AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DA LAMA DE BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS DISPOSTA EM ATERRO A PARTIR DO ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO ESTADO DO 
ESPÍRITO SANTO – IFES 
CAMPUS CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE MINAS 
 
 
 
 
 
JOÃO WESLEY DOS SANTOS 
 
 
 
 
 
AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DA LAMA DE 
BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS DISPOSTA EM 
ATERRO A PARTIR DO ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM, FEVEREIRO DE 2016 
 
 
JOÃO WESLEY DOS SANTOS 
 
 
AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DA LAMA DE 
BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS DISPOSTA EM 
ATERRO A PARTIR DO ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) apresentado à 
Coordenadoria de Engenharia de Minas do Instituto 
Federal do Espírito Santo – IFES, campus Cachoeiro 
de Itapemirim, como requisito parcial para obtenção de 
título de Bacharel em Engenharia de Minas. 
 
Orientador: Prof. MSc. Lyndemberg Campelo Correia 
 
 
Co-orientador: Prof. DSc. Alexandre Vianna Bahiense 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CACHOEIRO DE ITAPEMIRIM, FEVEREIRO DE 2016 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JOÃO WESLEY DOS SANTOS 
 
 
AVALIAÇÃO DOS PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DA LAMA DE 
BENEFICIAMENTO DE ROCHAS ORNAMENTAIS DISPOSTA EM 
ATERRO A PARTIR DO ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO 
 
 
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) apresentado à 
Coordenadoria de Engenharia de Minas do Instituto Federal 
do Espírito Santo – IFES, campus Cachoeiro de Itapemirim, 
como requisito parcial para obtenção de título de Bacharel 
em Engenharia de Minas. 
 
 
Aprovado em 26 de fevereiro de 2016 
 
MEMBROS DA BANCA EXAMINADORA 
 
__________________________________________ 
Prof. MSc. Lyndemberg Campelo Correia 
Orientador 
Instituto Federal do Espírito Santo – IFES 
Campus Cachoeiro de Itapemirim 
 
__________________________________________ 
Prof. DSc. Alexandre Vianna Bahiense 
Co–orientador 
Instituto Federal do Espírito Santo – IFES 
Campus Cachoeiro de Itapemirim 
 
 
__________________________________________ 
Prof. MSc. José Geraldo de Lima 
Professor Convidado 
Instituto Federal do Espírito Santo – IFES 
Campus Cachoeiro de Itapemirim 
 
 
__________________________________________ 
MSc. Valério Raymundo 
Engenheiro Agrônomo Convidado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DECLARAÇÃO DO AUTOR DO TCC 
 
 
 
 
Declaro, para fins de pesquisas acadêmicas, didáticas e técnico-científicas, que este 
Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) pode ser parcialmente utilizado, desde que se 
façam referências às fontes e ao autor deste TCC. 
 
 
 
 
 
Cachoeiro de Itapemirim, 26 de fevereiro de 2016. 
 
 
 
 
 
 
___________________________________ 
JOÃO WESLEY DOS SANTOS 
Graduando em Engenharia de Minas 
IFES – Campus Cachoeiro de Itapemirim 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço primeiramente à minha mãe, por sempre ter me apoiado e principalmente se 
esforçado muito para que eu tivesse uma boa educação. 
Ao meu orientador professor MSc. Lyndemberg Campelo Correia por ter aceitado a me 
orientar nesse trabalho. 
Ao professor DSc. Patrício José Moreira Pires e aos técnicos do laboratório de Geotecnia 
do Departamento de Engenharia Civil da UFES, que disponibilizaram seu tempo e 
atenção me ajudando e me orientando na execução dos ensaios de laboratório que 
fundamentaram esse trabalho. 
Ao professor DSc. Alexandre Vianna Bahiense, pela orientação no desenvolvimento das 
simulações de estabilidade e utilização do software. 
Ao professor MSc. José Geraldo de Lima, que em vários momentos difíceis durante o 
curso, sempre se disponibilizou a ajudar. 
Ao meu amigo engenheiro agrônomo MSc. Valério Raymundo por sempre me apoiar na 
minha carreira profissional, pelos bons conselhos e por sempre provocar o pensamento 
científico em mim. 
À minha namorada Júlia, pelo apoio nesse trabalho, por ter me ajudado em correções e 
principalmente pelo carinho e amor que sempre tem me dado muita alegria. 
À Associação Ambiental de Desenvolvimento do Mármore e Granito - ADAMAG que 
abriu as portas para que eu realizasse esse estudo em seu aterro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
"Encontrar a verdade é difícil, e o caminho é acidentado. Como buscadores da verdade, 
o melhor é não julgar e não confiar cegamente nos escritos dos antigos. É preciso 
questionar e examinar criticamente o que foi escrito, por todos os lados. É preciso aceitar 
apenas o argumento e a experiência, em vez do que qualquer pessoa diz, pois todo ser 
humano é vulnerável a todos os tipos de imperfeições. Como buscadores da verdade, 
devemos suspeitar e questionar nossas próprias ideias ao investigarmos fatos, para 
evitar preconceitos ou pensamentos descuidados. Sigam este caminho e a verdade vos 
será revelada." 
 
Hasan Ibn al-Haytham (Alhazen) 
 
 
 
 
RESUMO 
 
Este trabalho tem como objetivo a obtenção dos parâmetros geotécnicos do resíduo 
industrial denominado Lama do Beneficiamento de Rochas Ornamentais (LBRO) 
depositado em aterro, visando sua utilização na obtenção do Fator de Segurança para a 
determinação de estabilidade. Os parâmetros estudados são peso específico, ângulo de 
atrito e coesão, determinados a partir do ensaio de cisalhamento direto com amostra 
indeformada. Além desses parâmetros, foi realizada a caracterização completa para 
melhor compreender o comportamento do material. Por meio do ensaio de cisalhamento 
direto, foi observado um ângulo de atrito de 37,29°, coesão de 11,74 kPa e peso 
específico de 17,93 kN/m³, que possibilitou a realização de simulações computacionais 
em diferentes geometrias de taludes para compreender a aplicação dos dados. Os 
parâmetros obtidos são relevantes para o projeto e cálculo da estabilidade de um talude 
de LBRO ou qualquer estrutura construída com a finalidade de contenção desse material, 
como é o caso dos aterros de LBRO. As análises dos Fatores de Segurança obtidos por 
meio da simulação computacional de taludes, apresentou um Fator de Segurança de 
2,067 para uma geometria de talude hipotética construído com LBRO, sem barragens de 
terra para sua contenção, e de 1,966 para uma geometria de talude hipotética com 
barragens de terra para contenção da LBRO. Os resultados obtidos foram bastante 
significativos, pois ambos os casos apresentaram Fator de Segurança superior à 1,5 que 
é o nível estabelecido na NBR 11682:2009 para taludes que necessitam um nível alto de 
segurança. Apesar do Fator de Segurança obtido apresentar um nível alto de segurança, 
outros fatores ainda devem ser observados para a construção de um aterro sem 
barragens de terra. 
 
Palavras-chave: Resistência ao Cisalhamento, Fator de Segurança, Aterro, Lama do 
Beneficiamento de Rochas Ornamentais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMEN 
 
Este estudio tiene como objetivo obtener los parámetros geotécnicos de los residuos 
industriales denominados Lodo de la indústria de rocas ornamentales (Lama do 
Beneficiamento de Rochas Ornamentais - LBRO) depositados en vertederos 
controlados, para su uso en la obtención del factor de seguridad para la determinación 
de la estabilidad. Los parámetros estudiados son el peso específico, ángulo de fricción y 
la cohesión, determinado a partir de ensayos de corte directo en muestras inalteradas. 
Además de estos parámetros, se ha realizada la caracterización completa para mejor 
comprender el comportamiento del material. A través de la prueba de corte directo, se 
observó un ángulo de fricción de 37.29°, la cohesión 11,74 kPa y el peso específico de 
17,93 kN/m³, lo que hizo posible el desarrollo de simulaciones por ordenador en 
diferentes geometrías de talud para comprender la aplicación de los datos. Los 
parámetros obtenidos son relevantes para el proyecto y cálculo de la estabilidad de un 
taludde LBRO o cualquier estructura construida para el propósito de la contención del 
material, como es el caso de los vertederos de LBRO. Los análisis de los factores de 
seguridad obtenidos mediante simulación por ordenador, presentan un factor de 
seguridad de 2.067 para una geometría de talud hipotético construido con LBRO sin 
diques de tierra para su contención, y 1.966 para una geometría hipotética de talud con 
diques de tierra para contener el LBRO. Los resultados fueron bastante relevantes, ya 
que ambos casos presentan factor de seguridad mayor que 1,5, que es el nivel prescrito 
en la NBR 11682: 2009 para talud que requieren un alto nivel de seguridad. A pesar del 
factor de seguridad obtenidos, otros factores todavía deben ser observados para la 
construcción de un vertedero sin diques de tierra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................................ 11 
1.1 OBJETIVO GERAL ................................................................................................................ 12 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................ 13 
2 REFERENCIAL TEÓRICO ........................................................................................................ 13 
2.1 ROCHAS ORNAMENTAIS ................................................................................................... 13 
2.1.1 Mercado ...................................................................................................................... 14 
2.1.2 Beneficiamento de rochas ornamentais ............................................................ 15 
2.1.2.1 Beneficiamento primário .......................................................................................... 15 
2.1.2.2 Beneficiamento secundário ...................................................................................... 17 
2.2 DISPOSIÇÃO FINAL DE RESÍDUOS EM ATERROS...................................................... 19 
2.2.1 Classificação de resíduos sólidos ....................................................................... 19 
2.2.2 Aterro industrial de LBRO ...................................................................................... 20 
2.2.2.1 Resíduos de LBRO ...................................................................................................... 21 
2.2.2.2 Legislação ambiental para aterro de LBRO ............................................................... 22 
2.3 CARACTERIZAÇÃO DA LBRO ........................................................................................... 23 
2.3.1 Peso específico dos grãos .................................................................................... 23 
2.3.2 Análise granulométrica ........................................................................................... 23 
2.4 RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO ................................................................................. 24 
2.4.1 Ângulo de atrito ........................................................................................................ 24 
2.4.2 Coesão ........................................................................................................................ 25 
2.4.3 Peso específico natural .......................................................................................... 26 
2.4.4 Ensaio de cisalhamento direto ............................................................................. 26 
2.4.5 Investigação geotécnica com SPT ....................................................................... 28 
2.5 ANÁLISE DE ESTABILIDADE .............................................................................................. 30 
2.5.1 Fator de Segurança (FS) ......................................................................................... 30 
2.5.2 Software Slope/W ..................................................................................................... 31 
2.5.3 Método de Bishop Simplificado ........................................................................... 32 
2.6 ESTADO DA ARTE ................................................................................................................ 34 
2.6.1 Análise de estabilidade de barragem de rejeitos em planta industrial de 
Poços de Caldas - MG ............................................................................................................. 34 
2.6.2 Análise de estabilidade geotécnica de uma encosta n a cidade de Dois 
Vizinhos – PR ............................................................................................................................ 35 
10 
 
