APLICAÇÃO DE ESTUDOS GEOTÉCNICOS EM ESTABILIDADE DE TALUDES NA INSTALAÇÃO DE DUTOS DE GÁS SUBTERRÂNEOS

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Revista Técnico-Científica do CREA-PR - ISSN 2358-5420 - 4ª edição - junho de 2016 - página 1 de 10 
APLICAÇÃO DE ESTUDOS GEOTÉCNICOS EM ESTABILIDADE DE 
TALUDES NA INSTALAÇÃO DE DUTOS DE GÁS SUBTERRÂNEOS 
 
Julio Cézar de Almeida 
Engenheiro Mecânico, D. Sc/COMPAGAS/UFPR 
 
Fernando Augusto Birck 
Engenheiro Civil/COMPAGAS 
 
Eduardo Dell’Avanzi 
Engenheiro Civil, Ph. D./UFPR/EGEL 
 
Roberto Dalledone Machado 
Engenheiro Civil, D. Eng./UFPR 
 
Resumo: Contenção de encostas e estabilização de taludes é uma atividade essencial em 
Engenharia que garante a preservação de muitos empreendimentos e evita acidentes 
muitas vezes catastróficos. Maiores cuidados são necessários em taludes próximos ou por 
onde estão instaladas redes de óleo e gás. Pequenos movimentos do maciço ou até a sua 
ruptura podem produzir vazamentos do material transportado, com grandes possibilidades 
de danos materiais, ao meio ambiente e até com riscos de explosões. O presente artigo 
trata de caso real de contenção de um talude localizado na BR-277, entre os municípios de 
Curitiba e Campo Largo, no Estado do Paraná, Brasil, por onde passava uma linha de 
abastecimento da Companhia Paranaense de Gás Natural – COMPAGAS. Após apresentar 
sinais de ruptura, foram feitos estudos considerando cenários distintos de saturação do solo, 
de forma a verificar o fator de segurança contra o deslizamento em função das obras de 
implantação de dutos subterrâneos. 
 
Palavras chave: gás natural, dutos subterrâneos, engenharia geotécnica, estabilidade de 
taludes. 
 
Abstract: Slope containment and stability are essential engineering activities that guarantee 
the preservation of structures and often avoids catastrophic accidents. Special care is 
 
 
 
 
 
 
 
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necessary on slopes near underground oil and gas infrastructures. Slight movements of the 
landmass or even its rupture may cause leakages of the transported material, with potential 
property and environment damages and even explosion risks. The present article deals with 
a case study regarding the containment of a slope near BR-277, near the cities of Curitiba 
and Campo Largo, state of Paraná, Brazil, in which a buried natural gas pipeline from 
COMPAGAS was present. After showing signs of rupture, studies were conducted 
considering distinct soil saturation sceneries in order to verify the safety factor against 
landslide due to the construction works of the buried pipelines. 
 
Keywords: natural gas, buried pipelines, geotechnical engineering, slope stability. 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Nos últimos anos, em função da necessidade de novas matrizes energéticas, 
especialmente para atendimento a atividade industrial, o mercado do Gás Natural no Brasil 
vem apresentando um crescimento expressivo (ZANETTE; ALMEIDA; MACIESKI, 2014), 
gerando grande demanda de expansão da rede instalada por parte das distribuidoras no 
país. Especificamente para o caso do Paraná, que possui sua rede de distribuição de Gás 
Natural (RDGN) concentrada na região de Curitiba em função dos city-gates (pontos de 
recebimento), essa expansão envolve a instalação de ramais de grande extensão para 
atendimento a municípios do interior do Estado, partindo da capital. 
Novas redes de grande porte são projetadas ao longo das rodovias, utilizando-se da 
faixa de domínio das mesmas. Como consequência, muitas das instalações estão 
localizadas, de forma recorrente, em trechos de corte ou aterros rodoviários. Tais situações 
têm sido abordadas de forma bem específica durante a elaboração dos projetos executivos, 
uma vez que a instalação de dutos por abertura convencional de valas em pés ou cristas de 
taludes é considerada uma situação não-ideal, geralmente exigindo a substituição do 
método construtivo convencional pela execução através de método não destrutivo 
(perfuração direcional). 
Sendo assim, como forma de exemplificar as dificuldades envolvidas na instalação 
subterrânea de Gás Natural em trechos próximos a pés ou cristas de taludes, o presente 
artigo apresenta um estudo realizado em 2011 referente ao deslizamento de massa de solo 
ocorrido na BR-277, próximo ao município de Campo Largo, um mês após o término das 
obras de instalação dos dutos de Gás Natural da COMPAGAS. 
 
