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DESCRIÇÃO A definição dos elementos de Geologia para a compreensão dos conceitos relacionados aos movimentos do solo. PROPÓSITO É essencial para um engenheiro civil compreender os movimentos do solo para que ele possa discernir sobre qual a melhor técnica de contenção de deslizamentos a ser utilizada. OBJETIVOS MÓDULO 1 Identificar as rochas e os solos, bem como suas formações MÓDULO 2 Definir as características do movimento de massas MÓDULO 3 Reconhecer as características do movimento de elementos rochosos e dos desastres que decorrem dos movimentos de rochas e solos SOLOS, ROCHAS E MOVIMENTOS GRAVITACIONAIS MÓDULO 1 Identificar as rochas e os solos, bem como suas formações DA ROCHA AO SOLO FORMAÇÃO DE SOLO A PARTIR DA ROCHA Segundo algumas teorias geológicas, a Terra se formou há 4,5 bilhões de anos pelo resfriamento de um imenso esferoide em estado de fusão composto de gases e resíduos cósmicos. Trata-se de um planeta em constante modificação, tanto internamente, em sua estrutura, quanto na superfície, onde há rochas já formadas e reformadas a todo momento pelos processos geológicos. A estrutura interna da Terra se compõe de três camadas de constituição físico-química bastante distintas: CROSTA SUPERIOR OU LITOSFERA Parte externa com espessura avaliada de cerca de 30 a 50km. A litosfera é onde ocorrem os fenômenos geológicos relacionados à dinâmica interna, como, por exemplo, os movimentos tectônicos, vulcânicos etc. Compõe-se de rochas que são definidas como agregados naturais formados por um, dois ou mais minerais. Nas regiões continentais, a litosfera é formada por duas zonas: a superior, denominada Sial, onde predominam as rochas ricas em silício e alumínio; e a zona inferior, na qual se supõe haver predominância de silicatos de magnésio e ferro, daí o nome de Sima. MANTO A camada seguinte apresenta espessura em torno de 2.900km. É formada principalmente pelo magma, uma mistura heterogênea e complexa de substâncias minerais no estado de fusão, contendo ainda gases de diversas naturezas e substâncias voláteis que escapam sob a forma de vapores. O resfriamento e endurecimento do magma inicia um ciclo de formação, destruição e transformação das rochas pela ação de diversos agentes. Entretanto, sob condições especiais de profundidade, temperatura e pressão, qualquer tipo de rocha pode voltar a um estado de fusão, fechando o ciclo. NÚCLEO Camada mais interna, constituída de níquel e ferro (Nife), principalmente. Está relacionado ao magnetismo da terra e possui temperaturas muito elevadas quando comparado às camadas superiores. Estrutura interna da Terra. MINERAIS Acabamos de estudar a estrutura da Terra. Vimos ainda que as rochas que formam nosso planeta Terra são geralmente formadas por dois ou mais minerais. MAS O QUE É UM MINERAL? A definição mais aceita de mineral é a de um corpo inorgânico homogêneo, com composição química aproximadamente definida e que pode ser encontrado na natureza. É uma substância de ocorrência natural, com estrutura caracterizada pelo arranjo particular e regular dos átomos e íons e com composição química que proporciona propriedades físicas fixas ou variáveis dentro de determinada faixa. Agora, conheça as propriedades principais do mineral: Forma: Tem a ver com o sólido geométrico definido pelas faces naturais do corpo mineral. Essas faces guardam entre si ângulos bem definidos. Por exemplo, repare a diferença entre as estruturas cristalinas de materiais constituídos somente de carbono: o grafite (à esquerda) e o diamante (à direita). Repare na diferença dos ângulos e das faces definidas. À esquerda, temos uma estrutura cristalina chamada de Hexagonal. Já à direita, temos uma estrutura cristalina chamada de Cúbica de Face Centrada. ESTRUTURA CRISTALINA DO GRAFITE. ESTRUTURA CRISTALINA DO DIAMANTE. Clivagem: Propriedade que um mineral tem de se dividir segundo planos paralelos. Trata-se de uma direção natural de fraqueza em que o mineral tende a se quebrar. Dureza: Resistência que o mineral oferece ao ser riscado. Considera-se um mineral mais duro aquele que, em contato com outro, risca-o ou corta-o. Tenacidade: Refere-se à resistência dos minerais a esforços. Segundo ela, o mineral pode ser maleável, flexível, elástico, frágil etc. Vejamos os minerais existentes na natureza: QUARTZO Quimicamente, é representado pela fórmula: , podendo ser encontrado, por exemplo, na areia, na ametista e na ágata. FELDSPATOS Podem ter cor clara, rosa, branca ou cinza, e são formadores de rochas como granito, mármore e gnaisse. FILOSSILICATOS Os principais filossilicatos são: as micas, as cloritas, os argilominerais e o talco. As micas, por exemplo, são importantes na formação do granito e do gnaisse. CALCITAS E DOLOMITAS Quimicamente, recebem o nome de carbonato de cálcio . São formadores do calcário e podem fazer parte da produção das cais: calcíticas e dolomíticas. ROCHAS Rocha é definido como um agregado natural de um, dois ou mais minerais, ou ainda de matéria orgânica, fazendo parte da crosta terrestre. A agregação dos minerais em sua formação obedece a leis físico-químicas presentes em processos formativos. O critério usado para a classificação das rochas é a sua origem ou o seu modo de formação, que pode ocorrer pelo resfriamento do