3 METODOLOGIA ......................................................................................................................... 36 
3.1 AMOSTRAGEM DO RESÍDUO ............................................................................................ 36 
3.2 CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO .................................................................................... 37 
3.2.1 Determinação do peso específico dos grãos ................................................... 37 
3.2.2 Análise granulométrica ........................................................................................... 38 
3.3 ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO EM LBRO ......................................................... 40 
3.3.1 Preparação da amostra ........................................................................................... 40 
3.3.2 Ensaio de cisalhamento direto ............................................................................. 41 
3.4 SIMULAÇÃO DE ESTABILIDADE ....................................................................................... 43 
3.5 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DA BARRAGEM E DO SOLO DE BASE ................ 44 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................................. 45 
4.1 CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO .................................................................................... 45 
4.1.1 Determinação do peso específico dos grãos ................................................... 45 
4.1.2 Análise granulométrica ........................................................................................... 46 
4.2 ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO EM LBRO ......................................................... 48 
4.3 PARÂMETROS DO SOLO DE BASE E DA BARRAGEM DE TERRA .......................... 51 
4.3.1 Parâmetros geotécnicos do solo de base correlaciona dos com índice de 
resistência à penetração (N SPT) ............................................................................................. 51 
4.3.2 Parâmetros geotécnicos da barragem de terra obtidos por ensaio de 
cisalhamento direto em aterro da região ........................................................................... 53 
4.4 SIMULAÇÃO DE ESTABILIDADE ....................................................................................... 55 
5 CONCLUSÃO ............................................................................................................................. 57 
REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 59 
ANEXO A ............................................................................................................................................. 62 
ANEXO B ............................................................................................................................................. 64 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
O setor de Rochas Ornamentais é de grande importância para o Espírito Santo, sendo 
o estado o principal produtor e exportador de rochas ornamentais do país, 
representandomais de 70% das exportações brasileiras de rochas ornamentais 
(CHIODI, 2015). Tendo em vista a capacidade produtiva do estado, há diversos 
benefícios oriundos do setor, como a geração de empregos e o recolhimento de 
impostos. Em contrapartida, atualmente o estado enfrenta graves problemas com os 
impactos negativos gerados, como é o caso do grande volume de resíduos produzidos 
nas atividades de extração e beneficiamento de rochas ornamentais. 
As atividades de beneficiamento de rochas ornamentais geram uma quantidade 
expressiva de resíduos, sendo esses merecedores de uma atenção especial, visto 
que de maneira geral, após o seu processamento o resíduo adquiri características 
químicas não inertes. Esse resíduo de granulometria fina, constituído por água, rocha 
pulverizada e insumos utilizados na indústria é conhecido como Lama do 
Beneficiamento de Rochas Ornamentais (LBRO). 
A geração desse tipo de resíduo ocorre durante a serragem dos blocos, polimento das 
chapas e no corte das chapas. Para se ter uma ideia, estudos desenvolvidos por 
Monteiro (2004 apud BAHIENSE, 2011) apontam que durante o desdobramento de 
blocos de rochas em chapas, em média 20 a 35% do volume do bloco são 
transformados em pó. 
Dessa forma, durante o beneficiamento de rochas ornamentais milhares de toneladas 
de LBRO são produzidas. Segundo Bahiense (2011) somente no estado do Espírito 
Santo a geração de LBRO é de aproximadamente 98.000 t/mês, considerando uma 
umidade de 30 %. Esses resíduos são coletados e transportados para serem 
dispostos em locais adequados, pois nos últimos anos, com o crescente interesse na 
preservação ambiental, foram desenvolvidas técnicas para a disposição final desses 
resíduos em aterros, com a finalidade de minimizar os impactos negativos causados, 
evitando assim o lançamento desses resíduos em locais inapropriados. Segundo 
Raymundo (2008) ao longo de quase quatro décadas, esses resíduos foram 
acumulados em aterros superficiais a céu aberto e não controlados, interferindo na 
paisagem e na qualidade ambiental, provocando a inutilização do solo, contaminação 
12 
 
ou degradação da qualidade das águas, destruição da vegetação, ocupação de áreas 
de preservação permanente e áreas com potencial edificável. 
O aterro é um dos meios mais seguros e economicamente viáveis para o depósito de 
qualquer tipo de resíduos, desde resíduos urbanos e matérias orgânicas, até resíduos 
industriais, como as LBRO’s, restringindo os impactos ambientais a uma célula de 
aterro controlada. 
Além dos desafios inerentes ao controle dos impactos ambientais causados pela 
disposição de resíduos industriais em aterros, existe outro desafio muito significativo 
que é a estabilidade, visto que para a construção de estruturas que comportem a 
deposição de milhares de toneladas de resíduo de maneira segura, é necessário o 
projeto de infraestruturas de grande porte que podem estar sujeitas a ruptura. 
Dessa forma é de suma importância o conhecimento das características geotécnicas 
do material depositado nos aterros já que os mesmos influenciam diretamente na 
estabilidade e devem ser considerados para o desenvolvimento dos cálculos 
estruturais, de forma a elaborar um projeto em conformidade com as normas de 
segurança, sem o superdimensionamento de estruturas o que elevaria os custos do 
projeto. 
Esse trabalho teve como objetivo, realizar ensaios para compreender as 
características geotécnicas da LBRO depositada no aterro da Associação de 
Desenvolvimento Ambiental do Mármore e Granito (ADAMAG), localizado na rodovia 
Camilo Cola, km 05, no município de Cachoeiro de Itapemirim que é responsável pela 
destinação final da LBRO gerada em 70 empresas associadas. 
 
1.1 OBJETIVO GERAL 
 
• Analisar as características geotécnicas da LBRO depositada no aterro da 
Associação de Desenvolvimento Ambiental do Mármore e Granito (ADAMAG), 
para possibilitar a utilização dos dados em cálculos de estabilidade em projetos 
que envolvem esse tipo de material. 
 
 
 
 
13 
 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
• Analisar os parâmetros geotécnicos da LBRO no aterro por meio de ensaios 
laboratoriais; 
 
• Realizar simulações de estabilidade no software GeoStudio Slope/W, utilizando 
os dados obtidos nos ensaios. 
 
2 REFERENCIAL TEÓRICO 
 
2.1 ROCHAS ORNAMENTAIS 
 
As rochas ornamentais são materiais rochosos extraídos e beneficiados, em maior ou 
menor grau, para serem utilizados com funções de revestimento, decorativos ou 
estruturais, como é possível observar na Figura 1. O termo é abrangente e inclui 
pedras naturais, materiais lapídeos, rochas dimensionadas e rochas de cantaria 
(VIDAL, 2014). 
Segundo Vidal (2014), no contexto comercial, os diversos tipos de rochas e a grande 
variedade existente, são, de maneira geral, agrupadas em duas grandes categorias: 
granitos e mármores. A categoria granitos engloba as rochas silicáticas (ígneas e 
metamórficas) independentemente da cor e da correta tipificação. A categoria 
mármores abrange comercialmente, qualquer rocha carbonática, tanto as de origem 
sedimentar (calcários), quanto as de origem metamórfica (mármores propriamente 
ditos). 
Para a utilização das rochas ornamentais é necessário o seu beneficiamento, que tem 
como finalidade preparar o material extraído na lavra para sua utilização, sendo 
aplicados diversos tipos de acabamentos e insumos de acordo com a sua utilização 
final. 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
Figura 1 – Bancada e revestimento em rochas ornamentais 
 
Fonte: www.granramos.com.br (2016) 
 
2.1.1 Mercado 
 
Atualmente o Brasil possui papel de destaque no cenário mundial do setor de rochas 
ornamentais. De acordo com Chiodi Filho (2015), a produção brasileira de rochas 
ornamentais totalizou mais de 10 milhões de toneladas em 2014, sendo o maior 
fornecedor geral de chapas de granito para os Estados Unidos. Infere-se que no Brasil 
o processamento total de chapas em teares atingiu 80 milhões de metros quadrados 
em 2014, considerando as exportações e a demanda do mercado interno. 
No panorama nacional, a região sudeste possui um maior destaque, sendo 
responsável por 64% da produção bruta de rochas ornamentais de 2014 (CHIODI, 
2015). Dos estados da região sudeste, o Espírito Santo possui papel fundamental, 
sendo o maior produtor de rochas ornamentais, onde existem cidades em que a 
economia local é baseada principalmente pelas atividades do setor, como é o caso do 
município de Cachoeiro de Itapemirim. 
 
 
 
 
15 
 
2.1.2 Beneficiamento de rochas ornamentais 
 
O beneficiamento de rochas ornamentais pode ser dividido em duas etapas, 
beneficiamento primário e beneficiamento secundário. O primeiro compreende a 
preparação e serragem dos blocos em chapas de espessuras variáveis. No segundo 
processo, as chapas são submetidas cortes e acabamentos superficiais que visam 
conferir à rocha as propriedades que melhor se aplicam à sua utilização. 
 
