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UNIVERSIDADE WUTIVI Faculdade de Engenharias, Arquitectura e Planeamento Físico Curso: Engenharia de Minas Cadeira: Mecânica Aplicada Ano: 4º Laboral TEMA: Talude Discentes: Arcénio Artur Munguambe Aloísio Euclides Gimo Élson Jeremias Mário Majate Joseph Eugeny Zitha Pedro Lazaro Comé Docente: _______________ Boane, Maio de 2018 i Índice Índice de figuras ............................................................................................................................. iv 1. Introdução ................................................................................................................................. 1 1.1. Objectivos ......................................................................................................................... 1 1.1.1. Gerais ......................................................................................................................... 1 1.1.2. Específicos ................................................................................................................. 1 1.1. Metodologia .................................................................................................................. 2 1.2. Definições ...................................................................................................................... 2 2. Talude ....................................................................................................................................... 3 2.1. Fatores geológicos e ambientais formadores de encostas ................................................. 4 2.1.1. Geológicos ................................................................................................................. 4 2.1.2. Ambientais ................................................................................................................. 5 2.2. Taludes artificias na mineração ........................................................................................ 5 2.2.1. EQUIPAMENTO ...................................................................................................... 6 2.2.2. Desenvolvimento e manutenção de Acessos ............................................................. 6 2.2.3. Confecção e manutenção de leiras de segurança ....................................................... 6 2.2.4. Drenagens .................................................................................................................. 7 2.2.5. Sistemas de esgotos (nas minas a céu aberto) ........................................................... 8 2.2.6. Infra-estruturas em minas a ceu aberto .................................................................... 11 2.2.6.1. Processo de Aproveitamento ou exploração ........................................................ 11 2.2.6.1.1. Estrutura em solo reforçado ............................................................................. 12 2.2.6.1.2. Muro de Gravidade Para Compactação de Aterros .......................................... 12 2.2.7. Deposição de minério .............................................................................................. 13 2.3. Instabilidade de talude .................................................................................................... 14 2.3.1. Factores Influentes ................................................................................................... 14 ii 2.3.2. Principais ações instabilizadoras ................................................................................. 15 2.3.2.1. Erosão .................................................................................................................. 15 2.3.2.2. Escorregamento devido à inclinação: .................................................................. 15 2.3.2.3. Escorregamento por descontinuidades ................................................................. 16 2.3.2.4. Escorregamentos por percolação de água ............................................................ 17 2.3.2.5. Escorregamento em aterro ................................................................................... 17 2.3.2.6. Escorregamentos em massas coluviais ................................................................ 17 2.3.2.7. Queda e rolamento de blocos ............................................................................... 18 2.4. Estabilidade de taludes .................................................................................................... 18 2.4.1. Factores que Influenciam a estabilidade de Talude ................................................. 18 2.4.2. Factores Desencadeastes .......................................................................................... 19 2.4.3. Obras mais convenientes de estabilização ............................................................... 19 2.4.3.1. Proteção superficial .............................................................................................. 19 2.4.3.3. Solo Reforçado..................................................................................................... 