 
 
 
 
 
 
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2. DESCRIÇÃO DO PROBLEMA 
 
O caso apresentado neste artigo é relativo a uma movimentação de massa de solo de 
um talude às margens da Rodovia BR 277, próximo ao município de Campo Largo, no 
Paraná. Como a acomodação do talude foi observada após a instalação de gasoduto em 
vala aberta e posterior reaterro, levantou-se a hipótese de influência da obra de instalação 
do duto na estabilidade do talude. A Figura 1 ilustra o local do estudo, com a identificação 
da região de análise e a caracterização da bacia hidrográfica do local. 
 
 
Figura 1 – Vista geral da região de análise (Dell’Avanzi et al., 2011). 
 
Para dirimir tais dúvidas foram realizados estudos técnicos que envolveram visitas ao 
local, extração de amostras, caracterização geotécnica do terreno, levantamento das 
condições hidrológicas, e análise do fluxo hidráulico e de estabilidade do talude através das 
modelagens computacionais por meio do Método dos Elementos Finitos. 
Os trabalhos iniciaram-se com visitas a campo pelo corpo técnico envolvido no estudo, 
com o intuito de efetuar um levantamento e mapeamento geológico-geotécnico das 
condições do local, assim como definir os ensaios de caracterização do solo e a localização 
dos pontos de extração de corpos de prova necessários para a correta modelagem do 
Bacia de contribuição 
Região de recarga 
Região de descarga 
Drenagens naturais 
Tubulação de drenagem 
Talude instabilizado 
 
 
 
 
 
 
 
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aterro. Optou-se pela utilização de 2 ensaios SPT (Standard Penetration Test) extraídos da 
crista do aterro próximo do acostamento da rodovia e do local onde havia ocorrido o 
deslizamento de massa de solo, além de duas sondagens a trado manual realizadas no pé 
do talude, próximas ao local de implantação da rede de distribuição de gás natural. 
Ensaios realizados em dois blocos indeformáveis extraídos do local confirmaram um solo 
do tipo silte argilo-arenoso marrom avermelhado localizado na cota de fundo da encosta, e 
do tipo silte-argiloso avermelhado na crista do talude. Foram realizados ensaios de 
cisalhamento direto em ambas as amostras de solo, nas condições de umidade natural e 
inundada conforme previsto na NBR 11682/09, resultando em envoltórias de resistência não 
saturadas e inundadas. Além dos referidos ensaios, foram realizadas também análises de 
sucção, curvas de retenção de umidade, compressibilidade e condutividade hidráulica. 
 
Ensaios laboratoriais permitiram uma caracterização detalhada das propriedades do solo 
no local, conforme Tabela 1, gerando parâmetros para a modelagem numérica do maciço e 
simulação do fluxo de água no interior da massa do aterro. 
 
Parâmetro Solo 
Amostra 1 Amostra 2 
γnat Peso específico natural 18 kN/m3 17,5 kN/m3 
wnat Umidade natural 40% 34% 
γd Peso específico seco 13 kN/m3 13 kN/m3 
G Peso específico relativo dos 
grãos 
2,72 g/cm3 2,65 g/cm3 
eo Índice de vazios 1,15 1,02 
γsat Peso específico saturado 18,5 kN/m3 18 kN/m3 
Tabela 1 – Parâmetros geotécnicos das duas amostras de solo indeformado. 
 
Concomitantemente aos ensaios geotécnicos, realizou-se também uma análise 
detalhada do histórico pluviométrico da região. A investigação foi motivada pelo fato de que, 
durante a visita em campo, detectou-se que as manilhas de drenagem e a estrutura de 
transposição de águas do talvegue instaladas sob o aterro encontravam-se obstruídas,conforme observado na Figura 2. Essa condição influencia de forma significativa a 
estabilidade do talude, uma vez que, se os drenos não estiverem em plenas condições de 
funcionamento, o curso de água da bacia localizada a montante do aterro deixa de ser um 
caminho apropriado para escoamento, forçando a água armazenada a percolar através do 
 
 
 
 
 
 
 
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solo. Assim, num cenário de chuvas intensas e prolongadas, o solo poderá apresentar uma 
indesejável condição de supersaturação. 
 
 
Figura 2 – Obstrução no sistema de drenagem do aterro rodoviário 
 
O estudo pluviométrico foi realizado através da obtenção de dados a partir da estação 
pluviométrica de Curitiba (2549006) operada pelo INMET, calibrada pela média histórica da 
Colônia Dom Pedro (2549080), operada pela SUDERHSA. 
 
As informações pluviométricas obtidas permitiram um detalhamento do perfil de chuvas 
na região durante o período estudado. Foram realizadas análises do índice de precipitação 
para os meses de dezembro de 2010 a fevereiro de 2011, assim como comparativos com 
séries históricas e precipitação acumulada ao longo dos referidos meses. A Figura 3 
apresenta o histórico de precipitação total no mês de fevereiro entre os anos de 1985 e 
2011. Observa-se que o mês de fevereiro de 2011 foi o que apresentou o maior índice 
pluviométrico dos últimos vinte e seis anos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Figura 3 – Histórico de precipitações para o mês de fevereiro de 1985 a 2011 
(Dell’Avanzi et al., 2011). 
 