2.1.2.1 Beneficiamento primário 
 
Os blocos extraídos da lavra são desdobrados em chapas por equipamentos 
denominados teares, que são divididos em duas categorias, os teares multifios e 
teares convencionais (multilâminas). 
Os teares convencionais, observado na Figura 2, são ainda os mais utilizados para o 
desdobramento de blocos, visto que por muitos anos foi o que existia de mais 
avançado no setor de rochas ornamentais brasileiro. 
 
Figura 2 – Tear convencional 
 
Fonte: www.cimef.com.br (2015) 
 
O sistema de desdobramento realizado em tear convencional consiste na ação de 
uma polpa abrasiva composta por água, granalha de aço, cal ou bentonita e o próprio 
pó da rocha. A polpa abrasiva é conduzida por um conjunto de lâminas dispostas de 
16 
 
maneira equidistante, fixadas e tensionadas num quadro que se movimenta de forma 
descendente sobre o bloco. Esse quadro é suportado por quatro colunas e acoplado 
à um sistema de biela/manivela, que é acionado por um motorelétrico. Esse 
mecanismo é responsável pela movimentação do quadro porta lâmina, que entra em 
atrito com o bloco (SOUZA et al. 2012). 
Com o desenvolvimento tecnológico do setor, gradualmente estão sendo implantados 
os teares multifios, observado na Figura 3, essa categoria de tear possui algumas 
vantagens em relação ao tear convencional, tais como: maior velocidade de corte, 
melhor acabamento do material serrado, menor consumo de insumos e a menor 
produção de resíduos, visto que boa parte do resíduo gerado nos teares 
convencionais é proveniente dos insumos utilizados. Apesar das diversas vantagens 
dos teres multifios, trata-se de uma tecnologia cara, que possui um custo inicial de 
implantação muito superior ao do tear convencional. 
 
Figura 3 – Tear multifios 
 
Fonte: www.cimef.com.br (2015) 
 
Os teares multifios são constituídos de uma estrutura (armação) metálica, na qual se 
dispõem de forma equidistante e tensionados os fios diamantados, que realizam um 
movimento circular em torno dela. Esse conjunto armação/fios é suportado por duas 
ou quatro colunas (dependendo do fabricante e do modelo) e movimentando-se 
verticalmente em sentido descendente, os fios diamantados entram em contato com 
o bloco proporcionando o seu desdobramento em chapas (SOUZA et al. 2012). 
17 
 
2.1.2.2 Beneficiamento secundário 
 
O beneficiamento secundário, ou final, é o processo responsável por preparar a partir 
das chapas os produtos finais com as dimensões e com os acabamentos necessários 
para a utilização da rocha pelo mercado. Entre os mais importantes processos 
desenvolvidos no beneficiamento secundário estão o processo de polimento e corte 
das chapas. 
O polimento consiste na etapa em que as chapas serradas passam por um processo 
de acabamento superficial com a finalidade de reduzir a rugosidade da superfície 
proporcionando o brilho da chapa. 
O processo é realizado em equipamentos denominados politrizes, dotados de 
cabeças rotativas que são equipadas com rebolos abrasivos que realizam o desgaste 
da superfície da rocha irregular proporcionando seu polimento. Esses abrasivos são 
utilizados com diferentes granulometrias, de maneira sequencial e de forma 
decrescente até o completo polimento da chapa. Durante o processo é utilizado um 
fluxo constante de água para a refrigeração dos abrasivos e para a remoção das 
partículas de rocha e de abrasivos desgastados. Na Figura 4 pode ser observada uma 
politriz de três cabeças. 
 
Figura 4 – Politriz de três cabeças 
 
Fonte: www.cimef.com.br (2016) 
 
18 
 
De acordo com Vidal (2014) no setor de rochas ornamentais os rebolos abrasivos são 
divididos em dois grupos: 
 
• Abrasivos magnesianos : usam como ligante uma massa, produto da reação 
do Óxido de Magnésio (MgO) com cloreto de Magnésio (MgCl2) e Carbeto de 
Silício como elemento abrasivo; 
 
• Abrasivos diamantados : fabricados em liga de ferro e cobalto ou em resina 
epoxídica e utilizam como elemento abrasivo micropartículas de diamante. 
 
Na Figura 5 estão representados alguns dos rebolos abrasivos existentes. 
 
Figura 5 – Abrasivos 
 
Fonte:www.tyrolit.com.br (2016) 
 
O processo de corte das chapas é realizado em equipamentos denominados 
cortadeiras que realizam o corte da rocha mediante discos diamantados. O corte é 
realizado nas dimensões adequadas para a utilização da rocha como produto final. 
Na Figura 6 é possível observar o processo de corte da rocha mediante o uso de disco 
diamantado. 
 
Figura 6 – Corte de chapas com disco diamantado 
 
Fonte: www.coch.com.ar (2016) 
19 
 
2.2 DISPOSIÇÃO FINAL DE RESÍDUOS EM ATERROS 
 
No Brasil, os resíduos sólidos ainda são um dos principais problemas ambientais. 
Assim como em outros setores de infraestrutura, nosso desenvolvimento 
socioeconômico não foi acompanhado pela implantação de empreendimentos de 
tratamento e destinação de resíduos em número e tecnologia adequados. Até o 
passado recente a situação caracterizava-se pelo baixíssimo aproveitamento dos 
resíduos, tanto dos urbanos quanto dos industriais e outros, e pela destinação 
inadequada de sua maior parcela (BEL, 2012). 
A Lei n° 12.305/10 que institui a Política Nacional de Resíduos Sólidos em seu artigo 
3º, inciso VIII, aponta como disposição final ambientalmente adequada a distribuição 
ordenada de rejeitos em aterros, observando normas operacionais específicas de 
modo a evitar danos ou riscos à saúde pública e à segurança e a minimizar os 
impactos ambientais adversos. 
 
2.2.1 Classificação de resíduos sólidos 
 
Segundo a NBR 10004:2004 resíduos sólidos são resíduos nos estados sólido e 
semissólido, que resultam de atividades de origem industrial, doméstica, hospitalar, 
comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos nesta definição os 
lodos provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em 
equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados líquidos 
cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos 
ou corpos de água, ou exijam para isso soluções técnica e economicamente inviáveis 
em face à melhor tecnologia disponível. Segundo a norma, os resíduos sólidos podem 
ser classificados nas seguintes classes: 
 
• Resíduos classe I – Perigosos: Resíduos que, em função de suas 
propriedades físico-químicas e infectocontagiosas, podem apresentar risco à 
saúde pública e ao meio ambiente. Devem apresentar ao menos uma das 
seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, 
toxicidade e patogenicidade. 
 
20 
 
• Resíduos classe I – Não perigosos: 
 
o Resíduos classe II A – Não inertes: Aqueles que não se enquadram 
nas classificações de resíduos classe I - Perigosos ou de resíduos 
classe II B – Inertes. Os resíduos classe II A – Não inertes podem ter 
propriedades, tais como: biodegradabilidade, combustibilidade ou 
solubilidade em água. 
 
o Resíduos classe II B – Inertes: Quaisquer resíduos que, quando 
amostrados de uma forma representativa, e submetidos a um 
contato dinâmico e estático com água destilada ou desionizada, à 
temperatura ambiente, não tiverem nenhum de seus constituintes 
solubilizados a concentrações superiores aos padrões de 
potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza 
e sabor. 
 
Dessa forma, é de suma importância que os resíduos sejam corretamente 
classificados para possibilitar a sua destinação final de maneira adequada, em aterros 
específicos para cada classe de resíduo. 
 
2.2.2 Aterro industrial de LBRO 
 
A LBRO é um problema para as indústrias do setor. Segundo estudo desenvolvido por 
Marcon (2014), a LBRO proveniente do corte dos blocos é considerada prejudicial ao 
meio ambiente, pois é classificada na maioria dos casos como resíduo não perigoso 
classe II A (Não inerte). Entre os impactos causados pela LBRO destaca-se a 
contaminação de corpos hídricos, colmatação dos solos, poluição visual, perda da 
vegetação nativa, poluição atmosférica, erosão e assoreamento. Dessa forma, para 
uma destinação final adequada da LBRO, são recomendados os aterros industriais. 
Aterro Industrial é um local de destinação final de resíduos sólidos produzidos 
por indústrias. A instalação de um aterro deste tipo é regida por legislação própria, 
que tem o objetivo de diminuir os impactos ambientais. Para tanto, sistemas de 
impermeabilização, drenagem e tratamento de efluentes são necessários, de acordo 
com a natureza do material depositado. Além disso, é exigido um controle ambiental 
21 
 
permanente, que visa manter a eficiência dos sistemas de controle de impactos 
ambientais implantados. 
 
2.2.2.1 Resíduos de LBRO 
 
Durante o processo produtivo de rochas ornamentais são utilizados diversos 
processos de beneficiamento, e são beneficiados diferentes tipos de rochas, gerando 
resíduos que são encaminhados aos aterros sem nenhum tipo de segregação 
referente àsua composição, isso ocorre devido ao alto custo para segregação desses 
resíduos dentro da indústria. Apesar de não ocorrer a segregação do resíduo, de uma 
maneira geral eles apresentam características físicas semelhantes e na maioria dos 
casos são classificados como resíduo não perigoso, classe II A (Não inerte). 
Durante as etapas do beneficiamento é possível observar que o resíduo gerado é 
composto pelos insumos utilizados no beneficiamento, um grande volume de 
partículas de rocha pulverizada e água. 
Os insumos que compõem os resíduos gerados nos teares convencionais são: 
fragmentos metálicos provenientes das lâminas e das granalhas de aço, cal ou 
bentonita utilizadas para conferir a viscosidade adequada à poupa. Nos teares 
multifios o volume de insumos incorporados ao resíduo é bastante reduzido, limitando-
se apenas a uma pequena fração de diamantes microscópicos e liga metálica, 
provenientes do desgaste das pérolas diamantadas que efetuam o corte da rocha. Os 
insumos incorporados ao resíduo por meio do processo de polimento das chapas, é 
constituído principalmente pelos fragmentos dos abrasivos desgastados. Existe ainda 
os insumos provenientes da etapa de corte das chapas, são constituídos 
exclusivamente por diamantes microscópicos e liga metálica provenientes do 
desgaste dos discos diamantados, correspondendo a uma parcela muito reduzida do 
resíduo gerado. 
Apesar do grande volume de água incorporado à LBRO durante o processo industrial, 
o resíduo passa por processo de desidratação na empresa geradora antes de serem 
encaminhados para sua destinação final em aterro. A desidratação do resíduo permite 
adequar a sua umidade aos parâmetros definidos por lei e também permite a 
reutilização da água no processo industrial. 
22 
 
De uma forma geral, em estudo desenvolvido por Marcon (2014) em aterro de LBRO, 
foi constatado que o resíduo depositado na célula de aterro apresenta como principais 
componentes químicos: Al2O3, SiO2 e o Fe2O3. Tendo em vista que a LBRO possui 
pH elevado e é composta de substâncias químicas, tais como óxidos de ferro e de 
alumínio, este resíduo é caracterizado como Resíduo Classe II A - Não Inerte, 
(GODOI, 2009). 
 