magma, pela consolidação de depósitos sedimentares, SiO₂ (CaCO₃) javascript:void(0) javascript:void(0) javascript:void(0) javascript:void(0) pelo metamorfismo ou pela combinação de dois ou três desses mecanismos. Vamos conhecer cada um deles. MAGMATISMO O resfriamento e a consolidação do magma resultam em uma rocha chamada ígnea, magmática ou eruptiva. Se esse resfriamento acontecer dentro da crosta, tem-se o fenômeno da intrusão magmática, que forma as rochas magmáticas intrusivas. Nesse fenômeno, que é chamado de vulcanismo, o magma chega até a superfície e, ao entrar em contato com a atmosfera, perde materiais voláteis e passa a se chamar lava. MAGMA Mistura complexa em estado de fusão e com predominância de silicatos. Contém algumas substâncias voláteis, podendo ainda ser considerado rocha fundida. Magma emergindo para a crosta terrestre. Uma rocha assim formada é chamada de rocha magmática, e ela expressa as condições geológicas em que se formou por meio da sua textura, isto é, o tamanho e a disposição dos javascript:void(0) minerais que a constituem. Nas rochas extrusivas, os componentes minerais solidificam-se em pequenos cristais. Já nas rochas intrusivas esses componentes são bem mais granulares, solidificando-se em cristais de granulação de milímetros ou até mesmo centímetros. Vejamos alguns exemplos de rochas magmáticas: Basalto. Granito. CONSOLIDAÇÃO DE DEPÓSITOS SEDIMENTARES Qualquer rocha pode ser destruída pela ação do intemperismo e fornecer material para a formação de outras rochas. Após a exposição ao ar, à água ou a elementos químicos em solução na água e à variação de temperatura e de fatores erosivos, as rochas superficiais são reduzidas a fragmentos menores, que podem ser deslocados por agentes transportadores como o vento, o gelo e, mais frequentemente, a água. Em seguida, esse material será encontrado em uma bacia de sedimentação do globo terrestre, tais como as regiões mais baixas do continente, os fundos dos mares e estuários de rios, por exemplo, constituindo, assim, um sedimento estruturado em camadas ou leitos denominados estratos. Bacia contendo sedimentos. As rochas sedimentares resultam então da compactação e consolidação desses sedimentos sob elevadas pressões ou de sua cimentação por minerais. Elas se localizam na superfície da crosta terrestre, da qual representam uma pequena espessura. Por outro lado, essas rochas cobrem uma grande parte da superfície da terra, encontrando-se a grande maioria delas em meios aquosos de águas doces, salgadas e salobras. Vamos conhecer exemplos de rochas sedimentares: FOLHELHOS OU ARGILITOS, ARENITOS E SILTITOS Enquadram-sena categoria de rochas sedimentares originadas de fragmentos de rochas preexistentes. CALCÁRIOS Podem ser de origem orgânica ou química. Os calcários de origem orgânica resultam da acumulação de restos de conchas, corais etc. Já os de origem química decorrem da precipitação do carbonato de cálcio. Deve-se destacar a utilização dessa rocha na produção de cimento, pedra de construção, cal, além da produção de barrilha. Calcário. METAMORFISMO Qualquer tipo de rocha formada em superfície ou em subsuperfície pode ser soterrada por novas camadas mais recentes. Ela então sofrerá a influência de agentes de metamorfismo, tais como a ação do calor, as pressões tectônicas e as ações químicas, transformando-a a ponto de modificar sua estrutura e textura, bem como a formação de novos minerais ou a recristalização dos já existentes. Rocha metamórfica. As rochas formadas pelo metamorfismo são chamadas de metamórficas e são compostas por outros tipos de rocha, que podem ser tanto ígneas quanto sedimentares. Elas também são constituídas pela ação da temperatura e pressão, associadas à atividade química das soluções aquosas e dos gases que circulam nos vazios das rochas. As transformações minerais que ocorrem nos processos de metamorfismo dependem, em primeiro lugar, da composição da rocha original, da natureza, do tipo e, finalmente, do grau do metamorfismo. Sob as novas condições de pressão e temperatura haverá, como consequência, mudanças na estrutura cristalina da rocha, ou, então, graças à combinação química entre dois ou mais minerais, poderá ocorrer a formação de um novo mineral que terá estabilidade cristalina nessas novas condições. Agora, vamos conhecer as principais rochas metamórficas: Filitos e xistos: Resultam do metamorfismo de argilas, siltes ou suas misturas. São constituídos em grande parte por cristais de mica que, sob a ação da pressão, ficaram todos paralelamente orientados. Filitos. Xisto. Quartzito: É uma rocha derivada do metamorfismo do arenito, sendo o quartzo o mineral principal. Quartzito. Mármore: Provém do calcário ou da dolomita. Sua cor é bastante variável, podendo ser branca, rósea, esverdeada ou preta. Mármore. Gnaisse: Um grupo relativamente extenso de rochas metamórficas é designado por esse termo pedológico. Gnaisses são rochas de textura bem orientada, com uma composição mineralógica idêntica à do granito, contendo feldspato, quartzo, mica, anfibólio, granada etc. Gnaisse. PEDOLÓGICO Pedologia é o ramo da ciência que estuda identificação, formação, classificação e mapeamento dos solos. DA ROCHA AO SOLO Em uma definição sucinta, intemperismo é o termo usado para descrever o processo de decomposição