19 2.4.1.3. Aterro compactado ............................................................................................... 19 2.4.1.4. Terra Armada ....................................................................................................... 19 2.4.1.5. Geossintéticos ...................................................................................................... 20 2.4.3.4. Cortina Atirantada ................................................................................................ 20 2.4.3.5. Solo Grampeado (ou Pregado) ............................................................................. 20 2.6.1.5. Muros de Arrimo.................................................................................................. 21 2.3.1.6. Gabiões ................................................................................................................ 22 2.3.1.7. Crib-walls ............................................................................................................. 22 2.3.1.8. Solo ensacado....................................................................................................... 22 2.3.1.9. Retaludamento ..................................................................................................... 23 2.3.1.10. Estabilização de blocos ........................................................................................ 24 iii 2.4. Influência da vegetação ................................................................................................... 24 2.4.1. Pontos Positivos ....................................................................................................... 24 2.4.2. É fundamental também ressaltar os pontos negativos das plantas: ......................... 24 2.5. Impactos das ruturas de taludes podem causar: .............................................................. 25 3. Conclusão ............................................................................................................................... 26 Referência Bibliográfica ................................................................................................................ 27 iv Índice de figuras Figure 1. Grand Canyon, EUA – Talude Natural. (fonte: Google) ................................................. 3 Figure 2. Mina - Talude Artificial (fonte: Google) .........................................................................3 Figure 3. Composicao de um talude (Fonte: Dyminski) ................................................................. 4 Figure 4. força da água que corre superficialmente e produz a erosão do terreno (fonte Google) . 5 Figure 5. Confeição e manutenção das leiras de segurança (fonte: Google) .................................. 7 Figure 6. drenos em taludes usando gabiões e taludes de um canal(Fonte: Google) ...................... 8 Figure 7. Planta esquemática do isolamento exterior de uma pedreira (Fonte: Google) ................. 9 Figure 8. Representação esquemática dos poços de bombeamento (exterior e interior) na cava com seu respectivo sistema de drenagem superficial ( fonte: Google) ......................................... 10 Figure 9. Representação esquemática do sistema poços de bombeamento e drenos (fonte: Google) ....................................................................................................................................................... 11 Figure 10. Solos reforçados (fonte: Google) ................................................................................. 12 Figure 11. Contrucao de Murro de Graviadade. ............................................................................ 13 Figure 12. deposição de entulho em FORMA TRAPEZOIDAL(fonte: Google) ........................ 14 Figure 13. padrões para talude (fonte: Google) ............................................................................. 15 Figure 14. Escorregamento superficial .......................................................................................... 16 Figure 15. Diferença de estabilidade no mesmo vale .................................................................... 16 Figure 16. casas e arvores afundando por percolação de água. ..................................................... 17 Figure 17. Escorregamento em terreno .......................................................................................... 17 Figure 18. rochas armadilhadas(fonte: Google) ............................................................................ 18 Figure 19. 2.4.1.5. Solo Grampeado (ou Pregado)(fonte: Google). .............................................. 21 Figure 20. Murro de arrimo(Fonte: google) .................................................................................. 21 Figure 21. 2.3.1.7. Crib-walls (Fonte: Google) ............................................................................. 22 Figure 22. Solo ensacado (Fonte: Google). ................................................................................... 23 Figure 23. área degrada Figure 24.Area degradada apos o retaludamento .................................. 