico. ........................................................................... 39

Figura 7 - Aspecto geral do Itabirito Silicoso. As áreas destacadas indicam duas porções mais

compactas do afloramento. ................................................................................................... 39

Figura 8 - detalhe do bandamento composional do Itabirito Silicoso dobrado, com lâminas

alternadas de Hematita (escuras) e Quartzo (mais claras)...................................................... 40

Figura 9 - Itabirito silicoso dobrado da Mina Oeste. ............................................................. 40

Figura 10 - Contato em detalhe minério com encaixantes ..................................................... 41

Figura 11 - Slide v.6.0 tela de inicio ..................................................................................... 47

Figura 12 - Slide v.6.0 exemplo de análise de seção ............................................................. 47

Figura 13 - Seção 3900 – Layout da original Cava. .............................................................. 49

Figura 14 - Seção 3900 – Porção Noroeste da cava original. ................................................. 50

Figura 15 - Seção 3900 – Porção Noroeste (retaludamento e rebaixamento de 20m no N.A.) 50

Figura 16 - Seção 3900 – Porção sudeste original da cava. ................................................... 51

Figura 17 - Seção 3900 – Porção Sudeste (retaludamento e rebaixamento de 20m no N.A.) . 52

Figura 18 - Demonstração de talude global........................................................................... 52

Figura 19 - Relações geométricas: talude geral (), inclinação () e altura (H) de banco. ..... 53

Figura 20 - Análise de Bancada – Filito Classe III (H = 20m) Ângulo: 60º ........................... 54

Figura 21 - Análise de Bancada – Filito Classe IV (H = 20m) Ângulo: 66º ........................... 54

Figura 22 - Análise de Bancada – Itabirito Classe IV (H = 20m) Ângulo: 74º ....................... 55

Figura 23 - Análise de Bancada – Itabirito Classe V (H = 20m) Ângulo: 62º ........................ 56

Figura 24 - visão do talude final de bancada para filito da seção 3900 .................................. 57

Figura 25 - Talude de bancada da seção 3900 para itabirito com fator FS=1,30 .................... 58

LISTA DE TABELAS

Quadro 1 - Principais tipos de movimentos gravitacionais de massa associados a encostas ... 20

Quadro 2 - Estabilidade de talude em rocha.......................................................................... 24

Quadro 3 - Parâmetros de classificação ................................................................................ 29

Quadro 4 - Classes de Maciço .............................................................................................. 42

Quadro 5 - Parâmetros de resistência considerados nas análises. .......................................... 43

Quadro 6 - Espaçamento do fraturamento............................................................................. 45

Quadro 7 - Fatores de segurança determinados pelo SLIDE. ................................................ 48

SUMARIO

1.INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 13

1.1. Tema.................................................................................................................. 14

1.2. Pergunta-problema ............................................................................................. 15

1.3. Justificativa e importância .................................................................................. 15

1.4. Objetivos ........................................................................................................... 16

1.4.1. Objetivo geral ................................................................................................. 16

1.4.2. Objetivos específicos ...................................................................................... 16

2.FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ......................................................................... 18

2.1. Aspectos Gerais dos movimentos de massa ........................................................ 18

2.2. Classificações dos movimentos de massa ........................................................... 19

2.3. Processos de instabilização de taludes ................................................................ 22

2.4. Métodos de análise ............................................................................................. 26

2.4.1. Geologia regional: ........................................................................................... 26

2.4.2. Classificação do Maciço .................................................................................. 28

2.4.3. Grau de resistência/coerência .......................................................................... 28

2.4.4. Modelo matemático......................................................................................... 30

2.4.5. Métodos de Equilíbrio-Limite ......................................................................... 31

2.4.6. Modos de Ruptura e Fator de segurança .......................................................... 32

3.PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS .......................................................... 33