por agentes atmosféricos e biológicos segundo as mais variadas formas de ação. Por outro lado, erosão é a remoção das rochas alteradas pela chuva, pelos rios, pelo vento e gelo para terrenos baixos ou oceanos. javascript:void(0) Podemos agrupar os mecanismos de ataque às rochas em dois grandes grupos: o intemperismo mecânico ou físico e o intemperismo químico. O intemperismo físico ocorre quando a rocha é reduzida a pedaços menores, por meio de sua fragmentação e desintegração e sem qualquer alteração química dos materiais que a compõem. Pode ser causado por variação da temperatura, pela cristalização de sais, pelo congelamento e por agentes físico-biológicos, agindo por um longo “período de tempo”. Vamos conhecer cada um deles: VARIAÇÃO DA TEMPERATURA: É causada por ciclos intermitentes de aquecimento diurno seguido de resfriamento noturno, gerando uma fadiga térmica desses minerais. Essa fadiga os leva a serem desagregados e reduzidos a pequenos fragmentos. CRISTALIZAÇÃO DE SAIS: Causada pela cristalização e expansão dos solos que se repetem em ciclos. CONGELAMENTO: É causado pelo congelamento da água no interior de fraturas, fendas ou diaclases de rochas, exercendo uma força expansível considerável nas paredes das fendas, alargando-as e pressionando as rochas até sua desagregação. AGENTES FÍSICO-BIOLÓGICOS: A pressão de crescimento das raízes vegetais, bem como as atividades de vários animais como minhocas, formigas e cupins, pode provocar a desagregação de uma rocha. O intemperismo químico se caracteriza pela intervenção de agentes que atacam a rocha, modificando sua constituição mineralógica ou química. O principal agente é a água pluvial, que penetra nos poros e nas descontinuidades (irregularidades) e reage com as rochas. A água da chuva contém dissolvidos os gases do ar mais importantes para o intemperismo químico: o oxigênio e o gás carbônico. Ao infiltrar-se no solo, a água dissolve e carrega substâncias orgânicas e inorgânicas, muitas vezes de natureza ácida, decompondo-o por ação dessas reações químicas. SOLOS Ao produto do intemperismo das rochas dá-se o nome de solo, e sua natureza depende principalmente da rocha, do clima, da cobertura vegetal, da topografia e do tempo de duração do processo de intemperização. Os produtos do intemperismo permanecem diretamente sobre a rocha da qual derivaram e, por isso, são denominados solos residuais. Conforme a zona de intensidade de intemperismo, os solos residuais são subdivididos em horizontes que se organizam da superfície para o fundo, com uma transição gradativa entre eles. Vamos conhecer essas subdivisões: SOLO RESIDUAL MADURO É aquele que perdeu toda a estrutura original da rocha-matriz e se tornou relativamente homogêneo. SAPRÓLITO Mantém a estrutura original da rocha-matriz, mas perdeu totalmente sua consistência. Os materiais formadores da rocha-matriz estão praticamente todos alterados. BLOCOS EM MATERIAL ALTERADO A transformação de rochas em solo progrediu ao longo de fraturas ou zonas de menor resistência, deixando relativamente intactos os blocos da rocha original, envolvidos por solo de alteração de rocha. Esses blocos ainda se comportam como rocha, apesar da diminuição de sua resistência. COMENTÁRIO Por outro lado, os solos transportados são oriundos da deposição, em determinado local, de detritos provenientes de outra área. Eles podem ser transportados pela gravidade, pela água fluvial, pelo vento ou até mesmo pelo gelo, sendo classificados respectivamente como: coluviões, aluviões, eólicos e glaciais. Vamos conhecer cada uma dessas classes: Solo da encosta (coluvião). COLUVIÕES: Nos denominados coluviões, o agente transportador é a ação da gravidade, deslocando solos residuais de níveis mais altos para os mais baixos de uma encosta. Área de inundação (aluvião). ALUVIÕES: Incluem depósitos de partículas muito finas (argilas e siltes), areia, pedregulhos e matacões transportados, essencialmente, pela água em grande quantidade. O agente transportador é a água fluvial. Dunas. SOLOS EÓLICOS: O agente transportador é o vento, cujos efeitos diretos podem ser classificados em destrutivos, transportadores e construtivos. Entretanto, o vento, por si só, é praticamente incapaz de produzir a destruição de uma rocha pela erosão. Portanto, os depósitos eólicos se caracterizam pela uniformidade dos grãos que os constituem. As dunas, por exemplo, são exemplos desses solos eólicos. Depósito glacial de sedimentos. GLACIAIS: São depósitos de materiais erodidos e transportados pelo gelo. Uma característica interessante dos depósitos glaciais é a quase total ausência de alteração química pelo intemperismo em seus componentes. VEM QUE EU TE EXPLICO! Rochas Solos Da rocha ao solo VERIFICANDO O APRENDIZADO MOVIMENTOS DE MASSA MÓDULO 2 Definir as características do movimento de massas INTRODUÇÃO AOS MOVIMENTOS DE MASSA São denominados movimentos de massa aqueles que envolvem uma massa ou um volume de solo ou rocha que se desloca em conjunto. Eles diferem da erosão por esta ser um fenômeno que ocorre grão a grão. O Brasil pode ser considerado suscetível aos movimentos de massa devido às nossas condições climáticas específicas, marcadas por verões de chuvasintensas em regiões de grandes maciços montanhosos. Isso pode provocar efeitos catastróficos, causando a