2.2.2.2 Legislação ambiental para aterro de LBRO 
 
No Brasil, qualquer atividade potencialmente poluidora ou degradadora do meio 
ambiente é passível de licenciamento ambiental. O dever de analisar os processos de 
licenciamento, emissão das licenças e fiscalização das atividades atualmente é 
compartilhado por órgãos ambientais federais, estaduais e até mesmo municipais, de 
acordo com a natureza, localização e porte da atividade a ser desenvolvida. 
No Espírito Santo a atividade de aterro de LBRO é regulamentada pelo Instituto 
Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos – IEMA, que define por meio da 
Instrução Normativa n°012/2007 os critérios e procedimentos para a localização, 
implantação, operação e o monitoramento de aterro industrial de resíduos 
provenientes das indústrias de beneficiamento de rochas ornamentais. 
Dentre as normas estabelecidas na Instrução Normativa n° 012/2007 do IEMA para a 
implantação e operação de aterro de LBRO estão: 
 
• A LBRO dispostas nos aterros deverão ter taxa de umidade igual ou inferior a 
30%; 
 
• A LBRO deverá ser descarregada dentro da célula do aterro sem formar taludes 
de resíduo com altura superior a 3 metros e ser espalhada de forma homogenia; 
 
• Os taludes expostos deverão ser compactados com critérios técnicos e 
geotécnicos, protegidos contra erosão e em harmonia paisagística; 
 
• Deve ser construída ao pé interno dos taludes, canaletas para evitar erosões 
ocasionadas pelas águas de chuva, bem como para direcionar a água para fora 
da célula de aterro. 
 
23 
 
2.3 CARACTERIZAÇÃO DA LBRO 
 
2.3.1 Peso específico dos grãos 
 
O peso específico dos grãos é a relação entre o peso das partículas sólidas e o seu 
volume. Essa propriedade depende exclusivamente dos grãos minerais formadores 
do solo, ou seja, representa uma média dos pesos específicos dos minerais que 
compõem a fase sólida (PINTO, 2006). 
Segundo Pinto (2006), o peso específico dos grãos dos solos varia pouco de solo para 
solo e, por si, não permite identificar o solo em questão, mas é necessário para o 
cálculo de outros índices. Os valores situam-se em torno de 27 kN/m³. Grãos de 
quartzo (areia) costumam apresentar pesos específicos de 26,5 kN/m³ e argilas 
lateríticas, em virtude da deposição de sais de ferro, valores até 30 kN/m³. 
 
2.3.2 Análise granulométrica 
 
De acordo com Pinto (2006), para o reconhecimento da distribuição do tamanho dos 
grãos de um solo, realiza-se a análise granulométrica, que consiste de duas fases: 
peneiramento e sedimentação. O peso do material que passa em cada peneira, 
referido ao peso seco da amostra, é considerado como a “porcentagem que passa” e 
é representado graficamente em função da abertura da peneira, em escala 
logarítmica, como pode ser observado na Figura 7. A abertura nominal da peneira é 
considerada como o diâmetro das partículas, trata-se de um diâmetro equivalente, 
pois as partículas não são esféricas. 
A análise por peneiramento tem como limitação a abertura da malha das peneiras, 
que pode não ser tão pequena quanto o diâmetro de interesse. A menor peneira 
costumeiramente empregada é a de n° 200, cuja abertura é de 0,075 mm. 
Quando há interesse no conhecimento da distribuição granulométrica da porção mais 
fina dos solos, emprega-se a técnica da sedimentação, que se baseia na Lei de 
Stokes: a velocidade de queda das partículas esféricas num fluido atinge um valor 
limite que depende do peso específico do material da esfera, do peso específico do 
fluído, da viscosidade do fluído e do diâmetro da esfera (PINTO, 2006). 
 
 
 
 
24 
 
Figura 7 - Exemplo de curva de distribuição granulométrica 
 
Fonte: Pinto (2006) 
 
2.4 RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO 
 
Segundo Das (2007) a resistência ao cisalhamento é a resistência interna por área 
unitária que o material pode oferecer para resistir a rupturas e a deslizamentos ao 
longo de qualquer plano no seu interior. O cisalhamento ocorre devido ao 
deslizamento entre corpos sólidos ou entre partículas do solo. As principais 
características que permitem menor ou maior deslizamento são o atrito, coesão e o 
peso específico natural do material. Os parâmetros de coesão e ângulo de atrito 
podem ser obtidos por meio de ensaios como cisalhamento direto, ensaio de 
compressão triaxial ou por métodos semiempíricos, como a correlação do índice de 
resistência a penetração obtidos em ensaios de SPT. 
 
2.4.1 Ângulo de atrito 
 
Segundo Viecili (2003) a resistência por atrito entre as partículas depende do 
coeficiente de atrito e pode ser definida como a força tangencial necessária para 
ocorrer o deslizamento de um plano, em outro paralelamente a este. Esta força 
também é proporcional à força normal ao plano. De acordo com Pinto (2006) o ângulo 
formado entre a força normal e a resultante das forças, tangencial e normal, é 
25 
 
chamado de ângulo de atrito Φ, sendo o máximo ângulo que a força cisalhante pode 
ter com a normal ao plano sem que haja deslizamento. Atingindo esse ângulo, a 
componente tangencial é maior que a resistência ao deslizamento, como pode ser 
observado na Figura 8a. O deslizamento também pode ser provocado pela inclinação 
do plano de contato, que altera as componentes normal e tangencial ao plano do peso, 
como observado na Figura 8b. 
 
Figura 8 – Esquema de atrito entre dois corpos 
 
Fonte: Pinto (2006) 
 
A diferença entre o fenômeno de atrito nos solos e o fenômeno de atrito entre dois 
corpos, é de que no atrito nos solos o deslocamento envolve um grande número de 
grãos, que podem deslizar entre si ou rolar uns sobre os outros, acomodando-se em 
vazios que encontram no percurso (PINTO, 2006). 
 
2.4.2 Coesão 
 
A coesão do solo é a força de atraçãoentre as superfícies de suas partículas, podendo 
ser real ou aparente. A coesão real é resultado do efeito de agentes cimentantes, 
como teor de óxidos e de argilas silicatadas, bem como o resultado da atração entre 
partículas próximas por forças eletrostáticas. A coesão aparente é resultado da 
tensão superficial da água nos capilares do solo, formando meniscos de água entre 
as partículas dos solos parcialmente saturados, que tende a aproximá-las entre si. A 
coesão aparente constitui uma parcela da resistência ao cisalhamento de solos 
parcialmente saturados (SILVA, 2007). 
 
26 
 
2.4.3 Peso específico natural 
 
Em solos, o peso específico natural é a relação entre o peso total do solo e seu volume 
total, essa propriedade leva em consideração a umidade do material, os espaços 
vazios existentes e os grãos minerais predominantes. Para sua determinação, molda-
se um corpo de prova com dimensões conhecidas permitindo calcular o seu volume. 
O peso total divido pelo volume é o peso específico natural. 
Segundo Pinto (2006), o peso específico natural não varia muito entre os diferentes 
solos. Situa-se entorno de 19 a 20 kN/m³, podendo ser pouco maior (21 kN/m³) ou 
pouco menor (17 kN/m³), e em casos especiais, como argilas orgânicas moles, podem 
apresentar pesos específicos de 14 kN/m³ (PINTO, 2006). 
 
2.4.4 Ensaio de cisalhamento direto 
 
O ensaio de cisalhamento direto é o mais antigo procedimento para determinar a 
resistência ao cisalhamento de um solo e é realizado seguindo a norma americana D 
3080 - Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained 
conditions (ASTM, 1998). Esse ensaio, baseia-se no critério de Coulomb (PINTO, 
2006). Segundo Pimentel (2008) o ensaio consiste, basicamente, da aplicação de uma 
tensão normal representativa de campo e de uma força tangencial que gera o 
deslocamento de uma porção móvel da caixa em relação à outra porção fixa, como 
pode ser observado na Figura 9. 
 
Figura 9 - Esquema do equipamento de cisalhamento direto 
 
Fonte: Pinto (2006) 
 
A tensão tangencial de cisalhamento (τ) é registrada em função do deslocamento 
horizontal (d), como pode ser observado no gráfico da Figura 10. 
27 
 
Figura 10 - Representação do resultado típico do ensaio de cisalhamento direto 
 
Fonte: Pinto (2006) 
 
O procedimento de ensaio deve ser realizado para, pelo menos, três níveis de 
sobrecarga. Com isso, pode-se traçar envoltórias de resistência nas situações de pico, 
residual ou intermediária por meio do ajuste aos pontos experimentais obtidos. 
Segundo DAS (2007), a resistência de cisalhamento de um solo tem duas 
componentes, coesão c’ e o ângulo de atrito Φ’ , como observado na Figura 11 e pode 
ser escrita como: 
 
�� = �	 + �	 �
 Φ′ (1) 
 
Onde: 
�	 = coesão efetiva 
�′ = ângulo de atrito interno efetivo 
�	 = tensão normal na superfície de ruptura 
 
Figura 11 - Representação gráfica da resistência ao cisalhamento 
 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
28 
 
2.4.5 Investigação geotécnica com SPT 
 
Quando não se dispõe de ensaios de laboratório para determinação dos parâmetros 
geotécnicos, alguns autores sugerem a estimação desses parâmetros por meio de 
métodos semiempíricos baseados nos dados obtidos com ensaios de SPT realizados 
em campo. 
O ensaio de penetração dinâmica (Standard Penetration Test ou SPT), normalizado 
pela NBR 6484:2001, é realizado a cada metro na sondagem a percussão, 
representado na Figura 12. O ensaio consiste na cravação de um amostrador 
normalizado, chamado originalmente de Raymond-Terzaghi, por meio de golpes de 
um peso de 65 kgf caindo de 75 cm de altura, a perfuração avança na medida em que 
o solo, desagregado com auxílio de um trepano, é removido por circulação de água, 
denominado lavagem. Anota-se o número de golpes necessários para cravar os 45 
cm do amostrador em 3 conjuntos de golpes para cada 15 cm (VELLOSO, 2011). 
 