3.1. Metodologia de pesquisa .................................................................................... 34

3.2. Localização e acessos......................................................................................... 35

3.3. Revisão bibliográfica acerca das características geológicas regionais e locais ..... 38

3.4. Parâmetros de resistência considerados nas análises. .......................................... 41

3.5. Grau de Alteração .............................................................................................. 44

3.6. Grau de Resistência / Coerência ......................................................................... 44

3.7. Espaçamento do Fraturamento ........................................................................... 44

3.8. RQD - “Rock Quality Designation” ................................................................... 45

3.9. Método do equilíbrio limite ................................................................................ 46

4.ANÁLISE DE ESTABILIDADE TALUDE GLOBAL SEÇÃO 3900 .................. 48

4.1. Analise de estabilidade de talude de bancada...................................................... 53

5.CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................. 59

5.1. Sugestões para trabalhos futuros ........................................................................ 59

6.REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 61

7.GLOSSÁRIO .......................................................................................................... 64

8.APÊNDICE ............................................................................................................. 65

9.ANEXOS ................................................................................................................. 66

Anexo 1 - Graus de Alteração ................................................................................... 66

Anexo 2 - Graus de Resistência/ Coerência ............................................................... 67

13 1. INTRODUÇÃO

Avaliar a estabilidade de taludes demanda técnica e conhecimento do solo.

Atualmente os métodos são diversificados e estão bastante desenvolvidos e consolidados na

Geologia de Engenharia (MENEZES 2012). Com auxílio de ferramentas de

geoprocessamento e os campos de conhecimento técnico científico, a tomada de decisão fica

apoiada em base concreta. Neste contexto, este trabalho procura desenvolver uma abordagem

de estudo para caracterizar a estabilidade de taludes de mineração combinando técnicas e

métodos usuais de investigação e análise geológico-geotécnica utilizando um caso real como

exemplo os parâmetros considerados na execução de talude nos bancos de exploração de

minério de ferro na Mineração Usiminas - Itatiaiuçu

Esta abordagem foi dividida em quatro capítulos, sendo o primeiro a

fundamentação teórica, mostrando os fenômenos de movimentação do solo (massa)

processos, classificação e métodos de analise. No segundo capitulo discrimina-se a área de

estudo de taludes dentro da engenharia de geoprocessamento o que traz a discussão crítica dos

fatores de segurança adotados e a aplicação destes no campo da mineração. No terceiro

capitulo desenvolve-se a metodologia de análise de estabilidade dos taludes, onde tem-se o

detalhamento de cada etapa da obra, forma de corte do solo com as situações vivenciadas em

campo. E por fim, no quarto capítulo, conclui-se o trabalho com a análise do exemplo real dos

parâmetros considerados na execução de talude nos bancos de exploração de minério de ferro

na Mineração Usiminas - Itatiaiuçu.

Ao se realizar corte do solo para realização de estradas, mineração, obras civis,

aterros, barragens, entre outros, estamos na verdade tirando a estabilidade deste solo naquele

local, ou seja, estamos aliviando as tensões que mantém este solo em equilíbrio. Desta forma,

a tendência é que este solo se movimente, buscando novamente a condição de repouso. Uma

forma de realizar a obra, sem causar deslizamentos é com a realização de taludes.

Entende-se por Taludes a inclinação resultante do piso do solo (chama-se pé) e

parede do solo (chama-se crista) ao se fazer um corte no terreno onde se pretende realizar a

obra. Atualmente, o estudo e o controle da estabilidade de taludes e de encostas podem ser

relacionados a três grandes áreas de aplicação: construção e recuperação de grandes obras

14 civis; exploração mineral e consolidação de ocupações urbanas em áreas de encostas

(AUGUSTO FILHO; VIRGILI, 1998).

A estabilidade de taludes tem sido área de estudo bastante investigada por

diversos autores. Augusto Filho e Virgili (op. cit.) citam que estudos sobre os

escorregamentos datam há mais de 2000 anos em países como China e Japão. Com isto o

desenvolvimento de estudos nesta área, vem para compreender e assim evitar ou remediar

perdas econômicas e, o mais importante, a perda de vidas. Brabb (1991) estima em milhares

de mortes e dezenas de bilhões de dólares de prejuízos por ano, relacionados à deflagração de

escorregamentos no mundo inteiro.

