Aula mecanica dos solos II

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Aula 1 – Taludes e Movimentos de Massa
CIV 247 – OBRAS DE TERRA – Prof. Romero César Gomes
Aula 1
� 1.1 Introdução.� 1.1 Introdução.
� 1.2 Fatores Predisponentes e Causas dos Movimentos
de Massa.
� 1.3 Tipos de Movimentos de Massa.
� 1.4 Métodos de Equilíbrio Limite.
1.1 Introdução
talude natural
� chama-se talude a qualquer superfície que
delimita uma massa de solo, rocha ou outro
material qualquer (minério, escória, lixo, etc)
talude artificial
(talude de corte)
talude natural
(encosta)
Talude de pilha de minério �
Introdução
� Talude de cava de mineração
� Talude natural (encosta)
- presença de diferentes materiais, maior
complexidade geológica, maior heterogeneidade
e anisotropia
Introdução
Talude artificial (barragem de terra) �
- presença de materiais pré-selecionados, controle
dos procedimentos construtivos
talude de montante
talude de jusante
q = 12 kPa
� Parâmetros Geométricos de um Talude:
Introdução
H = 15, 2 m
18,8 kN/m3
Inclinação (α): α = 45°
Extensão da base (L): L = 15,2m
Altura (H): H = 15,2m
Declividade (H/L): H/L = 100%
L
• perfil do talude: variação das declividades ao longo da altura do talude
retilíneo: declividade constante
côncavo: declividade crescente
convexo: declividade decrescente
Introdução
Sob condições específicas, uma porção do material de um talude pode deslocar-se em relação ao
maciço restante, desencadeando um processo genericamente denominado de movimento de massa.,
ao longo de uma dada superfície chamada superfície de ruptura.
superfície potencial de ruptura
Solução geotécnica Obra de estabilização do talude
Um dado talude está submetido basicamente a dois tipos de forças:
• forças instabilizantes (comumente forças gravitacionais e/ou de percolação) que induzem o
movimento de massa ao longo da superfície de ruptura;
• forças resistentes que se opõem a ação do movimento de massa, em função da mobilização da
resistência ao cisalhamento do material.
Analisar a estabilidade de um talude consiste em se correlacionar este sistema de forças mobilizadas ao
longo de uma determinada superfície de ruptura (geometria variável).
circular: materiais homogêneos não circular: materiais não homogêneos
(i) não presença de uma descontinuidade em profundidade:
Introdução
circular: materiais homogêneos não circular: materiais não homogêneos
translacional: descontinuidade 
pouco profunda
(ii) presença de uma descontinuidade em profundidade:
composta: descontinuidade profunda
1.2 Fatores Predisponentes e Causas dos MM
- geometria do talude;
- condicionantes geológico - geotécnicos;
- presença ou não de vegetação;
- posição do NA no terreno;
- condições climáticas locais;
- ocupação urbana, etc
� Fatores Predisponentes:
- ocupação urbana, etc
- externas: aumento das solicitações atuantes 
- internas: diminuição da resistência do solo 
� Causas dos movimentos de massa:
• alteração da geometria
Fatores Predisponentes e Causas dos MM
corte no pé do talude
aterro
• alteração da geometria
• colocação de sobrecarga
• infiltração de água
• desmatamento e poluição ambiental
Fatores Predisponentes e Causas dos MM
Fatores de Influência da Água Intersticial:
- aumento do peso específico do solo pela retenção parcial das águas de 
infiltração;
- desenvolvimento de poropressões no terreno, com conseqüente redução - desenvolvimento de poropressões no terreno, com conseqüente redução 
das tensões efetivas;
- eliminação das tensões capilares mobilizadas entre as partículas do solo;
- perda da cimentação existente entre as partículas de solo;
- introdução de uma força de percolação na direção do fluxo, que tende a 
arrastar as partículas do solo.