Figura 12 – Sondagem a percussão: a) avanço por lavagem; b) Ensaio de penetração 
dinâmica 
 
Fonte: Velloso (2011) 
 
29 
 
Segundo a NBR 6484:2001 o resultado do ensaio SPT é o número de golpes 
necessário para cravar os 30 cm finais do amostrador, denominado índice de 
resistência à penetração (NSPT). Esse índice é utilizado para estimar parâmetros como 
coesão, ângulo de atrito e peso específico. 
A seguir, tem-se algumas correlações usuais: 
 
• Coesão 
 
Para estimar o valor de coesão total não drenada (Cu) Teixeira (1996 apud VELLOSO, 
2000) sugere a seguinte correlação (Equação2), que é embasada no índice de 
resistência a penetração NSPT. 
 
�� = 10 ���� (���) (2) 
 
Para a determinação da coesão efetiva (C’) Terzaghi (1943 apud CINTRA, 2011) 
recomenda a utilização de valores reduzidos de (Cu), conforme Equação 3: 
 
�	 = �
�
�� (3) 
 
• Ângulo de atrito 
 
Para estimar o valor de ângulo de atrito total (Φ ) Teixeira (1996 apud VELLOSO, 
2000) sugere a seguinte correlação (Equação 4), que é embasada no índice de 
resistência a penetração NSPT. 
 
� = �20 ���� + 15° (4) 
 
Para a determinação do ângulo de atrito interno efetivo (Φ’) Terzaghi (1943 apud 
CINTRA, 2011) recomenda a utilização de valores reduzidos de (Φ), conforme 
Equação 5: 
 
tg �’ = �
�
 �
 � (5) 
 
 
30 
 
• Peso específico 
 
Para estimar os valores de peso específico do solo a partir dos valores de NSPT são 
utilizados os valores relacionados na Tabela 1 proposta por Godoy (1972 apud 
VELLOSO, 2000). 
 
Tabela 1 – Peso específico dos solos 
NSPT Consistência Peso específico 
(kN/m³) 
≤ 2 Muito mole 13 
3 - 5 Mole 15 
6 -10 Média 17 
11 - 19 Rija 19 
≥ 20 Dura 21 
Fonte: Adaptado de Godoy (1972 apud VELLOSO, 2000) 
 
2.5 ANÁLISE DE ESTABILIDADE 
 
2.5.1 Fator de Segurança (FS) 
 
O fator de segurança é o valor numérico da relação estabelecida entre a resistência 
ao cisalhamento disponível do solo para garantir o equilíbrio do corpo deslizante e a 
tensão de cisalhamento mobilizada pelos esforços atuantes, conforme Equação 6: 
 
%& =
'(
')
 (6) 
 
Onde: 
�� = forças resistentes 
�* = forças atuantes 
 
Quando o fator de segurança é igual a 1, o talude em questão está em um estado de 
ruptura iminente. Os fatores de segurança variam de acordo com a necessidade de 
31 
 
segurança do local, conforme descrito na NBR 11682:2009, como pode ser observado 
na Figura 13. 
 
Figura 13 - Valores para fatores de segurança mínimos 
 
Fonte: NBR 11682 (2009) 
 
2.5.2 Software Slope/W 
 
De acordo com Santos (2004) o software Slope/W é um programa que utiliza a teoria 
do equilíbrio limite para calcular o Fator de Segurança de taludes em solo. Esta 
ferramenta tem a habilidade de modelar diferentes tipos de solo, estratigrafias 
complexas, geometrias complexas de superfície de escorregamento e condições de 
pressão neutra variáveis, utilizando uma grande variedade de modelos de solos. 
O software possui uma gama de métodos para o cálculo do Fator de Segurança, 
dentre eles: 
 
• Morgenstern-Price; 
• Bishop; 
• Janbu; 
• Ordinary (Fellenius). 
 
32 
 
Os métodos são baseados no método de equilíbrio limite, que considera que as forças 
que tendem a induzir a ruptura são exatamente balanceadas pelos esforços 
resistentes. Para comparar a estabilidade de taludes em condições diferentes de 
equilíbrio limite, define-se o fator de segurança (FS) como sendo a relação entre a 
resultante das forças solicitantes e resistentes ao escorregamento. A condição de 
equilíbrio limite corresponderia a um fator de segurança unitário (GUIDICINI, 2008). 
Neste trabalho adotou-se o método de Bishop. 
 
2.5.3 Método de Bishop Simplificado 
 
O método de Bishop Simplificado foi proposto por Bishop (1955 apud DAS, 2007) e é 
baseado em equilíbrio limite, onde maciço deslocado é dividido em fatias (método das 
fatias). O método das fatias consiste em dividir o solo acima da superfíciede ruptura 
circular em várias fatias verticais, onde as larguras das fatias não precisam ser iguais 
e a estabilidade de cada fatia é calculada separadamente conforme Figura 14. 
 
Figura 14 – Método das Fatias 
 
 
Fonte: DAS (2007) 
 
33 
 
Aplicando o equilíbrio de momentos em relação ao centro do círculo de ruptura (ponto 
O) e o equilíbrio de forças na direção perpendicular à superfície de ruptura pode-se 
determinar o fator de segurança (FS) por meio da Equação 7: 
 
 (7) 
 
Onde: 
 
 
Esse procedimento é repetido para diversas posições da superfície de ruptura. O fator 
de segurança crítico corresponde ao de menor valor encontrado para FS. 
O método de Bishop tem como hipótese que a resultante das forças entre as fatias é 
horizontal. Partindo da Equação 7, acrescenta-se a equação que impõem o equilíbrio 
das forças verticais. O fator de segurança é dado pela Equação 8. 
 
 
 (8) 
 
Onde: 
 (9) 
 
A solução resulta de um processo iterativo, no qual é arbitrado o valor do fator de 
segurança (FSi) da Equação 9 e calcula-se o fator FS. O processo repete-se até que 
o valor calculado (FS) se iguale ao valor arbitrado (FSi). 
 
 
34 
 
2.6 ESTADO DA ARTE 
 
A seguir serão abordadas brevemente, duas pesquisas realizadas, que utilizaram os 
parâmetros geotécnicos de determinado material para desenvolvimento de análise de 
estabilidade através do software GeoStudio Slope/W. 
 
2.6.1 Análise de estabilidade de barragem de rejeit os em planta industrial de 
Poços de Caldas - MG 
 
O estudo desenvolvido por Branquinho (2014), teve como objetivo avaliar e discutir a 
situação de estabilidade de barragem de rejeitos em uma empresa situada no 
município de Poços de Caldas – Minas Gerais 
A avaliação foi feita através de levantamento dos dados relativos às características da 
barragem de rejeitos, através de laudos técnicos desenvolvidos por empresas 
terceirizadas que prestam consultoria, com objetivo de monitorar e regularizar a 
situação das barragens ao longo dos anos como exige os órgãos fiscalizadores. 
Também foram realizadas análises computacionais por meio do software de análises 
de estabilidade de taludes GeoStudio Slope/W. 
Foi observado que a barragem em questão é constituída principalmente por dois tipos 
de material, argila siltosa, com coesão c’ =12,0 kPa, ângulo de atrito efetivo Φ’ = 18°, 
peso específico de 21 kN/m³ e argila, com c’ =18,0 kPa e ângulo de atrito efetivo Φ’ = 
18°, peso específico de 21 kN/m³. 
As análises de estabilidade foram realizadas utilizando os métodos Ordinary, Bishop, 
Janbu, Morgenstern-Price e Spencer. 
Os resultados obtidos demonstraram que a barragem apresenta um fator de 
segurança médio de 1,439, sendo maior do que 1 em todos os métodos utilizados, o 
que nos permite dizer que a barragem é estável. Comparando os métodos utilizados, 
tem-se uma variação de 0,1 no fator de segurança. 
De acordo com o autor, apesar dos estudos realizados indicarem a condição de 
estabilidade da barragem, deve-se considerar que devido ao potencial poluidor, ou a 
catástrofe no caso de ruptura, deve-se realizar obras que eleve o “FS” para patamares 
superiores a 2,0. 
 