23 1 1. Introdução O presente trabalho em como tema em foco, estabilidade de taludes. Como exemplo dessas aplicações, podemos citar engenharia de minas, as obras de construção e recuperação de rodovias. Visando assegurar as condições de conforto, segurança e economia na construção de uma rodovia, além das condicionantes geométricas de traçado, é imprescindível proceder às investigações de natureza geológica e geotécnica da região a atravessar, as quais constituem os fundamentos dos estudos de drenagem e de estabilidade dos cortes e túneis, aterros e seus terrenos de suporte, fundações de obras de arte e dimensionamento dos pavimentos. O dicionário livre de geociências define talude como um termo mais aplicado em estudos geotécnicos, sendo sinônimo de vertente no caso de talude natural e apresenta ainda a definição de talude artificial, como aquele feito pelo homem, podendo ser devido à remoção de material, neste caso é chamado de talude de corte; ou acúmulo de material, chamado de talude de aterro. 1.1. Objectivos 1.1.1. Gerais _ Abordar sobre Talude em geral. 1.1.2. Específicos _ Conceituar Talude; _ Diferenciar taludes Naturais e artificiais; _ Identificar os factores formadores de encostas; _ Demostrar com são feitas Taludes artificias na mineração; _ Identificar Principais ações instabilizadoras; _ Identificar Obras mais convenientes de estabilização. 2 1.1. Metodologia Para a prossecução dos objectivos acima mencionados foi elaborado um plano de estudo consistindo nas seguintes fases nomeadamente: fase da Revisão Bibliográfica e a fase do Trabalho de Gabinete. Estas fases consistiram na obtenção de informações através de documentos em formato electrónico do tipo PDF, Artigos científicos, Brochuras, e informações da internet referentes ao tema em estudo. 1.2. Definições Cortes Segmentos da rodovia em que a implantação requer escavação do terreno natural, ao longo do eixo e no interior dos limites das seções de projeto (“Off sets”) que definem o corpo estradal, o qual corresponde à faixa terraplanada. Material de 1ª categoria Solos em geral residuais, sedimentares seixos e ou outros facilmente escavados segundo as operações de escavação, com emprego de equipamentos com baixa potência de corte. 3.10 Material de 2ª categoria Compreende os solos de resistência ao desmonte mecânico inferior a rocha mãe não alterada, cujo corte deve ser realizado conforme a combinação de processos de equipamentos de baixa potência a média potência a uso de baixa carga de explosivos. Incluem nessa categoria blocos de rocha em volume inferior a 2 m³, matacos e entre outros. Material de 3ª categoria Materiais que oferecem resistência ao desmonte mecânico, similar a rocha mãe não alterada, cujo corte deve ser realizado conforme a combinação de processos de equipamentos de baixa potência a alta potência ao corte e emprego contínuo de explosivos. Terra planagem Terra planagem é a movimentação de quantidades de solo com o objetivo de atender a um projeto topográfico. Ela utiliza procedimentos de limpeza para escavação do solo, rochas ou associações desse tipo. 3 2. Talude Os taludes ou as encostas naturais são definidos como superfícies inclinadas de maciços terrosos, rochosos ou mistos (solo e rocha), originados de processos geológicos e geomorfológicos diversos, podendo apresentar modificações antrópicas, tais como cortes, desmatamentos, introdução de cargas, etc. (De acordo com Filho e Virgili (1998, p. 243) Os taludes naturais são comumente conhecidos como encostas e sua denominação feita através de estudos geotécnicos. Formados há muitos milhões de anos e encontrados principalmente nas encostas de montanhas. Figure 1. Grand Canyon, EUA – Talude Natural. (fonte: Google) Já os taludes artificiais são os declives de aterros diversos construídos pelo homem, onde as ações humanas alteram as paisagens primeiras, atuando sobre os fatores ambientais, modificando a vegetação, alterando topografias, podendo inclusive alterar o clima da região. Figure 2. Mina - Talude Artificial (fonte: Google) 4 Um talude é uma superfície inclinada do solo que limita um platô. Os taludes também são chamados de encostas, rampas ou morros, podem ser naturais ou construídos artificialmente pelo homem. Talude é “toda e qualquer superfície inclinada que limita um maciço de terra, rocha ou de ambas, distinguindo igualmente talude natural (encostas ou vertentes) e artificial (cortes e aterros) ”. (Carmignani e Fiori (2009)) Figure 3. Composicao de um talude (Fonte: Dyminski) 2.1. Fatores geológicos e ambientais formadores de encostas As encostas são formadas por um manto de material decomposto ou manto de intemperismo sobre uma superfície rochosa. Em algumas situações entre o manto de intemperismo e o substrato rochoso há um limite gradativo. Os fatores naturais podem atuar isolados ou em conjunto duranteo processo de formação de um talude natural respondendo pela estrutura característica destes maciços. Podemos classificar esses fatores em dois grupos: Geológicos e ambientais. 