A aplicação do estudo de estabilidade de taludes dentro da área de exploração

mineral é necessária quando a extração realizada não é subterrânea, ou seja, quando é feito em

uma mina a céu aberto, com a escavação de cavas compostas de taludes e bancadas

(MENEZES, 2012).

1.1. Tema

Durante a fase de exploração mineral um dos métodos bastante comum envolve a

utilização de exploração em sistema de bancos e cavas que devem ter largura e altura

dimensionada para cada tipo de solo no qual se pretende realizar a lavra. A inclinação do

talude é importante porque vai garantir a estabilidade do solo, que em conseqüência garante a

segurança e estabilidade das operações.

Pretende-se abordar a inclinação ideal a qual deve estar os taludes/cavas para que

o solo esteja em equilíbrio com relação as distancias de crista e pé.

Este trabalho aplica-se a um caso real, no qual é levantado a inclinação de talude

necessário a boa estabilidade dos bancos e cavas. Para as análises de estabilidade de taludes

em questão, aplicou-se o método de equilíbrio limite utilizando o programa computacional

15 SLIDE, versão 5.0 da Rocscience, que possibilitou a análise bidimensional incorporando os

condicionantes geológicos geotécnicos pertinentes.

São propostas algumas soluções para a estabilização do talude, com base no

estudo realizado, estabelecendo desta forma fatores de segurança de acordo com as litologias.

1.2. Pergunta-problema

As análises de estabilidade em taludes de mineração necessitam de uma ampla e

abrangente investigação geotécnica das litologias locais? A falta ou inadequação destas

premissas pode induzir graves acidentes, com conseqüências extremamente danosas à

continuidade e operacionalidade da lavra (REIS, 2010)?

1.3. Justificativa e importância

Em mineração, as condições de segurança exigidas para a estabilidade dos taludes

diferem das utilizadas nas demais obras civis (ABRÃO; OLIVEIRA, 1998). Os taludes na

mineração por serem temporários, utilizam-se fator menor de segurança.

No estudo detalhado vários fatores contribuem para a instabilidade, tais como

detonações que geram vibrações no maciço, constante tráfego de veículos pesados sobre as

bancadas e, até mesmo ausência de vegetação. Estes autores citam ainda outras características

peculiares em taludes de mineração, por exemplo, a aceitação de rupturas localizadas, o

rebaixamento do nível de água buscando taludes mais íngremes e a possibilidade da

experimentação de ângulos de talude a medida do avanço de lavra.

Em contrapartida este fato faz com que as análises de estabilidade em taludes de

mineração necessitem de investigação geotécnica das litologias locais com mais rigor visto

16 que a definição prévia dos mecanismos de ruptura aumentam a possibilidade de ocorrer e os

riscos e os efeitos de uma eventual ruptura. Equivoco na definição destas premissas pode

induzir graves acidentes, com conseqüências extremamente danosas à continuidade e

operacionalidade da lavra (REIS, 2010).

Estas demandas econômicas e técnicas fazem com que os métodos de investigação

e análise de estabilidade de taludes de mineração tenha desenvolvimento tecnológico elevado,

em especial na área de Geologia de Engenharia e na Geotecnia. A utilização das ferramentas

de geoprocessamento tem se intensificado nos diferentes campos do conhecimento técnico-

científico, focado principalmente no estudo de escorregamentos e processos inerentes a

instabilização de taludes (MENEZES, 2012).

O presente trabalho está voltado ao desenvolvimento de uma avaliação de

estabilidade de taludes com foco nos Parâmetros considerados na execução de talude nos

bancos de exploração de minério de ferro propriedade da Mineração Usiminas - Itatiaiuçu.

1.4. Objetivos

1.4.1. Objetivo geral

O objetivo deste trabalho consiste em descrever a metodologia utilizada para

determinar a estabilidade de taludes de mineração utilizando métodos de investigação,

equilíbrio limite e análise geológico-geotécnica.