 
35 
 
2.6.2 Análise de estabilidade geotécnica de uma enc osta na cidade de Dois 
Vizinhos – PR 
 
Nesse estudo realizado por Trevisan (2013) foi realizada a análise das propriedades 
geotécnicas de solos de uma encosta urbana da cidade de Dois Vizinhos – PR. 
Foram realizados ensaios de caracterização e ensaios de cisalhamento direto para 
subsidiar análises de estabilidade da encosta por meio do software GeoStudio 
Slope/W. A área estudada foi previamente definida como uma área de risco e inapta 
a construções por de um estudo da Companhia Paranaense de Mineração - 
Mineropar, que identificou áreas suscetíveis a movimentos de massa. 
Durante os ensaios de cisalhamento direto, o comportamento do solo em questão não 
teve variações expressivas para os diferentes níveis de tensões. A envoltória de 
ruptura, obtida por meio do ensaio apresentou os seguintes parâmetros para o 
intercepto coesivo c’ =34,86 kPa e ângulo de atrito efetivo Φ’ = 32°. O peso específico 
natural do solo adotado foi obtido da média dos pesos específicos calculados para 
cada corpo prova cisalhado no ensaio de cisalhamento direto, resultando no valor de 
14,32 kN/m³. 
Para o modelo computacional, as inclinações da encosta foram mantidas conforme a 
topografia do local, representando as reais condições topográficas, bem como a 
espessura de solo encontrada nas sondagens. Foram realizadas simulações com o 
solo saturado e não saturado. 
Os resultados demonstram que na análise com o solo saturado há uma redução em 
média de 43,97 % do Fator de Segurança, sendo a média dos Fatores de Segurança 
para essa situação menores que 1, representando uma situação bastante crítica. 
Entretanto, para as análises sem a presença do nível d’água, não se identificam 
situações extremamente críticas, sendo que o fator de segurança médio para este 
caso é de FS = 1,66. 
Os resultados demonstraram que devem ser tomadas medidas preventivas 
emergenciais na encosta estudada, como a construção de estruturas de contenção, e 
a proibição efetiva de construções, cortes e aterros na encosta. 
 
 
 
36 
 
3 METODOLOGIA 
 
O estudo foi realizado por meio de ensaio de cisalhamento direto para a determinação 
das características geotécnicas do resíduo, o qual consiste, basicamente, em colocar 
uma amostra indeformada do material em uma caixa bipartida que realiza um 
deslocamento transversal a fim de determinar a resistência ao corte do corpo de prova. 
Com os dados obtidos no ensaio de cisalhamento direto foi possível determinar os 
parâmetros de coesão e ângulo de atrito interno. 
Também foram realizados uma série de ensaios com intuito de caracterizar o material 
referente à sua granulometria e sua densidade, e simulações de estabilidade a fim de 
melhor compreender o comportamento do material. 
 
3.1 AMOSTRAGEM DO RESÍDUO 
 
Os ensaios foram realizados em amostra de resíduo retiradas da célula de aterro da 
ADAMAG – Associação de Desenvolvimento do Mármore e Granito, aterro que recebe 
resíduos de 70 empresas do setor de rochas ornamentais da cidade de Cachoeiro de 
Itapemirim e municípios vizinhos. 
A amostra de resíduo foi coletada na superfície da célula de aterro que se encontrava 
depositada há aproximadamente dois meses e já havia passado por processo de 
compactação com rolo, como pode ser observado na Figura 15. O procedimento de 
compactação com rolo é realizado esporadicamente no aterro, sendo a compactação 
mais usual e diária realizada pelo transito de caminhões e da retroescavadeira que 
realiza o espalhamento do material. 
Para a coleta da amostra de resíduo foi utilizado o método de coleta de amostras 
indeformadas de solos do Departamento Nacional de Estradas de Rodagem – DNER 
PRO 002/94. 
O método consiste na utilização de um amostrador de parede fina (Shelby tube). Esse 
amostrador é constituído de cilindro de material resistente e anticorrosivo que é 
cravado sob pressão no material a ser amostrado, de uma vez só, sem interrupção ou 
rotação. Com a amostra no interior do tubo, dá-se uma rotação da haste, para separá-
la do material, e inicia-se o alçamento com todo o cuidado para que não haja queda 
do material do interior do amostrador. 
37 
 
Após o isolamento das extremidades do tubo, ele é mantido em local protegido até 
seu envio ao laboratório. 
 
Figura 15 – Procedimento de coleta da amostra 
 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
No mesmo ponto de coleta da amostra indeformada, foi realizada a coleta de uma 
porção de amostra deformada para a realização dos ensaios de caracterização do 
resíduo. 
 
3.2 CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO 
 
3.2.1 Determinação do peso específico dos grãos 
 
A determinação do peso específico dos grãos foi realizada utilizando o métododa 
picnometria, estabelecido na NBR 6508:1984. Primeiramente foi feita a secagem da 
amostra em estufa por um período de 24 horas a 110°C. Após a secagem a amostra 
foi destorroada, conforme Figura 16a, para garantir que o material passasse 
integralmente pela peneira de 4,8 mm. A amostra foi então completamente imersa em 
água destilada durante 12 horas, conforme Figura 16b. Em seguida foi levada ao 
aparelho de dispersão por 15 minutos. Após a dispersão a amostra foi transferida para 
o picnômetro e o mesmo foi colocado em banho-maria para a completa remoção do 
ar aderente às partículas. Logo após a remoção do ar aderente às partículas realizou-
se a pesagem do conjunto picnômetro + amostra + água. O material então transferido 
para um becker e colocado em estufa até a completa secagem da amostra. 
38 
 
A determinação da massa específica foi realizada confrontando as massas obtidas 
nas seguintes pesagens: picnômetro + água, picnômetro + água + solo, becker e 
becker + solo seco. 
Foram realizados três ensaios para que pelo menos dois deles obtivessem resultados 
que não diferissem em mais de 0,02 g/cm³. 
 
Figura 16 – (a) Destorroamento; (b) Imersão em água destilada 
 
(a) (b) 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
O ensaio foi realizado no laboratório de Geotecnia do Departamento de Engenharia 
Civil da UFES. 
 
3.2.2 Análise granulométrica 
 
A análise granulométrica do material foi realizada utilizando o método de 
sedimentação e peneiramento, de acordo com a norma NBR 7181:1984. 
Foi realizada a secagem da amostra em estufa por um período de 24 horas a 110°C. 
Após a secagem a amostra foi destorroada para assegurar que apenas os grãos 
maiores ficassem retidos na peneira, o material foi passado pela peneira de 2,0 mm. 
Pela natureza fina do material, a amostra passou integralmente pela peneira de 2,0 
mm. 
Para a sedimentação, separou-se 70 gramas desse material que foi transferido para 
um becker, onde foi utilizada uma solução de hexametafosfato de sódio, como 
39 
 
defloculante. Após o período de repouso superior a 12 horas a solução foi levada ao 
aparelho de dispersão por 15 minutos, conforme Figura 17a, a solução foi então 
vertida em uma proveta e acrescida de água destilada até atingir 1.000 cm³, conforme 
Figura 17b. Após a agitação da proveta, foi anotada a hora exata do início da 
sedimentação e colocado o densímetro e o termômetro na dispersão na hora de 
realizar as leituras. Foram realizadas leituras do densímetro e do termômetro 
correspondentes ao tempo de sedimentação de 0,5, 1, 2, 4, 8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 
4, 8 e 24 horas, contando a partir do início da sedimentação. 
Após a última leitura, o material foi vertido na peneira de 0,075mm, e realizou-se a 
lavagem com água, empregando-se água potável a baixa pressão. O material retido 
na peneira foi secado em estufa, à temperatura de 105°C e, posteriormente passado 
nas peneiras de 1,18mm, 0,6mm, 0,425mm, 0,25mm, 0,15mm e 0,075mm. Foi 
realizada a pesagem das peneiras vazias e com o material retido em cada uma, para 
possibilitar o cálculo da massa de amostra retida em cada peneira. 
 
Figura 17 – (a) Aparelho de dispersão; (b) Proveta de sedimentação 
 
(a) (b) 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
O ensaio foi realizado no laboratório de Geotecnia do Departamento de Engenharia 
Civil da UFES. 
 
40 
 
3.3 ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO EM LBRO 
 
Os parâmetros de ângulo de atrito interno (Φ’ ) e coesão (c’ ) das amostras, foram 
obtidos por meio do ensaio de cisalhamento direto, seguindo a norma americana D 
3080 - Standard test method for direct shear test of soils under consolidated drained 
conditions (ASTM, 1998). 
Para simular as piores condições que podem ocorrer em campo, foi realizado o ensaio 
de cisalhamento direto drenado com o corpo de prova saturado. Segundo Das (2011) 
nesse tipo de ensaio o corpo de prova é mantido em um recipiente preenchido com 
água, a taxa de carregamento é lenta o suficiente para que o excesso de poropressão 
gerado no corpo de prova seja dissipado completamente por drenagem. A água nos 
poros do corpo de prova é drenada por meio de duas pedras porosas, conforme Figura 
18. 
 
Figura 18 - Diagrama do arranjo para ensaio de cisalhamento direto 
 
Fonte: Das (2007) 
 
O ensaio foi realizado no laboratório de Geotecnia do Departamento de Engenharia 
Civil da UFES. 
 
3.3.1 Preparação da amostra 
 
O ensaio de cisalhamento direto foi realizado em 3 (três) corpos de prova extraídos 
da amostra indeformada, obtida com a cravação do amostrador de parede fina na 
LBRO. A amostra foi removida de dentro do cilindro amostrador de parede fina, para 
em seguida serem confeccionados os corpos de prova mediante a cravação de 
41 
 
moldes metálicos, conforme Figura 19. Os três corpos de provas obtidos foram 
medidos e pesados. 
 
Figura 19 – (a) Processo de talhagem da amostra; (b) Pesagem do corpo de prova 
 
(a) (b) 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
3.3.2 Ensaio de cisalhamento direto 
 
O ensaio foi realizado na prensa de cisalhamento direto que pode ser observada na 
Figura 20, constituída basicamente de caixa bipartida, sistema de cisalhamento, 
conjunto de hastes verticais, pratos e braço multiplicador de carga. 
 
Figura 20 - Prensa de cisalhamento direto 
 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
Pratos 
Caixa Bipartida 
Sistema de 
Cisalhamento 
42 
 
O ensaio foi iniciado transferindo o corpo de prova do molde metálico para a caixa 
bipartida de tal maneira que o corpo de prova ficou centralizado entre a parte inferior 
e superior da caixa. Em seguida, instalou-se na prensa a caixa bipartida entre as 
pedras porosas e duas placas dentadas. A caixa bipartida é instalada na prensa dentro 
de um recipiente onde é inserida água para a saturação do corpo de prova. 
Inicia-se a fase de adensamento aplicando carregamento previamente definido, por 
meio de pesos nos pratos. As leituras de deformação vertical são transmitidas ao 
computador por meio de um extensômetro. Quando a deformação vertical se 
estabilizar, é dada como concluída a fase de adensamento. As amostras foram 
adensadas com pressões de 50, 100 e 200 kPa, uma para cada corpo de prova. 
Após a conclusão do adensamento do corpo de prova, é iniciado o cisalhamento. 
Durante esta fase, as leituras também são transmitidas ao computador por meio de 
um extensômetro vertical que realiza a leitura do deslocamento vertical do corpo de 
prova e também de um sensor que mede a força cisalhante desenvolvida durante o 
ensaio. Os cisalhamentos dos corpos de prova foram realizados com velocidade de 
0,036 mm/min até o deslocamento total máximo de 30% do comprimento da amostra 
(15 mm), de acordo com a norma americana D 3080 (ASTM, 1998). 
Ao final do ensaio foi possível observar o deslocamento e a linha de ruptura de cada 
corpo de prova, demonstrado na Figura 21. 
 