2.1.1. Geológicos Litologia, estruturação e geomorfologia: São responsáveis pela constituição química, organização e modelagem do relevo terrestre; à ação deles, soma-se a dos fatores ambientais. Assim, a litologia, com os constituintes dos diversos tipos de rocha, a estruturação dos maciços – através dos processos tectônicos, de dobras, de falhamento, etc., e a geomorfologia – tratando da tendência evolutiva dos relevos. 5 2.1.2. Ambientais Clima, topografia e vegetação: Não devem ser considerados isoladamente dos fatores geológicos, e tem como principal agente a erosão, influenciada pelo clima, topografia e vegetação. Figure 4. força da água que corre superficialmente e produz a erosão do terreno (fonte Google) Na figura acima a força S é a força da água que corre superficialmente e produz a erosão do terreno e em alguns casos a voçoroca. A força E é a força denominada EMPUXO e ela empurra uma parte do terreno para fora do talude, causando desastres. A força N é a força da água que percola (anda) dentro do maciço do talude. A força da água arrasta as partículas finas da terra deixando no lugar vazios que irão produzir o adensamento do terreno. Forma-se lama dentro do talude e este desliza sobre essa lâmina de lama. 2.2. Taludes artificias na mineração Infraestrutura de mina é a actividades de apoio às operações de mina Para que as actividades de lavra e beneficiamento tenham o êxito operacional. vários parâmetros relacionados à infraestrutura de mina devem ser implantados de modo a permitir satisfatoriamente o progresso das atividades, a fim de que estas atendam a produtividade almejada. A infraestrutura de mina é de suma importância para a lavra e está diretamente relacionado com o método selecionado, por meio dela é possível 6 que se tenha conhecimento dos processos relacionados ao desenvolvimento mineiro e de como esses estão corroborando para com as melhorias do plano estratégico da empresa . 2.2.1. EQUIPAMENTO As escavações de corte devem ser executadas mediante a utilização racional de equipamento adequado, que possibilite a execução dos serviços sob condições específicas. Antes do início dos serviços, todo equipamento deve ser examinado e aprovado pela fiscalização da Arteris. O equipamento básico para a execução de cortes em geral em solos de 1ª, 2ª e 3ª categoria, compreende as seguintes unidades: a) Tratores de esteira equipados com lâminas; b) Escavadores conjugados com transportadores diversos; c) Caminhão basculante; d) Motoniveladoras pesadas equipadas com escarificador; e) Tratores empurradores (“pushers”); f) Perfuratrizes pneumáticas ou elétricas; g) Explosivos e detonadores; h) Retroescavadeiras e escavadeiras. 2.2.2. Desenvolvimento e manutenção de Acessos Os acessos são os principais meios de ligar as várias frentes de lavra. Os acessos principais são utilizados para escoamento de minério. Assim, são construídos de modo que fiquem acima do nível dos depósitos, a fim de facilitar a drenagem dos mesmos. Estes acessos são confeccionados, para garantir o máximo desempenho dos caminhões de transporte e possuem uma largura padrão na ordem de 16 m. 2.2.3. Confecção e manutenção de leiras de segurança As leiras de segurança são implantadas durante e após a conclusão dos acessos. Elas visam dar maior segurança para todos os equipamentos que irão trafegá-los, além de evitar que a água de porções superiores transborde para os acessos permitindo a segurança de equipamentos e pessoas. 7 Figure 5. Confeição e manutenção das leiras de segurança (fonte: Google) 2.2.4. Drenagens As drenagens são confeccionadas durante e após o desenvolvimento dos acessos. Os canais de drenagem são desobstruídos rotineiramente de modo a permitir a passagem e direcionamento da água para os sump’s ou gabiões. 8 Figure 6. drenos em taludes usando gabiões e taludes de um canal(Fonte: Google) 2.2.5. Sistemas de esgotos (nas minas a céu aberto) A presença de água nas explorações causa problemas ao nível da produção, estabilidade de taludes, segurança, controle de poluição e por conseguinte no custo de exploração. A realização das operações de esgoto tem como objectivo a combinação dos seguintes aspectos: _ Melhorar a estabilidade dos taludes; (desmoronamento) _ Melhorar as condições de trabalho; (frente de extracção) _ Proteger a qualidade da água e dos aquíferos. (não contaminação das águas dos rios tanto como dos lenções freáticos) 9 sistemas de esgoto (drenagem) usados em minas a céu aberto: _ Valas de drenagem na zona envolvente à área de exploração; _ Valas de drenagem nos patamares e fundo da exploração; _ Furos subhorizontais para drenagem das águas subterrâneas do interior do talude; _ Poços verticais realizados na área envolvente à exploração; _ Poços verticais realizados nas bancadas ou no fundo da exploração; _ Combinação dos sistemas anteriores; Sistemas de Isolamento Constituem em impedir o fluxo de água para o interior das cavidades, e são compostos essencialmente, por valas, diques e tubagens. O objectivo destes elementos é conduzir a água pelo exterior da mina, descarregando-as no ponto de menor cota. Para tal, definem-se valas de cintura para escoamento, limitadas internamente por diques