1.4.2. Objetivos específicos

Como objetivos específicos foram propostos:

17  Aplicar a abordagem de estudo em bancos de lavra/cava a céu aberto;

 Proceder a analise de estabilidade dos taludes com base em métodos determinados e

no cálculo de fatores de equilíbrio limite.

18

2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1. Aspectos Gerais dos movimentos de massa

Segundo Nery (2011) movimentos de massa são processos de deslocamento em

conjunto de massa ou volume de solo ou rocha que, que configura o maior processo de

desenvolvimento de encosta. Estes processos atuam diretamente na paisagem, que por isso

faz-se necessário conhecer bem a freqüência e a magnitude destes fenômenos que. Segundo

Záruba e Mencl (1969 Apud NERY, 2011), estes processos fase de desequilíbrio, pode gerar

movimentos de massa com características de difícil previsão.

Nery (2011) também define que no que se refere aos fatores preparatórios são

todos aqueles contrario ao movimento de massa, fato que deixa a encosta a mercê do

movimento inicial, passando de uma margem estável à moderadamente estável. Neste estado

físico, os principais determinante destes fatores são às condições geológicas, geométricas e

ambientais, que podem atuar em conjunto como na maioria dos casos ou isoladamente, nas

quais o movimento irá ter lugar, tendo como principal característica apenas condições naturais

do meio, sem a presença da ação humana (NERY, 2011).

O fator que iniciam o movimento são definidos como efetivos segundo Nery

(2011), o que faz mudar a encosta da margem estável para uma margem ativamente instável,

ou seja, são os elementos que correspondem diretamente ao movimento, incluindo aqui, a

atividade humana (CROZIER, 1986; GUIDICINI e NIEBLE, 1976 e AUGUSTO FILHO e

VIRGILI, 1998 Apud NERY, 2011). Define-se como fatores controladores aqueles que

impõem a condição do movimento, controlando as características dele com forma, o índice e

a duração do movimento (CROZIER, 1986).

19 2.2. Classificações dos movimentos de massa

Para a compreensão desses fenômenos a classificação é considerada como um

primeiro passo da investigação científica destinada a reduzir uma variedade de fenômenos

relatados, facilitando seu reconhecimento e grupos significativos com bases em comuns

atributos (CROZIER, 1986). Sharpe (1938) apresenta uma breve sistematização, por meio de

re-leituras, das primeiras tentativas de se criar uma classificação para os movimentos de

massa (NERY, 2011). Em contrapartida o próprio autor destaca a dificuldade de sistematizar

tais dados, principalmente pela existência de uma variedade de fatores naturais e de suas

infinitas complexidades. O mesmo cita a classificação de Terzaghi (1925), considerada a mais

detalhada da época, na qual os movimentos de massas são classificados em princípios físicos.

Torna-se uma classificação mais simples por correlacionar o tipo e a velocidade do

deslocamento com a natureza do material da massa em movimento, associando este último

aos ambientes geomorfológico e climático (GUIDICINI E NIEBLE, 1984).

Posteriormente, surgiram inúmeras classificações internacionais como Varnes

(1958 e 1978), Hutchinson (1968 e 1974), Zaruba e Mencl (1976) e Crozier (1986) e

nacionais, como Guidicini e Nieble (1984), IPT (1991) e Augusto Filho (2001). Os

movimentos de massa foram classificados segundo alguns critérios apresentado por Selby

(1993): velocidade e mecanismo do movimento, material, modo de deformação, geometria da

massa movimentada e conteúdo de água. No quadro 1 a classificação proposta por Augusto

Filho (1992):

20 Quadro 1 - Principais tipos de movimentos gravitacionais de massa associados a encostas

Fonte: AUGUSTO FILHO (1992) Apud MENEZES (2012) p. 30.