 Pelo levantamento realizado, constatou-se que o regime de precipitação em 2011 foi 
superior à média ao longo dos últimos anos, inclusive com maiores valores de pico. As 
chuvas intensas e prolongadas dos meses anteriores combinadas com picos de precipitação 
do mês de fevereiro daquele ano, combinados com a ineficiência do sistema de drenagem 
local, foram os fatores que contribuíram para a saturação e a desestabilização da massa de 
solo na face do aterro. 
 
3. MODELAGEM NUMÉRICA COMPUTACIONAL 
 
Após a obtenção de todas as informações de campo e o processamento dos dados 
obtidos com os ensaios laboratoriais, realizou-se a modelagem computacional do aterro 
através do Método dos Elementos Finitos para análise da estabilidade do talude. Desse 
modo, foram avaliados cenários distintos, envolvendo diferentes condições de saturação, 
sobrecarga de tráfego e a presença ou não de vala para a instalação dos dutos 
subterrâneos da COMPAGAS. Para cada situação, foram determinados os fatores de 
segurança (FS) contra o deslizamento, observando-se os limites estabelecidos por normas. 
 
 
 
 
 
 
 
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A estabilidade global do talude foi avaliada através de análises acopladas de fluxo 
saturado-não saturado conjuntamente às análises de estabilidade de encostas, utilizando-se 
dos parâmetros obtidos nos ensaios laboratoriais. Para a análise da rede de fluxo hidráulico 
dentro da massa do aterro aplicou-se a clássica Equação de Richards (1931) em um modelo 
bi-dimensional pelo método dos elementos finitos. Para a avaliação da estabilidade do 
talude, utilizou-se o modelo de equilíbrio limite de Morgenstern e Price (1965), que considera 
superfícies de ruptura em formato qualquer. 
 
As simulações foram realizadas a partir de um modelo do perfil transversal do local de 
estudo, considerando as informações obtidas a partir de levantamento topográfico já 
previamente executado pela COMPAGAS, e com todas as informações obtidas durante a 
etapa de sondagens. A Figura 4a ilustra os resultados da modelagem da seção transversal 
do talude com a superfície de ruptura destacada em verde. A Figura 4b apresenta os 
resultados da análise de fluxo hidráulico no interior da massa do aterro, indicando também 
as superfícies de infiltração e o sentido de percolação das partículas de água. 
 
 
1.210
Aterro CompactadoName: Aterro silto-argiloso compactado 
Model: Mohr-Coulomb 
Unit Weight: 18 kN/m³
Cohesion: 11.3 kPa
Phi: 27.2 °
Phi-B: 0 °
Name: Solo Natural Silto Arenoso 
Model: Mohr-Coulomb 
Unit Weight: 17.5 kN/m³
Cohesion: 6.3 kPa
Phi: 29 °
Phi-B: 0 °
Name: Solo Compactado 
Model: Mohr-Coulomb 
Unit Weight: 17 kN/m³
Cohesion: 0 kPa
Phi: 27 °
Phi-B: 0 °
Análise da estabilidade da seção 52
Distancia (m)
-15 -13 -11 -9 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85
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Figura 4a – Modelagem da seção transversal e superfície de ruptura (Dell’Avanzi et al., 
2011). 
 
 
 
 
 
 
 
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Aterro CompactadoName: Aterro silto-argiloso compactado 
Model: Saturated / Unsaturated 
K-Function: Mualen van Genuchten Aterro compactado 
Vol. WC. Function: CRUS Aterro compactado 
K-Ratio: 1 
K-Direction: 0 °
Initial PWP: 0 kPa
Name: Solo Natural Silto Arenoso 
Model: Saturated / Unsaturated 
K-Function: Mualen van Genuchten Solo Natural Silto- Arenoso 
Vol. WC. Function: CRUS Solo Natural 
K-Ratio: 1 
K-Direction: 0 °
Initial PWP: 0 kPa
Name: Solo Compactado 
Model: Saturated / Unsaturated 
K-Function: Mualen van Genuchten Aterro compactado 
Vol. WC. Function: CRUS Aterro compactado 
K-Ratio: 1 
K-Direction: 0 °
Initial PWP: 0 kPa
Análise de fluxo permanente do perfil estaca 52 - talude - instabilizado BR 277 Rodonorte - Cenário de Estiagem Prolongada
Distancia (m)
-15 -13 -11 -9 -7 -5 -3 -1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 57 59 61 63 65 67 69 71 73 75 77 79 81 83 85
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Figura 4b – Análise de fluxo hidráulico (Dell’Avanzi et al., 2011). 
 