de material impermeável, impedindo o galgamento pelas águas em situações extremas de escorrência. Figure 7. Planta esquemática do isolamento exterior de uma pedreira (Fonte: Google) Poços de bombeamento Os poços de bombeamento podem ser localizados dentro e fora do perímetro da cava da mina. 10 Quando projetados circundando as paredes da cava, estes trabalham como barreiras externas para evitar a entrada de fluxo de água ao interior da cava ou para aproveitar situações de evidentes gradientes hidráulicos. Dependendo dos requerimentos, os poços perfurados são base da cava ou desde as bermas dos taludes, com profundidades entre 20 a 400m. Os diâmetros perfurados dependem da profundidade e da capacidade prevista, podendo variar entre 350 a 1200 mm. Figure 8. Representação esquemática dos poços de bombeamento (exterior e interior) na cava com seu respectivo sistema de drenagem superficial ( fonte: Google) Drenos horizontais Furos subhorizontais Drenos horizontais são particularmente usados para despressurizar taludes, mas a sua efetividade depende muito da sua condutividade hidráulica que está sendo adicionada. Os drenos são especialmente efetivos por reduzir as cargas de fluxo acumulados em períodos de fortes precipitações que causa grandes infiltrações de fluxo nos taludes (Cornforth, 2005). Em rochas uma quantia significante de fluxo ocorre como um resultado da permeabilidade secundária através de juntas abertas, falhas ou outras descontinuidades. 11 Portanto, estes drenos horizontais são furados em bermas em direção dos taludes da cava onde há ou já houve ocorrência de fluxo de águas, seja devido a precipitações ou infiltrações de águas. O comprimento dos drenos horizontais pode alcançar comprimentos de 150m e diâmetros pequenos (150 a 300 mm) perfurados dentro dos taludes a uma orientação de aproximadamente 5 graus a partir da horizontal. Essa inclinação permite que os furos tenham livre drenagem e estejam predominantemente em gravidade. As principais vantagens deste sistema são a rapidez de execução, o relativo baixo custo de instalação,o consumo de energia nulo, pois a drenagem faz-se por gravidade, o baixo custo de manutenção e a longa durabilidade e flexibilidade. A principal limitação no uso do referido sistema é o facto de só poder ser economicamente efectuado apenas depois da escavação estar realizada, e não antes desta. Figure 9. Representação esquemática do sistema poços de bombeamento e drenos (fonte: Google) 2.2.6. Infra-estruturas em minas a ceu aberto 2.2.6.1.Processo de Aproveitamento ou exploração Por processo de aproveitamento entende-se todas as operações posteriores a remoção do material extraído até chegar ao concentrado do mineral. 12 Esta etapa pode requerer processos de britagem, granulação, moagem, classificação e concentração. Nestas etapas as soluções oferecidas referem-se aos muros e estruturas de contenção, taludes reforçados. 2.2.6.1.1. Estrutura em solo reforçado As estruturas de solo reforçado tornam-se uma alternativa eficiente para a construção de aterros e murros de contenção. No entanto, o seu uso é limitado pelas especificações técnicas, que recomendam apenas materiais granulares, por apresentarem alta resistência e capacidade de livre drenagem. Figure 10. Solos reforçados (fonte: Google) 2.2.6.1.2. Muro de Gravidade Para Compactação de Aterros Muros de Gravidade ou muros de peso são estruturas corridas que se opõem aos empuxos horizontais pelo peso próprio. Geralmente, são utilizadas para conter desníveis pequenos ou médios, inferiores a cerca de 5m. Os muros de gravidade podem ser construídos de pedra ou concreto (simples ou armado), gabiões ou ainda, pneus usados (GERSCOVICH, 2010). Dependem da geometria e do peso próprio para sua estabilidade. Um muro de peso deve ser construído com a largura suficiente para evitar o surgimento de tensões de tração em 13 seu interior. Estas tensões seriam provocadas pela ação instabilizante do empuxo do solo, com tendência ao deslizamento da base e ao tombamento do muro (MARANGON, 2006). Figure 11. Contrucao de Murro de Graviadade. 2.2.7. Deposição de minério A deposição de entulhos mineiros na superfície, decorre durante o processo de lavra e de beneficiamento de material de extração. Considera-se sistema de diposição de minério e estéril como uma estrutura projetada e implantada para acumular materiais, em caráter temporário ou definitivo, dispostos de modo planejado e controlado em condições de estabilidade geotécnica e protegidos de ações erosivas ou como uma estrutura de engenharia para contenção e deposição de material originados lavra e de beneficiamento de minérios. Os entulhos de mineração são dispostos à superfície do terreno, em locais pré-selecionados e onde não exista minério em subsuperfície. A disposição dos entulhos de minérios a céu aberto na superfície ocorre tanto como de minas subterrâneas. Os entulhos podem ser: pilhas de minérios sólidos; deposições em forma de lamas; deposição em tambóres ou condutos; 14 Figure 12. deposição de entulho em FORMA TRAPEZOIDAL(fonte: Google) 2.3. Instabilidade de talude A instabilidade de um talude, de uma forma simples, é determinada pelo conjunto de forças que interagem entre si neste sistema, associadas aos seus diversos componentes. Estas dividem-se fundamentalmente em dois tipos diferentes – as forças ativas e as forças de resistência. Forças ativas consistem nas forças que efectivamente promovem o movimento do talude e dos seus constituintes, sendo a mais comum destas a força gravifica ou peso dos elementos constituintes do talude ou ainda de outros que se situem neste, tais como rochas, habitações, indíviduos, cargas, etc. Forças de resistência consistem em forças que são contrárias ao movimento, como é o caso das forças de atrito e cisalhamento. 