Figura 21 – (a) e (b) Corpos de prova cisalhados 
 
(a) (b) 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
O ensaio foi realizado no laboratório de Geotecnia do Departamento de Engenharia 
Civil da UFES. 
43 
 
3.4 SIMULAÇÃO DE ESTABILIDADE 
 
Para uma melhor compreensão da aplicação dos resultados obtidos no ensaio de 
cisalhamento direto, foram realizadas simulações no software GeoStudio Slope/W. 
Para análise dos dados foram consideradas duas geometrias hipotéticas. A primeira, 
de um aterro de LBRO construído de acordo com os parâmetros construtivos usuais, 
com barragens de contenção construídas com solo devidamente compactado, 
conforme Figura 22. 
 
Figura 22 – Dimensões hipotéticas de um aterro com barragens 
 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
 
A segunda geometria considerada foi de um aterro construído sem as barragens de 
terra para sua contenção, onde a contenção é realizada apenas com a própria LBRO 
depositada, conformeFigura 23. Essa geometria não é utilizada atualmente para a 
construção de aterros de LBRO, no entanto, foi proposta para possibilitar a 
interpretação dos parâmetros geotécnicos do resíduo. 
 
 
 
 
 
 
44 
 
Figura 23 - Dimensões hipotéticas de um aterro sem barragem 
 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
 
Ambas as situações possuem a geometria final idênticas, com 6 (seis) seções de 4 
metros de altura, totalizando uma altura de 24 metros. A inclinação de cada um dos 
seis taludes é de 45° e a inclinação geral do talude final é de 29°. 
No estudo da estabilidade foi utilizado o método denominado Bishop Simplificado 
proposto por Bishop (1955 apud DAS, 2007), que é baseado em equilíbrio limite e o 
maciço deslocado é dividido em fatias. 
 
3.5 PARÂMETROS GEOTÉCNICOS DA BARRAGEM E DO SOLO DE BASE 
 
Para o desenvolvimento do estudo de estabilidade foi necessário que se atribuísse os 
parâmetros geotécnicos de todos os materiais que compõem as geometrias 
analisadas. Como a proposta do estudo foi a análise das características geotécnicas 
da LBRO foi necessário buscar outros meios para se obter os parâmetros geotécnicos 
dos materiais que compõem a barragem de terra e o solo da base do aterro. 
Dessa forma, na determinação dos parâmetros geotécnicos do solo de base do aterro 
foram realizadas correlações com base em laudo de Sondagem a Percussão (SPT) 
realizado na região onde está inserido o aterro em estudo. Por meio do índice de 
resistência à penetração (NSPT) é possível fazer correlações para estimar os valores 
de coesão, ângulo de atrito e peso específico do material. O laudo de sondagem à 
percussão encontra-se no Anexo A. 
45 
 
Para determinar os parâmetros geotécnicos do material de confecção da barragem de 
terra a ser utilizado no estudo de estabilidade é importante que sejam utilizados dados 
coerentes, com os parâmetros encontrados em barragens de aterros de LBRO usuais 
na região, construídos com controle de compactação, de acordo com a normas 
técnicas. Para tanto, foram considerados os resultados obtidos no ensaio de 
cisalhamento direto realizados na barragem de outros aterros de LBRO da região. Os 
resultados dos ensaios foram cedidos pelas empresas responsáveis pelos aterros e 
as envoltórias de ruptura e os parâmetros geotécnicos obtidos nos ensaios estão 
expostos no Anexo B. 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
4.1 CARACTERIZAÇÃO DO RESÍDUO 
 
4.1.1 Determinação do peso específico dos grãos 
 
A Tabela 2 apresenta os resultados obtidos nas pesagens do picnômetro + água, 
picnômetro + água + solo, becker, becker + solo seco. As pesagens foram realizadas 
em três ensaios. 
 
Tabela 2 - Peso específico dos grãos 
Peso Específico Real dos Sólidos - Sedimentação 
Ensaio N° 1 2 3 
M Pic+s+a(g) 664,70 663,40 656,30 
M Pic+a (g) 634,70 639,20 634,60 
Temperatura (°C) 24,00 24,00 24,00 
Becker N° 1+3 4+10 11+12 
M bec+solo seco(g) 271,04 264,34 246,54 
M becker (g) 224,75 226,33 212,55 
M solo seco (g) 46,29 38,01 33,99 
Densidade água (g/cm³) 0,9967 0,99665 0,9967 
Peso específico-ρs (g/cm³) 2,83 2,74 2,76 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
46 
 
Como podemos observar, dos três ensaios realizados, os ensaios 2 e 3, apresentaram 
resultados do peso específico do material que não diferem em mais de 0,02 g/cm³. 
Dessa forma, o peso específico foi determinado por meio da média desses dois 
resultados, o que nos dá uma massa específica de 2,75 g/cm³ ou peso específico de 
27,5 kN/m³. 
 
4.1.2 Análise granulométrica 
 
Foram realizadas leituras do densímetro e do termômetro correspondentes ao tempo 
de sedimentação de 0,5, 1, 2, 4, 8, 15 e 30 minutos, 1, 2, 4, 8 e 24 horas, contando a 
partir do início da sedimentação. A Tabela 3 apresenta as leituras realizadas durante 
a sedimentação. 
 
Tabela 3 - Sedimentação 
Tempo (t) Hora Leitura Temperatur a (°C) 
0,5 min 08:03 1,040 29,0 
1 min 08:04 1,038 29,0 
2 min 08:05 1,035 29,0 
4 min 08:07 1,031 28,9 
8 min 08:11 1,028 28,9 
15 min 08:18 1,024 28,5 
30 min 08:33 1,020 28,0 
1 hora 09:03 1,017 27,0 
2 horas 10:03 1,014 26,8 
4 horas 12:03 1,012 26,7 
8 horas 16:03 1,010 26,7 
24 oras 08:03 1,008 25,9 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
O material sedimentado foi secado e passado nas peneiras de 1,18mm, 0,6mm, 
0,425mm, 0,25mm, 0,15mm e 0,075mm. Foi realizada a pesagem das peneiras vazias 
e com o material retido em cada uma, para possibilitar o cálculo da massa de amostra 
retida em cada peneira. A Tabela 4 apresenta as leituras realizadas durante o 
peneiramento fino. 
47 
 
Tabela 4 - Peneiramento fino 
Peneira 
ABNT 
Massa do Solo Seco (g) % que Passa (%) ø mm 
Peneira Total Retido Passado Parcial Total 
16 465,11 465,22 0,11 69,89 99,843 99,843 1,18 
30 429,76 430,68 0,92 68,97 98,529 98,529 0,6 
40 414,09 414,84 0,75 68,22 97,457 97,457 0,425 
60 356,98 358,05 1,07 67,15 95,929 95,929 0,25 
100 398,02 399,11 1,09 66,06 94,371 94,371 0,15 
200 368,03 372,02 3,99 62,07 88,671 88,671 0,075 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
No Gráfico 1 é possível observar a curva granulométrica obtida por meio dos ensaios 
de sedimentação e peneiramento fino. 
 
Gráfico 1 - Curva granulométrica 
 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
Como pode-se observar na curva granulométrica do material, o mesmo é constituído 
por grãos muito finos, sendo predominantemente inferiores a 0,1 mm de diâmetro 
0
20
40
60
80
100
120
0,001 0,01 0,1 1 10 100
P
e
rc
e
n
ta
g
e
m
 q
u
e
 P
a
ss
a
 (
%
)
Diâmetro (mm)
Argil Silte
Areia
F M G Pedregulho
48 
 
equivalente e mais de 88% dos grãos apresentando diâmetro equivalente inferior a 
0,075 mm. 
 
4.2 ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO EM LBRO 
 
Após a cravação dos moldes metálicos para confecção das amostras para o 
cisalhamento direto, foram realizadas as pesagens e medições para se determinar as 
características dos corpos de prova, dentre eles a determinação do peso específico 
natural do material. Na Tabela 5 estão apresentadas as características dos corpos de 
prova. 
 
Tabela 5 – Propriedade das amostras de cisalhamento direto 
Corpo de prova (CP) 1 2 3 
Altura (cm) 1,96 1,97 1,95 
Lado (cm) 5,09 5,07 5,09 
Volume (cm³) 50,77988 50,63865 50,5208 
Massa (CP + Molde) (g) 170,57 168,53 168,93 
Tara (g) 79,26 77,2 79,16 
Massa (CP úmido) (g) 91,31 91,33 89,77 
Peso específico (g/cm³) 1,798153 1,803563 1,776892 
Peso específico (KN/m³) 17,98153 18,03563 17,76892 
 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
Obtendo a média entre o peso específico das três amostras é possível determinar o 
peso específico natural do material de 17,93 KN/m³. 
Durante o ensaio de cisalhamento direto de cada uma das amostras foram registrados 
os valores de tensão normal, tensão cisalhante e deslocamento de cada ensaio. A 
seguir estão plotados os gráficos de tensão cisalhante versus deslocamento horizontal 
dos três corpos de prova ensaiados, foram utilizadas tensões normais de 50 kPa 
(Gráfico 2), 100 kPa (Gráfico 3) e 200 kPa (Gráfico 4). 
 