instabilidade de encostas e de massas de terra. Esses movimentos são influenciados por atividades humanas. Entre elas, podemos citar: cortes em talude, aterros, depósitos de lixo, modificações na drenagem, desmatamentos, entre outras. Tudo isso pode ser agravado, ainda, quando o homem aumenta a vulnerabilidade de encostas, ocupando-as irregularmente sem infraestrutura adequada em áreas de relevo inclinado e íngreme. VOCÊ SABIA Quando lemos notícias a respeito de deslizamentos, escorregamentos, rupturas de taludes e quedas de barreiras, na verdade, estamos nos informando sobre os movimentos de massa, ou seja, movimentos de descida de solos e rochas sob o efeito da gravidade, e que geralmente são potencializados pela ação da água. PRINCIPAIS TIPOS DE MOVIMENTOS DE MASSA Considerando seus mecanismos específicos, os movimentos de massa podem ser classificados como rastejos, corridas ou escorregamentos. Vamos conhecer cada um desses tipos a seguir. RASTEJOS São movimentos lentos e contínuos (à base de cm/ano) de material de encostas, normalmente com limites indefinidos. Podem envolver grandes massas de solo sem que haja uma diferenciação significativa entre material em movimento e material estacionário na área em que ocorre o rastejo. Em geral, os rastejos consistem no movimento descendente, lento e contínuo da massa de solo de um talude. Correspondem a uma deformação de caráter plástico, cuja geometria não é bem delimitada e que também não apresenta o desenvolvimento de uma superfície definida de ruptura. Os rastejos afetam horizontes superficiais de solo, horizontes de transição solo/rocha e rochas alteradas e fraturadas em profundidades maiores. Eles podem causar danos significativos em taludes e encostas adjacentes a obras civis, podendo também causar problemas nas fundações de pilares de pontes, viadutos etc. Mas como podemos identificar um rastejo? Esses processos são identificados por meio de indícios indiretos em elementos artificiais ou naturais. Procuramos então pelos seguintes sinais que podem nos indicar que esteja havendo um rastejo: ÁRVORES INCLINADAS OU COM TRONCOS RECURVADOS. DESLOCAMENTO DE POSTES E CERCAS. TRINCAS E RUPTURAS EM ELEMENTOS RÍGIDOS, COMO MURETAS, MUROS, PAREDES. EIXOS DE ESTRADAS E FERROVIAS SOFRENDO INFLEXÕES NO ALINHAMENTO. DEFORMAÇÃO DE ELEMENTOS ESTRUTURAIS DE ROCHA OU SOLO. Pequena amostra dos sinais de rastejo. CORRIDAS Diferentemente dos rastejos, as corridas são formas de escoamentos com uma taxa na base de metros/hora, que têm caráter essencial e predominantemente hidrodinâmico, e são ocasionadas ou pela perda do atrito interno, ou pela destruição da estrutura em presença de excesso de água. Elas se caracterizam pelo grande volume de material que mobilizam e pelo extenso raio de alcance que possuem (até alguns quilômetros), resultando em um grande potencial destrutivo. As corridas podem se formar tanto pela desestruturação total do solo mobilizado pelos escorregamentos (corridas de origem primária) ou pela remobilização de detritos acumulados no leito e do material de escorregamento nas encostas (corridas de origem secundária). ATENÇÃO Corridas de massa estão geralmente associadas à evolução natural dos relevos montanhosos e de sua relação com a chuva. Entretanto, observe a ocupação de encostas ou de outras modificações do talude sem critérios técnicos adequados, pois elas podem antecipar e ampliar o efeito destrutivo das corridas. Conheça as seguintes corridas: CORRIDAS DE TERRA (EARTH FLOW) Geralmente são provocadas por encharcamento do solo por pesadas chuvas ou longos períodos de chuva de menor intensidade. Deslizamento de terra. CORRIDAS DE SILTE OU AREIA: São causadas por um colapso da estrutura do material associado a um acréscimo rápido, porém temporário, da pressão intersticial. Corrida de areia. CORRIDAS DE LAMA OU CORRIDAS DE MASSA (MUD FLOW) Constituem um exemplo de corridas de extrema fluidez e são geralmente produzidas pela ação da lavagem e remoção de solos por fluxos intensos de água durante chuvas fortes, enchentes e tempestades. Esse material superficial escoa pela encosta na forma de um material viscoso composto por lama e detritos rochosos. Esse tipo de movimento de massa se caracteriza por ter extenso raio de ação e alto poder destrutivo. Corridas de lama. Corridas de detritos ou avalanches de detritos (debris flow) representam uma das formas mais catastróficas de movimento de massa. São movimentos bruscos que se iniciam na forma de escorregamento normal, mas que se tornam acelerados devido à elevada inclinação da encosta onde ocorrem. Pode-se dizer o mesmo de sua extensão, que permite um pleno e crescente desenvolvimento do fenômeno. ESCORREGAMENTOS Os escorregamentos consistem no movimento rápido de massas de solo ou rocha, geralmente bem definidas quanto ao seu volume, cujo centro de gravidade se desloca para baixo e para fora de um talude (natural, de corte ou aterro). As condições essenciais para o escorregamento são a falta de estabilidade da frente das encostas e a existência de superfícies de deslizamento. Essas condições levam a movimentos rápidos e de curta duração, com velocidades de metros por hora a metros por segundo e com planos de ruptura bem definidos entre o material deslizado e o não movimentado. Trata-se então de um mecanismo bem