2.3.1. Factores Influentes Multiplos são os fatores influentes na instabilidade de taludes que afetam toda a dinâmica de forças e interações do sistema. Estes podem ser agregados na sua grande parte enquanto factores Pereira et al. 2008, Keller 2012) sugerem que os fatores considerados como mais contributivos para a instabilidade de um talude são os seguintes: Composição geológica; Morfologia; Clima; Vegetação; Água; 15 Tempo; Atividade Antrópica. 2.3.2. Principais ações instabilizadoras 2.3.2.1. Erosão Pode ocorrer em talude de corte e aterro, sendo em sulcos ou diferenciadas, também de forma longitudinal ao longo da plataforma; podem ocorrer de forma localizada e associada a obras de drenagem (conhecidas como ravinas e voçorocas) e internas em aterros (também conhecidas como piping). 2.3.2.2. Escorregamento devido à inclinação: Estes escorregamentos ocorrem sempre que a inclinação do talude excede aquela imposta pela resistência ao cisalhamento do maciço e nas condições de presença de água. A prática tem indicado, para taludes de corte de até 8m de altura, constituídos por solos, a inclinação de 1V: 1H como a mais generalizável. Os padrões (inclinações estabelecidas empiricamente, como referência inicial) usuais indicam as inclinações associadas aos gabaritos estabelecidos nos triângulos retângulos mostrados a seguir: Figure 13. padrões para talude (fonte: Google) 16 Estes gabaritos são freqüentemente usados na prática da Engenharia, porém, para um grande número de casos de taludes não se obtém a sua estabilidade com estas inclinações, sendo necessário a realização de uma análise da estabilidade e estudo para o uso concomitante de outra técnica. 2.3.2.3.Escorregamento por descontinuidades O contato solo-rocha constitui, em geral, uma zona de transição entre esses materiais. Quando ocorre um contraste de resistência acentuado entre eles, com inclinação forte e, principalmente, na presença de água, a zona de contato pode condicionar a instabilidade do talude. Ou seja, não há uma ligação forte entre o solo com a rocha, ocasionando o escorregamento. Figure 14. Escorregamento superficial As descontinuidades geológicas, presentes nos maciços rochosos e em solos de alteração, constituem também planos ao longo dos quais pode haver escorregamento, desde que a orientação desses planos seja em sentido à rodovia. Figure 15. Diferença de estabilidade no mesmo vale 17 2.3.2.4. Escorregamentos por percolação de água Os escorregamentos, devidos à percolação d’ água são ocorrências que se registram durante períodos de chuva quando há elevação do nível do lençol freático ou, apenas, por saturação das camadas superficiais de solo. Figure 16. casas e arvores afundando por percolação de água. 2.3.2.5.Escorregamento em aterro O material solto tende a escorregar e, se não houver tratamento, poderá evoluir por erosão. Figure 17. Escorregamento em terreno 2.3.2.6.Escorregamentos em massas coluviais Massas coluviais constituem corpos em condições de estabilidade tão precárias que pequenos cortes, e mesmo pequenos aterros, são suficientes para aumentar os movimentos de rastejo, cujas 18 velocidades são ainda mais aceleradas, quando saturados, na época das chuvas. Como por exemplo, a Lixeira de Hulene, que ocasionou vários mortos no ano de 2018. 2.3.2.7. Queda e rolamento de blocos A queda e rolamento de blocos é freqüente em cortes em rocha, onde o fraturamento do maciço é desfavorável à estabilidade; Figure 18. rochas armadilhadas(fonte: Google) 2.4. Estabilidade de taludes Engenharia define estabilização de talude ou encosta como um tratamento aplicado a uma vertente de terreno,natural ou modificada, para melhorar as suas características de resistência, intervindo nos condicionantes relativos à natureza dos seus materiais constituintes e nos agentes de deflagração de processos responsáveis pela sua instabilidade. Tais processos podem ser tanto superficiais (erosão, escorregamento raso) quanto podem envolver movimentos mais intensos de massa (queda de bloco, corrida de lama). Os condicionantes da instabilidade são a geologia (litologia, composição e estrutura), a morfologia (declividade e comprimento de rampa) e a hidrogeologia (águas superficiais e subterrâneas) da encosta. 2.4.1. Factores que Influenciam a estabilidade de Talude _ Fatores Geométrico; _ Fatores Condicionantes; _ Fatores Geológicos; _ Fatores Hidrogeológicos; _ Fatores Geotécnicos. 