Fatores Predisponentes e Causas dos MM
1.3 Tipos de Movimentos de Massa
1. Rastejos
Tipos de Movimentos de Massa
Tipos de Movimentos de Massa - Rastejos
Tipos de Movimentos de Massa - Escorregamentos
Tipos de Movimentos de Massa - Escorregamentos
Tipos de Movimentos de Massa - Escorregamentos
Tipos de Movimentos de Massa - Escorregamentos
Tipos de Movimentos de Massa – Quedas/Tombamentos
Tipos de Movimentos de Massa – Quedas/Tombamentos
Tipos de Movimentos de Massa – Corridas de Massa
Tipos de Movimentos de Massa – Corridas de Massa
Processos Correlatos – Erosões do Talude
Processos Correlatos – Erosões do Talude
Processos Correlatos – Evolução das Voçorocas
Processos Correlatos – Erosões do Talude
Avaliação quantitativa da estabilidade global de um dado talude, em função dos seus fatores
predisponentes e à ação dos agentes externos e internos de instabilização, por meio de dois
procedimentos básicos:
(i) Métodos probabilísticos: análise quantitativa expressa sob a forma de uma probabilidade ou risco de
ruptura;
(ii) Métodos determinísticos: análise quantitativa expressa sob a forma de um coeficiente ou fator de
segurança (FS), que pode ser estabelecido com base em:
� Problema Básico
1.4 - Métodos de Equilíbrio Limite
segurança (FS), que pode ser estabelecido com base em:
∑
∑
=
antesinstabiliz
sresistente
F
F
FS• equilíbrio de forças:
∑
∑
=
antesinstabiliz
sresistente
M
M
FS• equilíbrio de momentos:
mmobilizada
disponível
τ
σtgcFS φ
τ
τ +
==• resistência ao cisalhamento:






=
=
+=+=∴
FS
tg
 tg
FS
c
c 
tgc
FS
tg
FS
c
τ
m
m
mmm φφ
φφ
(i) a superfície de ruptura é pré-definida e de geometria qualquer;
���� Hipóteses Básicas
Métodos de Equilíbrio Limite
A análise da estabilidade de taludes é feita comumente por métodos determinísticos, avaliando-se
as condições de equilíbrio da massa de solo num estado de ruptura iminente (equilíbrio limite)
(i) a superfície de ruptura é pré-definida e de geometria qualquer;
(ii) o talude encontra-se em condição de ruptura iminente (estado de 
equilíbrio limite);
(iii) validade do critério de ruptura (comumente Mohr-Coulomb) ao 
longo de toda a superfície de ruptura considerada;
(iv) FS é constante ao longo de toda a superfície de ruptura considerada
A análise é feita comumente a duas dimensões (análise 2-D), considerando-se a seção mais crítica
do talude (p. ex.: a seção de altura máxima) e desconsiderando-se os efeitos de confinamento
lateral (análise 3-D).
Métodos de Equilíbrio Limite
� Análises em Termos de Tensões Totais
- geração de excesso de poropressões no solo devido a um carregamento rápido (variações
das cargas sensivelmente maiores que as taxas de dissipação das poropressões induzidas
no solo (análises de curto prazo, tipicamente final de construção ou pós-escavação)
- condições de carregamento de difícil quantificação das poropressões induzidas no solo
( )0sτ uu == φ
Métodos de Equilíbrio Limite
� Análises em Termos de Tensões Efetivas
-não geração de excesso de poropressões no solo devido a um carregamento aplicado
(análises de longo prazo)
- condições de carregamento que permitem uma previsão consistente das poropressões
induzidas no solo
( )0sτ uu == φ
'tgσ'c'τ φ+=
� Em geral, aplicam-se ambas as análises, adotando-se sempre a condição mais crítica para 
o problema analisado.
• aterro construído sobre camada de solo mole
(argila saturada)
• hipótese simplificada: variação linear de cargas
(variação linear das tensões de cisalhamento τ no
ponto P do solo com as cargas aplicadas)
• acréscimo inicial do excesso das poropressões
Métodos de Equilíbrio Limite
• acréscimo inicial do excesso das poropressões
com o carregamento (até o tempo t1 no final da
construção do aterro) e redução posterior com o
adensamento do solo (que ocorre até um dado
tempo t2 muito após a aplicação do carregamento)• para t < t1 : condições não drenadas (curto prazo)
e τ = su (resistência não drenada ao cisalhamento);
para para t > t1 : condições drenadas (longo prazo)
e τ = c’+σ’tgφ.
• variação de FS do aterro ao longo do tempo,
dado por:
Condição crítica: final da construção do aterro
b) (fig. solodoτscisalhantetensões
d) (fig. solodoτaresistênciFS
m
f
=
Métodos de Equilíbrio Limite
� Tensões Totais x Tensões Efetivas
1. Método geral: as condições de equilíbrio são aplicadas a toda a
massa de solo potencialmente instável, admitida como se comportando
como um corpo rígido;
���� Métodos de Análise
Métodos de Equilíbrio Limite
2. Método das Fatias: a massa de solo potencialmente instável é
subdividida em fatias (comumente verticais) e as condições de
equilíbrio são aplicadas a cada fatia isoladamente;
3. Método das Cunhas: a massa de solo potencialmente instável é
subdividida em zonas ou cunhas de solo e as condições de equilíbrio
são aplicadas a cada zona de solo isoladamente.
Métodos de Equilíbrio Limite
1
3
2