diferente daquele que estudamos no rastejo, não somente na velocidade de deslocamento dos solos, mas, principalmente, pelo seu regime diferente. O escorregamento ocorre devido ao aumento das tensões atuantes ou à queda da resistência em períodos relativamente curtos (ou até mesmo à combinação desses mecanismos), levando os terrenos que constituem os taludes e as encostas naturais a rupturas. Sendo assim, vamos estudar os diferentes tipos de escorregamentos em função de sua geometria e da natureza do material ao qual trazem instabilidade. Escorregamentos rotacionais São aqueles que possuem superfície de ruptura curva, como mostrado na figura a seguir. É comum a ocorrência de uma série de rupturas combinadas e sucessivas. Os escorregamentos rotacionais estão associados a aterros, pacotes de solo ou depósitos mais espessos, além de rochas sedimentares ou cristalinas intensamente fraturadas. Escorregamento rotacional. O escorregamento rotacional é de talude quando a superfície de ruptura se desenvolve, toda ela, acima do sopé do talude. Por outro lado, o escorregamento rotacional é considerado de base quando a superfície de ruptura passa abaixo do sopé do talude. Nesses casos, a parte inferior do talude é soerguida. Escorregamentos translacionais Os escorregamentos translacionais, como os retratados na figura a seguir, são aqueles cuja superfície de ruptura é plana. Eles podem ser: 1. ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS DE ROCHA: Escorregamento de uma rocha. É o mesmo que uma rocha descer a encosta rolando. 2. ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS DE SOLO: É um escorregamento de terra. 3. ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS DE ROCHA E SOLO: Quando deslizam terra e rochas simultaneamente. 4. ESCORREGAMENTOS TRANSLACIONAIS REMONTANTES: Escorregamento devido à ruptura remontante, que é a ruptura do solo de uma encosta. Esses se desenvolvem em etapas sucessivas rumo à montante da encosta. Escorregamento translacional. Escorregamentos em cunha Os escorregamentos em cunha estão associados a maciços rochosos nos quais a existência de duas estruturas planares, ambas desfavoráveis à estabilidade, condiciona o deslocamento de um prisma ao longo do eixo de intersecção desses planos. Esses processos são mais javascript:void(0) javascript:void(0) javascript:void(0) javascript:void(0) comuns em taludes de corte ou em encostas que sofreram algum tipo de desconfinamento, natural ou antrópico (provocado pelo homem). SUBSIDÊNCIA E COLAPSOS São movimentos de massa caracterizados por afundamentorápido ou gradual do terreno devido ao colapso de cavidades, à redução da porosidade do solo ou à deformação de material argiloso, como mostrado na imagem a seguir. Colapsos de solo. Esses colapsos são potencialmente perigosos quanto mais rápido for o afundamento que ocorre no solo. Podemos, então, sintetizar os processos que estudamos neste quadro resumido que apresenta as características de seus movimentos, materiais e geometria. PROCESSOS CARACTERÍSTICAS DO MOVIMENTO, MATERIAL E GEOMETRIA Rastejo (creep) Vários planos de deslocamento (internos). Velocidades muito baixas (cm/ano) a baixas e decrescentes com a profundidade. Movimentos constantes, sazonais ou intermitentes. Solo, depósitos, rocha alterada/fraturada. Geometria indefinida. Escorregamentos (slides) Poucos planos de deslocamento (externos). Velocidades médias (m/h) a altas (m/s). Pequenos a grandes volumes de material. Geometria e materiais variáveis. Planares – solos pouco espessos, solos e rochas com um plano de fraqueza. Circulares – solos espessos homogêneos e rochas muito fraturadas. Em cunha – solos e rochas com dois planos de fraqueza. Corridas (flows) Muitas superfícies de deslocamento (internas e externas à massa em movimentação). Movimento semelhante ao de um líquido viscoso. Desenvolvimento ao longo das drenagens. Velocidades médias a altas. Mobilização de solo, rocha, detritos e água. Grandes volumes de material. Extenso raio de alcance, mesmo em áreas planas. Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal Quadro 1: Tabela de características dos processos de movimentos de massa, de acordo com AUGUSTO FILHO, 1992 apud OLIVEIRA; BRITO, 1998, p. 137 CAUSAS DOS MOVIMENTOS DE MASSA Agora, vamos estudar algumas causas que explicam por que os movimentos de massa ocorrem e provocam desastres importantes: ELEVAÇÃO DO NÍVEL PIEZOMÉTRICO EM TALUDES Durante ou após as chuvas, o nível freático ou piezométrico sobe, aumentando a pressão neutra no maciço onde está situado o talude de um corte ou aterro. Isso pode causar algumas situações. Em materiais porosos como aterros, solos e algumas rochas sedimentares, o volume de vazios por unidade de volume é relativamente grande, fazendo com que esse material possa absorver um volume considerável de água sem elevar muito o nível freático. Em materiais rochosos fraturados, a água se acumula nas fraturas, as quais, normalmente, não oferecem um volume grande por unidade de volume do maciço. Portanto, ao receber a água da chuva, esse maciço experimentará uma subida rápida do nível piezométrico. EFEITO DE OSCILAÇÕES TÉRMICAS Oscilações térmicas diárias ou sazonais provocam variações volumétricas em massas rochosas, podendo conduzir a destaque de blocos. O fenômeno atinge sua