Os rastejos (creep) “são movimentos lentos e contínuos (cm/ano) de material de

encosta, que normalmente podem envolver grandes massas de solo, não tendo a possibilidade

de diferenciar o material em movimento e o material estacionário”, apresentando geometria

diversas (GUIDICINI e NIEBLE, 1984 e MACIEL FILHO, 1997; AUGUSTO FILHO,

2001). Segundo Guidicini e Nieble (1984), esta movimentação ocorre pela ação da gravidade

e efeito da variação de temperatura, em que este processo de expansão e contração faz com

que haja deslocamento de material. Wolle e Carvalho (1994) definem três tipos de

movimentos para o rastejo associados a mecanismos específicos, que segundo Nery (2011),

movimentos contínuos com maiores velocidades em épocas de chuva, e reduzida devido à

ação da gravidade; movimentos pulsantes, causados pelos ciclos de alterações de temperatura

21 e umidade do solo ou por força de percolação natural em épocas de chuvas, e movimentos

repentinos, constituídos pelas pressões hidrostáticas nas fraturas destes materiais, perda de

resistência do solo por saturação e efeitos externos, como deslocamento e queda de árvores e

blocos (NERY, 2011).

Para Fernandes e Amaral (1996), os escorregamentos (slides) são movimentos

rápidos, com plano de ruptura bem definido, de facil distinção entre o material deslizado e

aquele não movimentado. Guidicini e Nieble (1984) afirmam que a velocidade do movimento

depende entre outros fatores, da inclinação da superfície deslizante, da causa inicial do

movimento e da natureza de alteração do terreno. Podem ser divididos com base na forma do

plano de ruptura por rotação e translação e no tipo de material que pode conter entre outros o

próprio solo, rocha, mistura de solo e rocha, e lixo doméstico.

Para Nery (2011) escorregamentos rotacionais (slumps) podem ser movimentos

que possuem uma superfície de ruptura em curva sendo comum ocorrerem em condições de

solos homogêneos e espessos associados ao topo e em espigões e a cortes na base. Pode ser

artificiais como implantação de uma rodovia ou contenção de encostas, ou mesmo natural

como erosão fluvial e deslizamentos (SELBY, 1993; WOLLE e CARVALHO, 1994;

FERNANDES e AMARAL, 1996).

Nery (2011) também define os scorregamentos translacionais (shallow) com

superfície de ruptura plana, que acompanham as descontinuidades mecânicas e/ou

hidrológicas existentes no interior do material. Considera-se o deslocamento muito rápido da

massa (HUTCHINSON, 1986a; HUTCHINSON, 1986 e FERNANDES e AMARAL, 1996).

Selby (1993 Apud NERY 2011) afirma que tais superfícies se desenvolvem ao longo de um

limite entre materiais de solo de diferentes características como densidade ou permeabilidade.

Guidicini e Nieble (1984) relatam que

[...] a superfície de movimentação é geralmente um reflexo da estrutura

geológica do terreno e pode consistir em planos de estratificação,

xistosidade, gnaissificação, acamamento, diaclasamento, falha, juntas de

alívio de tensões, fendas preenchidas por materiais de alteração, contatos

entre camadas (GUIDICINI e NIEBLE, 1984, p. 19-20).

22

Segundo Nery (2011) queda de blocos e queda de detritos (falls) “são definidos

por uma ação de queda livre a partir de uma elevação, com ausência de superfície de

movimentação” (MACIEL FILHO, 1997). Wolle e Carvalho (1994) descrevem o motivo das

fissuras no bloco pelo fato do mecanismo de instabilidade destes blocos não está ligado ao

agente água, mas nas variações térmicas que acarretam as contrações e as dilatações no

material. Augusto Filho (2001) destaca que os deslocamentos destes materiais normalmente

ocorrem em velocidades altas (vários m/s) e que a geometria varia entre porções do maciço.

Corridas de detritos (flows) são movimentos rápidos a ponto dos materiais ter

comportamento próximo aos dos fluidos viscosos devido aos escoamentos rápidos de água,

desenvolvendo-se ao longo das redes de drenagens, e compostas por materiais sólidos que

podem conter detritos grossos, grãos finos de solo ou argila de diversos tamanhos, apresentam

extenso raio de alcance, mesmo em áreas planas e em condições distintas (SELBY, 1993;

WOLLE e CARVALHO, 1994; FERNANDES e AMARAL, 1996; AUGUSTO FILHO,

2001).