 
 
 
 
49 
 
 
Gráfico 2 - Ensaio de cisalhamento (50 kPa) 
 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
Gráfico 3 - Ensaio de cisalhamento (100 kPa) 
 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
 
 
 
 
 
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0 2 4 6 8 10 12 14 16
T
e
n
sã
o
 c
is
a
lh
a
n
te
 (
k
g
f/
cm
²)
Deformação (mm)
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
0 2 4 6 8 10 12 14 16
T
e
n
sã
o
 c
is
a
lh
a
n
te
 (
kg
f/
cm
²)
Deformação (mm)
50 
 
 
Gráfico 4 - Ensaio de cisalhamento (200 kPa) 
 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
Como pode-se observar, os resultados dos ensaios apresentam um acréscimo 
contínuo de resistência com a deformação, com as tensões residuais permanecendo 
bem elevadas. 
Na Tabela 6 estão registradas as deformações, as tensões cisalhantes e as tensões 
normais obtidas no instante da ruptura dos corpos de prova. 
 
Tabela 6 - Leituras no momento da ruptura dos corpos de prova 
Amostra Deformação(mm) 
Tensão 
cisalhante 
(kgf/cm²) 
Tensão normal 
(kgf/cm²) 
CP1 - 50 kPa 0,70 0,53 0,51 
CP2 - 100 kPa 3,00 0,90 1,06 
CP3 - 200 kPa 5,00 1,82 2,22 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
Com os resultados obtidos, foi gerada a envoltória de ruptura de Mohr-Coulomb 
apresentada no Gráfico 5. 
 
 
 
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
0 2 4 6 8 10 12 14 16
T
e
n
sã
o
 c
is
a
lh
a
n
te
 (
k
g
f/
cm
²)
Deformação (mm)
51 
 
 
Gráfico 5 – Envoltória de ruptura 
 
Fonte: Autor do TCC (2015) 
 
Por meio da análise da função gerada a partir da linha de tendência que intercepta os 
pontos marcados no gráfico é possível obter os parâmetros de ângulo de atrito interno 
efetivo (Φ’ = 37,29°) e coesão efetiva (C’ =11,74 kPa). 
 
4.3 PARÂMETROS DO SOLO DE BASE E DA BARRAGEM DE TERRA 
 
4.3.1 Parâmetros geotécnicos do solo de base correl acionados com índice de 
resistência à penetração (N SPT) 
 
Para estimar os parâmetros geotécnicos do solo de base do aterro utilizado no estudo 
de estabilidade foi utilizado o índice de resistência a penetração NSPT obtido em ensaio 
realizado no solo às margens do aterro existente. Os resultados estão na Tabela 7. 
 
Tabela 7 – Dados do Ensaio SPT (Anexo A) 
Profundidad e (m) NSPT Descrição do material 
0 – 1 - Solo removido a trado 
1 – 2 14 Argila arenosa, rija a dura, cor marrom 
2 – 3 19 Argila arenosa, rija a dura, cor marrom 
3 – 4 95 Argila arenosa, rija a dura, cor marrom 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
y = 0,7616x + 0,1197
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50
T
e
n
sã
o
 c
is
a
lh
a
n
te
 (
k
g
f/
cm
²)
Tensão normal (kgf/cm²)
Envoltória de ruptura
Φ’
52 
 
Para a estimar dos parâmetros geotécnicos foi considerado o NSPT obtido através da 
média dos valores obtidos nas duas camadas mais superiores, com valores de 14 e 
19. O NSPT obtido na camada mais profunda com valor de 95 foi descartado pois o 
valor é discrepante em relação às outras camadas e poderia provocar a 
superestimação do Fator de Segurança. O valor de NSPT utilizado foi de 16,5 obtido 
através da média dos valores das camadas superiores. 
 
• Coesão 
 
Para estimar o valor de coesão total não drenada (Cu) foi utilizado a correlação descrita 
na Equação 2 sugerida por Teixeira (1996 apud VELLOSO, 2000) que é embasada 
no índice de resistência a penetração NSPT. 
 
�� = 10 - 16,5 = 165 ��� (10) 
 
Para a determinação da coesão efetiva (C’ ) foi utilizada a Equação 3 recomendada 
por Terzaghi (1943 apud CINTRA, 2011). 
 
�	 = �
�
 165 = 110,0 ��� (11) 
 
• Ângulo de atrito 
 
Para estimar o valor de ângulo de atrito total (Φ) foi utilizado a correlação descrita na 
Equação 4 sugerida por Teixeira (1996 apud VELLOSO, 2000) que é embasada no 
índice de resistência a penetração NSPT. 
 
� = �20 - 16,5 + 15° = 33,16° (12) 
 
Para a determinação do ângulo de atrito efetivo (Φ’) foi utilizado a redução descrita na 
Equação 5 recomendada por Terzaghi (1943 apud CINTRA, 2011). 
 
tg �	 = �
�
 �
 33,16 = 0,44 (13) 
 
�	 = �
23 0,44 = 23,54° (14) 
53 
 
• Peso específico natural 
 
Para estimar os valores de peso específico natural do solo a partir dos valores de NSPT 
foram utilizados os valores propostos por Godoy (1972 apud VELLOSO, 2000) 
expostos na Tabela 1. O solo em questão apresentou índice de resistência a 
penetração NSPT médio igual à 16,5, sendo classificado na Tabela 1 como solo de 
consistência rija e peso específico de 19 KN/m³. 
Os parâmetros geotécnicos do solo de base estimados por meio do índice de 
resistência a penetração obtido com ensaio de SPT na região do aterro estão 
apresentados na Tabela 8. 
 
Tabela 8 – Parâmetros geotécnicos do solo de base do aterro 
Coesão ( 4	) 110,0 KPa 
Ângulo de atrito ( �	) 23,54° 
Peso específico 19 KN/m³ 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
 
4.3.2 Parâmetros geotécnicos da barragem de terra o btidos por ensaio de 
cisalhamento direto em aterro da região 
 
Para determinar os parâmetros geotécnicos do material da barragem de terra a ser 
utilizado no estudo de estabilidade de forma que os dados fossem coerentes com os 
parâmetros encontrados em barragens de aterros de LBRO da região, foram 
considerados os resultados obtidos por meio de investigações geotécnicas realizadas 
nas barragens de outros dois aterros de LBRO. Os relatórios técnicos das 
investigações estão apresentados no Anexo B. Nas investigações foram realizadas a 
caracterização completa dos materiais e a obtenção dos parâmetros geotécnicos de 
coesão, ângulo de atrito efetivo e peso específico natural por meio de ensaio de 
cisalhamento direto. 
Em um dos aterros foram realizados ensaios em três pontos diferentes, no outro aterro 
foi realizado o ensaio em apenas um ponto. Na Tabela 9 estão apresentados os 
parâmetros geotécnicos obtidos nos ensaios de cisalhamento direto. 
 
54 
 
Tabela 9 – Parâmetros geotécnicos obtidos nos ensaios de cisalhamento 
Aterro Aterro 1 Aterro 2 
Ensaios Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 1 
Coesão ( 4	) - kPa 14 6,5 17,50 10,63 
Ângulo de atrito ( �	) – (°) 29,4 31,9 31 30,2 
Peso específico – kN/m³ 17,12 16,99 17,08 18 
Fonte: Extraídos dos relatórios de investigação geotécnica (Anexo B) 
 
Os parâmetros geotécnicos utilizados no trabalho foram obtidos através da média dos 
valores obtidos nos ensaios. Os parâmetros médios estão descritos na Tabela 10. 
 
Tabela 10 – Parâmetros geotécnicos médios 
Coesão ( 4	) 12,16 KPa 
Ângulo de atrito ( �	) 30,62 ° 
Peso específico 17,30 KN/m³ 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
 
As informações sobre o peso específico dos grãos obtidas por meio da caracterização 
completa dos materiais estão apresentadas na Tabela 11. O peso específico médio 
dos grãos apresentado foi de 27,0 kN/m³. 
 
Tabela 11 – Peso específico dos grãos 
Aterro Aterro 1 Aterro 2 Média 
Ensaios Ponto 1, 2 e 3 Ponto 1 
Peso específico dos grãos 27,1 kN/m³ 26,9 kN/m³ 27,0 kN/m³ 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
 
 
 
 
 
55 
 
4.4 SIMULAÇÃO DE ESTABILIDADE 
 
As duas geometrias propostas para analise foram introduzidas no software GeoStudio 
Slope/W bem como os parâmetros geotécnicos de cada material. Sendo os 
parâmetros da LBRO, os valores obtidos no ensaio de cisalhamento direto 
desenvolvido nesse trabalho, os parâmetros geotécnicos do solo de base estimados 
por meio de correlações com dados de SPT do local e os parâmetros geotécnicos do 
material da barragem extraídos de ensaios de cisalhamento direto realizados nas 
barragens de dois aterros da região. Os parâmetros geotécnicos utilizados na 
simulação estão apresentados na Tabela 12. 
 
Tabela 12 – Parâmetros geotécnicos dos materiais 
Material Ângulo de Atrito 
(°) 
Coesão 
(kPa) 
Peso Específico Natural 
(kN/m³) 
LBRO 37,29 11,74 17,93 
Barragens 30,62 12,16 17,30 
Solo de base 23,54 110,00 19,00 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
 
As duas situações foram processadas pelo programa gerando para cada situação uma 
superfície crítica de ruptura e um fator de segurança associado. A representação 
gráfica dos taludes e as superfícies críticas de ruptura estão apresentadas na Figura 
24 para a situação hipotética de um aterro com barragens e na Figura 25 para a 
situação hipotética de um aterro sem barragens. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 24 – Análise para situação hipotética de um aterro com barragens usuais 
 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
 
Figura 25 - Análise para situação hipotética de um aterro sem barragens 
 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
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Na Tabela 13 estão apresentados os fatores de segurança obtidos em cada 
simulação. 
 
Tabela 13 – Fatores de segurança obtidos 
Situação do talude Fator de Segurança (FS) 
Com barragens 1,966 
Sem barragens 2,067 
Fonte: Autor do TCC (2016) 
 
Como podemos observar, as duas situações analisadas apresentaram fatores de 
segurança superiores à 1,5