expressão máxima em condições climáticas com predominância do intemperismo físico sobre o químico. Da mesma forma, a variação diurna de temperatura é apontada como uma das principais causas no desencadeamento de processos de rastejo. javascript:void(0) PROCESSOS DE INTEMPERISMO O processo de intemperismo leva a um enfraquecimento gradual do meio rochoso pelo desenvolvimento de uma rede de microfraturas. No meio terroso, isso acontece pela remoção dos elementos solúveis de cimentação em solos ou rochas sedimentares. Esse enfraquecimento se traduz pela diminuição dos parâmetros de resistência, a saber, coesão e ângulo de atrito interno. MUDANÇAS NA GEOMETRIA DO SISTEMA Uma das causas mais comuns e óbvias no desencadeamento de condições de instabilidade consiste em modificar as condições geométricas da massa terrosa ou rochosa. EFEITOS DE VIBRAÇÕES Agentes como terremotos, o bater das ondas, explosões, tráfego pesado, cravação de estacas e operação de máquinas pesadas transmitem, invariavelmente, vibrações ao substrato. PIEZOMÉTRICO Designa a altura entre a superfície do terreno e um lençol freático. (Fonte: Dicionário Online de Português) COMO PREVENIR MOVIMENTOS DE MASSA EM SOLO As técnicas de melhoria de estabilidade de taludes para prevenir os movimentos de terra podem se dividir em três grupos básicos. 1º GRUPO O primeiro dos grupos é a mudança da geometria do talude, o que significa diminuir sua altura, reduzindo, portanto, o seu ângulo. Quando for possível implantar essa medida, ela se constituirá no meio mais barato de melhorar a estabilidade do talude. Essas atividades, que são denominadas retaludamento, são uma sequência de processos de terraplenagem por meio dos quais se alteram os taludes originalmente existentes com o objetivo de estabilizá-los. Podem ser aplicados tanto a um talude específico que se encontra em algum trecho de rodovia, quanto na alteração completa do perfil de uma encosta, que pode estar em corte ou aterro. RETALUDAMENTO Tipo de contenção simples que utiliza o solo como principal material. Corte é o escavamento de um terreno natural para se alcançar uma cota desejada para a execução de uma obra. Aterro é o depósito de materiais no terreno para se atingir uma cota desejada para a execução de uma obra. A maior vantagem que a mudança de geometria do talude tem sobre outros métodos é que seus efeitos são permanentes, pois a melhora na estabilidade é atingida por uma utilização mais efetiva das propriedades inerentes ao maciço e pelas mudanças permanentes no sistema de forças atuantes no talude. 2º GRUPO O segundo grupo é aquele que envolve a drenagem de água subterrânea dos taludes. É certo que essa drenagem sempre melhorará sua estabilidade, mas também é necessário se perguntar o quanto de incremento real que se pode conseguir com isso e qual será o custo do javascript:void(0) sistema. A forma mais simples e barata de controle de água subterrânea consiste em minimizar a quantidade de água que se infiltra no topo e na face do maciço. 3º GRUPO O terceiro grupo é aquele que envolve a contenção artificial ou a proteção superficial no talude. O incremento de estabilidade de um talude rochoso por reforço artificial é, em geral, economicamente viável apenas em taludes relativamente pequenos ou em blocos de dimensões reduzidas. A seguir, vamos conhecer as obras de contenção mais comuns, sendo elas realizadas com materiais naturais e/ou materiais artificiais. Grupos Subgrupos Exemplos de obras Obras sem estrutura de contenção Retaludamento Cortes Aterro compactado Proteção superficial com materiais naturais Gramíneas Grama armada com geossintético Vegetação arbórea Proteção superficial com materiais artificiais Geomanta e gramíneas Geocélula e solo compactado Tela argamassada Alvenaria armada Obras com estrutura de contenção Muro de arrimo Solo cimento Pedra rachão Concreto armado ou ciclópico Gabião-caixa Solo-pneu Atenção! Para visualização completa da tabela utilize a rolagem horizontal Quadro: Obras de estabilização de encostas com divisão em grupos e subgrupos. Adaptado de CUNHA, 1991, p. 234. VEM QUE EU TE EXPLICO! Rastejos Corridas Escorregamentos VERIFICANDO O APRENDIZADO MÓDULO 3 Reconhecer as características do movimento de elementos rochosos e dos desastres que decorrem dos movimentos de rochas e solos MOVIMENTOS DE ELEMENTOS ROCHOSOS MOVIMENTOS DE ROCHAS Acabamos de estudar sobre os movimentos de massas que envolvem basicamente solos. Porém, tão destrutivos quanto eles, há os movimentos de elementos rochosos, ou pior, elementos que misturam rochas e solos. Neste módulo veremos em que os movimentos de massas e de elementos rochosos se parecem e em que esses movimentos se diferem. Em seguida, conheceremos um pouco mais sobre os desastres que podem surgir daí. MOVIMENTOS DE ELEMENTOS ROCHOSOS Os processos de movimentos de blocos rochosos consistem nos deslocamentos de blocos de rocha pelo efeito da gravidade, podendo ser classificados como os seguintes tipos: Rastejos: À semelhança dos demais movimentos de massas, os rastejos podem mobilizar qualquer tipo de material, seja ele solo, rocha ou misturados dois. É o tipo de movimento menos evidente, mas de extrema importância porque afeta grandes áreas, principalmente aquelas com declividades médias a altas ou com argilas expansivas. Da