2.3. Processos de instabilização de taludes

A estabilidade de um talude de alturas baixas em rocha esta condicionada pela

existência de planos de fraqueza ou descontinuidades no maciço rochoso que dependem da

persistência, espaçamento, orientação e propriedades mecânicas destes planos (AZEVEDO E

MARQUES, 2006). Essas características (resistência do maciço rochoso) podem ser

determinadas correlacionando os resultados dos ensaios da rocha intacta com os parâmetros

obtidos no mapeamento geomecânico, com critérios e relações empíricas. Dentre os critérios

de ruptura disponíveis o de Hoek-Brown é um dos mais utilizados para estimar resistência do

maciço rochoso.

Os modos de rupturas condicionados pela estrutura podem ser classificados em

quatro principais conforme resumido na figura 1 (HOEK E BRAY ,1981).

23 Escorregamentos circulares, que podem ocorrer em solos ou rochas alteradas;

Ruptura planar;

Ruptura em cunha;

Tombamento (tombamento flexural e de blocos).

Figura 1- Tipos de rupturas comuns em taludes

Fonte: HOEK E BRAY ,1981 Apud MENEZES 2011 p.45

Nota-se a ruptura circular quando o material é muito fraco. Pode ocorrer em solos

e maciços rochosos, quando este se apresenta bastante fraturado ou quebrado, como em pilhas

de rejeito. O plano de rompimento tende a percorrer um caminho circular e a ruptura planar

ocorre quando uma descontinuidade que mergulha na direção do talude, intercepta a face do

mesmo com um angulo maior que o angulo de atrito, como, por exemplo, em um plano de

acamamento (MENEZES, 2011).

Barton (1971 apud DIAS, 1996) descreve os mecanismos mais complexos,

considerando o efeito de deslocamentos cisalhantes pré-ruptura e a ação do intemperismo em

descontinuidades sob tensão de tração, caracterizado por rupturas progressivas, sendo que tais

rupturas envolvem a movimentação do maciço através de um longo período de tempo antes

que a ruptura venha realmente a ocorrer.

24

Hoek e Bray (op. cit.) relatam uma grande quantidade de trabalhos publicados

referentes ao assunto, estabelecendo os critérios geométricos e cinemáticos que determinam a

ocorrência de instabilidade em taludes. Os autores citam que os principais tipos de ruptura

são: ruptura circular, ruptura planar, ruptura em cunha e tombamento. A ruptura circular é

mais comum em maciços terrosos, enquanto que os outros tipos de ruptura são mais

característicos de maciços rochosos.

Menezes (2011) afirma que as propriedades mais importantes das

descontinuidades são:

Orientação espacial; continuidade da estrutura; quantidade volumétrica das

juntas; morfologia da superfície da fratura; forma e natureza do

preenchimento; abertura entre as superfícies opostas e; a conectividade entre

elas (MAGALHÃES; CELLA, 1998). Scarpelli (1994) destaca que, quando

o estudo refere-se à estabilidade de talude em rocha, de todas as

propriedades de um grupo de juntas, a orientação das mesmas com relação à

face do talude é a mais importante (MENEZES, 2011)

Menezes (2011) e Serra Júnior e Ojima (1998) descrevem estas propriedades,

resumidas no quadro 2.

Quadro 2 - Estabilidade de talude em rocha

Propriedades Características

Orientação

espacial

Persistência

Posição ocupada por uma estrutura geológica planar, segundo sua

direção e ângulo de mergulho.

Extensão em área de uma descontinuidade, medida a partir do traço

do plano. A definição de sua dimensão, se grande ou pequena, diz

respeito à dimensão do problema em estudo. Este fator tem principal

influência na resistência de maciços rochosos, com importância

decisiva em certas situações de taludes e fundações em barragens.

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