Seis distintos cenários foram analisados. As situações de análise e os respectivos 
Fatores de Segurança estão representados na Tabela 2. Para a análise perante aos critérios 
definidos por norma, considerou-se o fator de segurança desejado correspondente a 1,5, 
adequado a uma situação de alto risco contra perda de vidas humanas e médio risco contra 
danos materiais e ambientais, conforme definido na NBR 11682/09. 
 
Cenário Condição de obra Fator de Segurança 
1 Estiagem Talude original 1,235 
2 Chuvas moderadas Talude original 1,007 
3 Estiagem Vala aberta 1,127 
4 Chuvas moderadas Vala aberta Ruptura 
5 Estiagem Reaterro – duto instalado 1,210 
6 Chuvas moderadas Reaterro – duto instalado 1,009 
Tabela 2 – Resultados dos cenários analisados quanto a estabilidade do talude. 
 
4. RESULTADOS 
Os resultados demonstram que, considerando a presença constante de pessoas ou de 
veículos nas imediações do mesmo, o talude sempre apresentou umFator de Segurança 
(FS) abaixo do preconizado pela NBR 11682/09, independente da instalação dos dutos ou 
da abertura de valas, mesmo nas condições de estiagem (cenário 1 – FS = 1,235). Para o 
 
 
 
 
 
 
 
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caso de chuvas moderadas, o talude original (2) apresenta um FS de 1,007, indicando um 
estado de equilíbrio limite com ruptura eminente. Para a situação de estiagem com a vala 
aberta (3), apesar de ter apresentado um FS abaixo do recomendado pela norma, manteve-
se acima do limite de ruptura e próximo da condição original da encosta no cenário de 
estiagem. O cenário de ruptura (4) não ocorreu durante a execução, uma vez que os dutos 
foram instalados com sucesso, sem observação de movimentação de solo durante os 
serviços. 
Observa-se ainda que a situação final do talude, após a instalação dos dutos e o 
respectivo reaterro da vala (cenário 5), o FS apresentou uma variação ínfima e muito 
próxima da condição original, com uma variação de apenas 2%. Uma condição semelhante 
pode ser observada no cenário de chuvas moderadas (6), onde a magnitude do Fator de 
Segurança manteve-se próxima do cenário com o talude original. 
 
5. CONCLUSÃO 
A partir do estudo realizado, pode-se concluir que o maciço avaliado sempre apresentou 
condição de segurança abaixo do recomendando pela NBR 11.682/09. 
Ainda, conforme demonstrado na análise acoplada de fluxo e estabilidade, numa 
condição de chuvas prolongadas, o talude original poderia atingir uma situação de equilíbrio 
limite independentemente ou não da instalação dos dutos da COMPAGAS. Essa condição 
torna-se mais evidente ao se considerar a obstrução praticamente total do sistema de 
drenagem, ocasionando um aumento nas pressões de água no interior do aterro rodoviário. 
De forma geral, conclui-se que, neste caso, a instalação dos dutos subterrâneos não 
contribuiu significativamente para o incidente do deslizamento de massa de solo. A 
experiência demonstra a importância de estudos semelhantes a este em diversas situações 
de instalação de dutos próximos a taludes ou de rodovias, minimizando assim o risco de 
acidentes e evitando conflitos entre diferentes concessionárias no que tange a 
responsabilização de eventuais danos causados por deslizamentos de encostas. 
 
6. REFERÊNCIAS 
1. ABNT, NBR 11.682/09. Estabilidade de Encostas. Rio de Janeiro, 2009 
2. ABNT, NBR 12.712. Projeto de Sistemas de Transmissão e Distribuição de Gás 
Combustível. Rio de Janeiro, 2002. 
 
 
 
 
 
 
 
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3. DELL’AVANZI E.; MACHADO, E. D.; QUEVEDO, J. R. S.; GUIZELINI, A. P. 
Avaliação dos Fatores Indutores da Instabilidade do Talude Lateral do Aterro 
do km 106+95 da Rodovia BR-277 sentido Interior – Capital. EGEL 
ENGENHARIA GEOTÉCNICA, RT-212/11, Curitiba, 2011. 
4. MORGENSTEIN, N.R.; price, V.E. The analysis of the stability of general slip 
surfaces. 1965. 
5. RICHARDS, L. A. Capillary conduction of liquids in porous mediums. 1931. 
6. ZANETTE, L. A.; ALMEIDA, J. C.; MACIESKI, G. C. Desenvolvimento de 
metodologia para comparação entre as técnicas de trepanação e bloqueio em 
carga com a convencional em redes de distribuição de gás natural em aço 
carbono. Rio de Janeiro, IBP1367/14, 2014.