mesma forma, os rastejos que possuem elementos rochosos podem também causar danos significativos em taludes e encostas adjacentes a obras civis, podendo também causar problemas nas fundações de pilares de pontes, viadutos etc. Deslizamentos ou escorregamentos: São movimentos de misturas de solo e rocha que ocorrem em superfícies de ruptura. Quando a superfície de ruptura é curvada no sentido superior (em forma de colher) com movimento rotatório em materiais superficiais homogêneos, o movimento de massa é classificado como deslizamento rotacional. Já quando o escorregamento ocorre em uma superfície relativamente plana e associada a solos mais rasos, é classificado como deslizamento translacional, exatamente como visto no módulo anterior. Tombamentos: É classificado como tombamento quando um bloco rochoso sofre um movimento de rotação frontal para fora do talude. Esse fenômeno é condicionado pela presença de estruturas geológicas no maciço rochoso, como ilustrado na figura a seguir. RASTEJO javascript:void(0) javascript:void(0) javascript:void(0) Pequena amostra dos sinais de rastejo. ESCORREGAMENTO ROTACIONAL Deslizamento ou escorregamento rotacional. ESCORREGAMENTO TRANSLACIONAL Deslizamento ou escorregamento translacional. Tombamentos. Rolamentos: São movimentos de blocos rochosos ao longo de encostas que geralmente ocorrem devido aos descalçamentos (perda de apoio do solo). Quedas: São movimentos em queda livre de fragmentos rochosos (de volumes variáveis) a partir de afloramentos verticais e salientes em queda livre ou pelo salto e rolamento, como podemos verificar na figura a seguir. As quedas ocorrem ao longo de planos inclinados com declividades muito altas, sem a presença de uma superfície de deslizamento. Esses movimentos apresentam velocidades muito altas, da ordem de metros por segundo. Queda de blocos: Envolve materiais rochosos de volume e litologia diversos, que se destacam de taludes ou encostas íngremes e se deslocam em movimentos tipo queda livre. Uma queda de blocos é assim definida por uma ação de queda livre a partir de uma elevação, com ausência de superfície de movimentação. A queda pode ser combinada com outros movimentos, tais como saltos, rotação dos blocos e ações de impacto no substrato, disso resultando uma fragmentação e uma diminuição de dimensão com o progresso da movimentação. Queda de blocos. Queda de detritos: Trata-se de uma classe de importância menor. Essa queda está classificada entre a queda de blocos e os escorregamentos propriamente ditos. Pode ser definida como sendo a queda relativamente livre de massas reduzidas de fragmentos terrosos ou rochosos, inconsolidados ou pouco consolidados, em movimentos de pequena magnitude. Alguns materiais, quando expostos, dão início a um processo desagregativo superficial, proporcionando a formação contínua de um conjunto de pequenas partículas ou grânulos (0,5 a 2cm) que se desprendem continuamente, acumulando-se ao pé do talude (queda de detritos). Rolamento de blocos: Corresponde ao movimento de blocos rochosos ao longo de superfícies inclinadas. Geralmente, esses blocos se encontram parcialmente imersos em matriz terrosa, destacando-se dos taludes e das encostas por perda de apoio. Desplacamento: Consiste no desprendimento de lascas ou placas de rocha que se formam a partir de estruturas (xistosidade, acamamento etc.) devido às variações térmicas ou por alívio de tensão. O desprendimento pode se dar em queda livre ou por deslizamento ao longo de uma superfície inclinada. Em síntese, temos as seguintes características principais das quedas: SEM PLANOS DE DESLOCAMENTO. MOVIMENTOS TIPO QUEDA LIVRE OU EM PLANO INCLINADO. VELOCIDADES MUITO ALTAS (VÁRIOS M/S). MATERIAL ROCHOSO. PEQUENOS E MÉDIOS VOLUMES. GEOMETRIA VARIÁVEL: LASCAS, PLACAS, BLOCOS ETC. ROLAMENTO DE MATACÃO. TOMBAMENTO. DESASTRES NATURAIS E MOVIMENTOS DE MASSA Vamos conhecer os tipos de desastres naturais: TEMPESTADES São precipitações intensas de água na forma de chuvas, neve ou granizo, ou ainda tempestades de areia ou de raios. Em geral, elas têm poder destrutivo, são as principais causadoras do movimento de massa e causam inundações que também podem ocasionar deslizamento de massa em forma de lama, provocando o que conhecemos por avalanche. TERREMOTOS (SISMOS) E MAREMOTOS (TSUNAMIS) São os abalos sísmicos geralmente provocados por movimentação de placas tectônicas, mas eles também podem ser causados por erupções vulcânicas e deslocamento de gases no interior da Terra. FURACÕES, CICLONES E TUFÕES São ventos circulares com velocidade acima de 108km/h. Possuem um amplo poder destrutivo e podem causar grande movimentação de massa, tanto terrestre quanto marítima. Seca: Causa a alta redução da umidade, ressecando o solo e fragilizando-o, o que propicia a movimentação de massa. Erupções vulcânicas: São movimentações de massa por meio do magma. Devido à sua temperatura, o magma destrói a vegetação, a vida animal e até as comunidades. Mas é a partir dele que temos a formação de rochas magmáticas (como já pudemos estudar anteriormente). Quando existe um desastre natural a partir de um movimento de massa, é importante analisarmos tanto o agente (ou seja, quem ou o que atuou para que isso acontecesse) quanto a causa (o porquê de o movimento ter ocorrido). EXEMPLO O agente