19 2.4.2. Factores Desencadeastes _ Cargas dinâmicas; _ Variações das condições hidrogeológicas; _ Fatores climáticos; _ Variações da geometria; _ Redução de parâmetros resistentes. 2.4.3. Obras mais convenientes de estabilização As obras para estabilização dos taludes visam diminuir o risco ao desastre, podendo ser 2.4.3.1. Proteção superficial A proteção do talude utilizada depende da análise do(s) processo(s) ocorrente(s), constituindo-se em ações que vão desde a sua proteção superficial, através de revestimento e/ou drenagem superficial, até em obras de retaludamento ou de estrutura de contenção. 2.4.3.2.Cortes Intervenção no meio físico efetuada geralmente em solo de alteração de rochas, por meio de equipamentos e máquinas, criando uma superfície plana e inclinada, com o objetivo de estabelecer uma situação mais estável em face de prováveis processos de instabilização produzidos por movimentos gravitacionais de massa (escorregamento). 2.4.3.3.Solo Reforçado Consiste na introdução de elementos resistentes na massa de solo, com a finalidade de aumentar a resistência do maciço como um todo. O método de execução é o chamado “Down-Top” (de baixo para cima). 2.4.1.3.Aterro compactado Estrutura de disposição de solo e/ou fragmentos de rocha, em aterro, produzindo diminuição de volume e conseqüente redução de porosidade, o que determina o aumento de densidade (por meio de compactação) e a redução da permeabilidade. 2.4.1.4.Terra Armada 20 Os elementos de reforço são tiras metálicas, que recebem tratamento especial anticorrosão. Estas tiras são presas a blocos de concreto que protegem a face, para que se evite deslocamento excessivo das mesmas. Cabe lembrar aqui que estes blocos de concreto não possuem função estrutural. 2.4.1.5.Geossintéticos Atualmente, estes materiais vêm sendo amplamente utilizados e novos tipos dos mesmos vem sendo desenvolvidos. Podem ser utilizados com diferentes finalidades: separação de materiais, reforço de aterros, filtração, drenagem e barreiras impermeáveis 2.4.3.4.Cortina Atirantada É um dos métodos mais modernos de contenção. Vale-se de tirantes protendidos e chumbadores para dar sustentação ao terreno. Uma das principais vantagens é a possibilidade de aplicação sem a necessidade de cortar nada além do18 necessário. Com as cortinas atirantadas é possível vencer qualquer altura e situação. Contudo, há no outro lado da moeda as desvantagens, que são: o alto custo, seguido da demora para a execução. 2.4.3.5.Solo Grampeado (ou Pregado) É menos dispendioso que a cortina atirantada. É aplicável apenas em solos firmes, caso contrário corre-se o risco da terra escorrer por entre os grampos. Consiste na introdução de barras metálicas, revestidas ou não, em maciços naturais ou em aterros. 21 Figure 19. 2.4.1.5. Solo Grampeado (ou Pregado)(fonte: Google). 2.6.1.5.Muros de Arrimo Muros são estruturas corridas de contenção de parede vertical ou quase vertical, apoiadas em uma fundação rasa ou profunda. Podem ser construídos em alvenaria (tijolos ou pedras) ou em concreto (simples ou armado), ou ainda, de elementos especiais. Os muros de arrimo podem ser de vários tipos: gravidade (construídos de alvenaria, concreto, gabiões ou pneus), de flexão (com ou sem contraforte) e com ou sem tirantes. Figure 20. Murro de arrimo(Fonte: google) 22 2.3.1.6. Gabiões O muro funciona da mesma maneira que o muro de arrimo. As gaiolas são preenchidas com pedra britada. Isso garante que a estrutura seja drenada e deformável. 2.3.1.7.Crib-walls Esse método surgiu para melhorar o uso de concreto e aço, barateando o processo. É composto de peças de concreto que se encaixam, formando uma gaiola. O formato final lembra a estrutura de uma fogueira, de onde deriva o nome. Para preencher as caixas é utilizado o próprio material retirado no corte. Figure 21. 2.3.1.7. Crib-walls (Fonte: Google) 2.3.1.8. Solo ensacado É a solução estrutural mais antiga. Por ser relativamente barata e não exigir mão-de-obra especializada torna-se também a mais comum. Embora possa ser executada com pedras, atualmente utilizam-se pedras argamassadas ou solo-cimento ensacado. É indicada para alturas de até 5 ou 6 m, podendo chegar a alturas maiores. 23 Figure 22. Solo ensacado (Fonte: Google). 2.3.1.9.Retaludamento O retaludamento pode se destinar a um talude específico ou à alteração de todo o perfil de uma encosta. Trata-se de intervenções para a estabilização de taludes, através de mudanças na sua geometria, geralmente feito por meio de cortes nas partes mais elevadas com o intuito de regularizar a superfície e, sempre que possível, recompor artificialmente condições de topografia de maior estabilidade para o material que as constitui. Muitas das vezes são combinados a aterros compactos para funcionar como carga estabilizadora na base da encosta. n Figure 23. área degrada Figure 24.Area degradada apos o retaludamento 24 As figuras acima ilustram uma mudança na geometria do talude, onde a declividade diminuiu de forma considerável e a encosta foi recortada em patamares denominadas bermas e complementado com revestimento superficial com gramas, alem dos cortes houve a confecção de um sistema de drenagem, na crista do talude (canaleta de borda). 