água influencia na estabilidade de várias maneiras. Entre elas temos o encharcamento, a saturação, o aumento do intemperismo etc. Os agentes naturais podem ser classificados em três origens diferentes. São elas: GEOLÓGICA GEOMORFOLÓGICA HIDROLÓGICA GEOLÓGICA Refere-se às rochas e aos solos, levando em conta, portanto, o tipo e a estrutura da rocha, o estado de alteração, a direção das camadas, o grau de fraturamento etc. GEOMORFOLÓGICA Refere-se ao relevo da encosta e à sua forma, comprimento, orientação etc. HIDROLÓGICA Clima, volume e intensidade das precipitações, dinâmica da água no solo etc. No Brasil, o que tem se percebido nas últimas décadas é a aceleração dos movimentos de massa, podendo se discernir dois grandes fatores intensificadores. O primeiro deles é a intensidade das variáveis e origens do meio físico, englobando as três origens já citadas anteriormente: pluviosidade, declividade e formato da encosta, além da orientação da vertente e as características pedológicas e geológicas que são determinantes nesse tipo de processo. O segundo grande fator é a intervenção do homem no solo e nas encostas sem levar em consideração o ambiente natural e o equilíbrio entre a geologia, a morfologia e a hidrologia que foi conseguido ao longo do tempo. Conheça os fatores decorrentes da atividade humana: Alterações na rede de drenagem e no uso e na ocupação do solo. Eliminação da cobertura vegetal. Cortes para abertura de novas estradas. Construção de muros. Taludes mal dimensionados. Lançamento de lixo. Ocupação desordenada de encostas, desmatadas para a construção de casas. Dessa forma, movimentos de massa no âmbito das cidades brasileiras devem ser considerados e caracterizados como um problema governamental, o qual se espera que todas as esferas de governo possam compreender, estudar e agir sobre. Quanto às causas técnicas dos movimentos de massa, elas podem ser internas ou externas. Causas internas São consideradas causas internas quando ocorre o colapso sem que haja mudança nas condições geométricas da encosta, ou quando ele resulta na diminuição da resistência interna do material. Como exemplo, podemos citar os efeitos das oscilações térmicas e/ou a diminuição da resistência dos solos e das rochas. Causas externas As causas são externas quando os agentes provocam um aumento das tensões de cisalhamento sem que haja diminuição da resistência do material. Como exemplo,temos o aumento da inclinação das encostas e a deposição de material na sua parte superior. VEM QUE EU TE EXPLICO! Movimentos de elementos rochosos Os desastres naturais e os movimentos de massa VERIFICANDO O APRENDIZADO CONCLUSÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Neste conteúdo, estudamos os solos, as rochas e os denominados movimentos gravitacionais, assuntos muito importantes para a compreensão da influência da geologia na engenharia civil. Para isso, conhecemos a formação do planeta Terra, os minerais e sua constituição, bem como os mecanismos de formação das rochas e dos solos. Estudamos o magmatismo, o metamorfismo, o depósito de sedimentos e, em seguida, as características dos movimentos de massas. Destacamos também as características dos movimentos de elementos rochosos, que guardam muitas semelhanças com os movimentos de massa. Vimos ainda os fenômenos de tombamento, escorregamento e quedas de materiais rochosos. Por fim, deve-se pensar muito nas ações do homem sobre a natureza e, principalmente, sua relação com os movimentos de massa e de elementos rochosos, além das perigosas consequências que podem surgir para a sociedade como um todo a partir dessa relação. Assim, é imperativo pensar em uma convivência harmoniosa entre o homem e o meio ambiente, de modo a evitar que catástrofes aconteçam e vidas sejam perdidas. PODCAST Agora, o especialista Giuseppe Miceli Junior encerra o conteúdo falando sobre os principais tópicos abordados. AVALIAÇÃO DO TEMA: REFERÊNCIAS CENTRO NACIONAL DE MONITORAMENTO E ALERTAS DE DESASTRES NATURAIS (CEMADEN). Movimento de Massa. Consultado na internet em: 21 jul. 2021. CHIOSSI, N. J. Geologia de engenharia. 3. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2013. CUNHA, M. A. (coord.) Ocupação de encostas. São Paulo: Instituto de Pesquisas Tecnológicas, 1991. LIMA, M. J. C. P. Prospecção geotécnica do subsolo. 1. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1979. MACIEL FILHO, C. L. Introdução à geologia de engenharia. Universidade Federal de Santa Maria. UFSM, 1997. OLIVEIRA, A. M. S.; BRITO, S. N. A. Geologia de Engenharia. 1. ed., 7ª reimpressão. São Paulo: Oficina de Textos, 1998. EXPLORE+ Você conhece o Cemaden? É o Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais, vinculado ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações, que tem como missão principal disseminar conhecimentos científico-tecnológicos e realizar o monitoramento e a emissão de alertas de desastres geo-hidrológicos. Ele foi criado em 2011, após o desastre na Região Serrana do Rio de Janeiro, e é uma excelente fonte de informações sobre os movimentos de massa e a ciência de como mitigar seus efeitos! Portanto, acesse o site do Cemaden para conhecer um pouco mais sobre os assuntos estudados neste conteúdo. CONTEUDISTA Giuseppe Miceli Junior
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