2.3.1.10. Estabilização de blocos Tratamento aplicado a um bloco ou conjunto de blocos de rocha de um maciço, destacado por sistema de fraturamento e em situação de risco (queda de bloco), com possibilidade de danos a ocupações a jusante, existentes ou previstas 2.4. Influência da vegetação As técnicas que conjugam a utilização desse elemento vivo na engenharia são denominadas bioengenharia de solos. Essas operações, em decorrência de seu baixo custo, requerimento técnico relativamente simples para instalação e manutenção, adequação paisagística e ambiental, têm encontrado largo campo de aplicação em regiões tropicais e semitropicais, já que nelas as condições favoráveis ao crescimento da vegetação ocorrem durante quase todo o ano. 2.4.1. Pontos Positivos Raízes: Elas agregam partículas de solo, aumentando a coesão, aumentam a resistência do solo, aumentam a taxa de infiltração de água no solo, aumentam a porosidade e funcionam como canais de sucção. Caule / Folhas: Reduzem a erosão pelo Efeito Splash, reduzem a erosão laminar, aumentam a rugosidade e, além disso, as plantas rasteiras recobrem eficientemente o solo 2.4.2. É fundamental também ressaltar os pontos negativos das plantas: 25 Raízes: Podem danificar estruturas cimentadas, raízes secas podem concentrar fluxo de água pluvial, raízes finas e superficiais impedem a infiltração e desagregampartículas de solo (bambu). Caule / Folhas: A existência de árvores em taludes, faz com que o peso próprio das árvores aumente as forças atuantes provocando deslizamentos, plantas altas, de folhas largas, podem causar erosão, vento em árvores produz forças sobre as massas de solo, ativando deslizamentos. 2.5. Impactos das ruturas de taludes podem causar: Segurança/Factores sociais - Perda de vidas/invalidez; - Perda de ganho para os trabalhadores; - Perda de confiança dos trabalhadores; - Perda de credibilidade da corporação tanto externamnet como com os acionistas; Factores económicos - Interrupção das operações; - Perda de Minerio; - perda de equipamentos; - Aumento de remocao de estéril; - Custos adicionais de limpeza; - Perda de mercado. Factores ambientais e regulatórios - Impacto ambiental; - Aumento do rigor dos regulamentos; - Impacto no fechamento da mina. 26 3. Conclusão Com o desenvolvimento deste trabalho foi possível agregar um bom conhecimento sobre o que é um talude e quais as formas e procedimentos para sua estabilização. Para isso foi de grande importância o estudo de literatura específica. As ilustrações esquemáticas sobre as formas de estabilização dos taludes apresentadas no trabalho, proporcionou-nos uma melhor compreensão do assunto. Podemos perceber a importância da geologia, ou de um conhecimento básico sobre essa ciência, para a formação e atuação bem-sucedida dos profissionais de engenharia civil e área mineira, sobretudo em grandes obras, como construção de rodovias, ferrovias, túneis, barragens, etc que exigem um bom conhecimento sobre estabilidade de taludes. Portanto, mesmo que o engenheiro civil não atue diretamente nos estudos e levantamentos geotécnicos, é imprescindível que ele entenda a linguagem dos profissionais dessa área, pois as decisões sobre qual o tipo de obra a ser executada para a estabilização de uma determinada encosta ou talude, e até mesmo a responsabilidade técnica dessa execução, são de sua competência. 27 Referência Bibliográfica ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11682:2009 – Estabilidade de encostas. Informações de catálogo. Disponível em: http://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=51490. Acesso em 15/09/2015. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA (ABGE). Glossário: estabilização de talude e encosta. Disponível em: http://abge.org.br/page/glossario. Acesso em 02/09/2015. CARMIGNANI, Luigi; FIORI, Alberto Pio. Fundamentos de Mecânica dos Solos e das Rochas: aplicações na estabilidade de taludes. 2ª ed. rev. e ampl. – Curitiba: Ed. UFPR, 2009. CARVALHO, Pedro Alexandre Sawaya (Coord.). Manual de geotecnia: taludes de rodovia: orientação para diagnóstico e solução de seus problemas. São Paulo: Instituto de Pesquisas Tecnológicas, 1991. (Publicação IPT, nº 1843). Disponível em: http://www.der.sp.gov.br/website/Documentos/manuais_talude.aspx. Acesso em: 28/08/2015. DICIONÁRIO LIVRE DE GEOCIÊNCIAS. Definição de talude. Disponível em: http://www.dicionario.pro.br/index.php/Talude. Acesso em 03/09/2015. DYMINSKI, Andrea Sell. Notas de Aula: Estabilidade de Taludes. UFPR. Disponível em: http://www.cesec.ufpr.br/docente/andrea/TC019/TC019/Taludes.pdf FILHO, Oswaldo Augusto; VIRGILI, José Carlos. Estabilidade de Taludes. In: OLIVEIRA, Antônio Manoel dos Santos; BRITO, Sérgio Nertan Alves de. Geologia de engenharia. São Paulo: Associação Brasileira de Geologia de Engenharia, 1998. Pereira, S., J. L. Zêzere, I. D. Quaresma and C. Bateira (2014). "Landslide incidence in the North of Portugal: Analysis of a historical landslide database based on press releases and technical reports." Geomorphology 214(0): 514-525.
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