Geologia Estrutural na previsão e contenção de queda de blocos em encostas: aplicação no Granito Santos, SP. 2010

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Geologia Estrutural na previsão e contenção de queda de blocos em encostas: aplicação no Granito Santos, SP. 2010.
ALEXIA FERRREIRA MORAES
ALINE VIRGINIA PONTES BEZERRA
ISABELA DANTAS DE SOUZA
MATEUS PARANHOS COSTA DA FONSECA
MATTHIAS SCHMIDT
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ALAGOAS
CENTRO DE TCNOLOGIA
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
Interesse prático da pesquisa
Os estudos geológicos e estruturais na região do Morro de Santa Terezinha merecem destaque devido a diversos episódios de acidentes geológicos que provocaram perda de vidas humanas e perdas materiais.
O escorregamento reincidiu em local onde por erosão havia se formado uma ravina, local de escoamento de uma pequena corrente de água
Interesse prático da pesquisa
 Diante do notável histórico de acidentes, novos estudos geológicos e estruturais na região do Morro de Santa Terezinha são importantes para evitar, ou ao menos mitigar, novos casos. Esse é o objetivo perseguido no projeto de instalação de um parque de lazer no sopé da encosta (Bureau 2010), atualmente em fase de edificação.
LOCALIZAÇÃO
Morro de Santa Terezinha
Santos, SP
Fonte: Google Maps (2018)
GEOLOGIA LOCAL
Sustentação por rochas predominantes como: gnaisses e migmatitos oftalmíticos e estromatíticos,
Formada por condições tectônicas intensas
No Ciclo Brasiliano a intensa deformação regional foi responsável por migmatização, recristalização de milonitos, redobramento e aparecimento de corpos de rochas granitóides porfiróides. Formando o Granito Santos.
Tectonismo tardio
Falhas com rochas intrusivas básicas
GEOLOGIA LOCAL
• Granito Santos: é um granito a duas micas, intrusivo, não-orientado, de coloração cinza, ocasionalmente bege a róseo e granulação fina a média. O maciço sustenta os morros de Santa Terezinha, José Menino e Voturuá. Apresenta microclina micropertítica, quartzo e oligoclásio como minerais principais, biotita e muscovita como minerais acessórios, e zircão, epídoto e opacos em menor quantidade. A textura característica é granular hipidiomórfica.
• Aplitos e pegmatitos seccionam tanto o maciço rochoso como as demais unidades encaixantes. Os pegmatitos se apresentam zonados, com bordas aplíticas e núcleos grossos: cristais de muscovita e feldspato tendem a se alongar perpendicularmente às paredes de muitos diques e veios. 
GEOLOGIA LOCAL
GEOLOGIA LOCAL
Apresenta mineralogia composta de biotita (15%), quartzo (40%) e feldspato (45%).
GEOLOGIA DO MORRO DE SANTA TEREZinha
Mapeamento estrutural
Principal tipo litológico: Granito Santos
Nas proximidades do morro, pode ser encontrado de forma localizada um dique intrusivo de diabásio
GEOLOGIA ESTRUTURAL
A Geologia Estrutural deve ser considerada parte fundamental no estudo de casos isolados e em abordagens regionais sobre o potencial de ocorrência de escorregamentos numa determinada área. 
As estruturas exercem enorme influência sobre o perfil do solo, forma da encosta, fluxo de água subterrânea e superficial e escavabilidade dos materiais. 
GEOLOGIA ESTRUTURAL: JUNTAS DE ESFOLIAÇÃO
Também podem ser chamadas de juntas de alívio de carga.
São descontinuidades extensas, não necessariamente limitadas a superfícies planas.
Geralmente, tem um aspecto de “casca de cebola”.
Devido ao intemperismo, pode ocorrer o desplacamento das massas rochosas, capazes de se desprender e deslizar encosta abaixo.
Geologia estrutural: juntas de esfoliação
Concentram-se próximo à superfície, tornando-se mais espaçadas com a profundidade, podendo desaparecer a algumas dezenas de metros de profundidade
O deslizamento ocorre caso o mergulho exceda o ângulo de atrito. 
Reconhecer a existência dessas juntas é importante (INFLUÊNCIA NA ESTABILIDADE DE TALUDES).
Esquema, em perfil, de juntas de esfoliação 
GEOLOGIA ESTRUTURAL: ENCOSTA DO MORRO DE SANTA TEREZINHA
GEOLOGIA estrutural: LEVANTAMENTO
No projeto, realizado pela empresa Bureau (em 2010), foi necessário o levantamento topográfico, que foi feito por uma outra empresa.
Topografia muito acidentada.
Impossibilidade de acesso com os equipamentos convencionais.
Solução: Uso do scanner laser Leica HDS
Com esse levantamento, foi obtido uma nuvem de pontos gerando o mapeamento da encosta.
Com a malha 3D e as medidas feitas por rapel, foi elaborado o mapa estrutural da região.
Leica HDS
GEOLOGIA ESTRUTURAL
GEOLOGIA ESTRUTURAL: ESTUDO DE CASO
Duas famílias principais de fraturas e juntas:
Uma na vertical, com direção noroeste e sudeste (NW-SE) 
E outra na subvertical, no NE-SW. (nordesde – sudoeste)
Uma limitação no levantamento é que não ocorreu a separação das atitudes das juntas e das falhas, sendo necessário uma interpretação dos dados obtidos pelos responsáveis técnicos.
As juntas de esfoliação estão razoavelmente regulares, e possuem um predomínio na direção NW-SE e mergulho regular para NE. 
Geologia estrutural: SISTEMA PRINCIPAL DE FRATURAS
Os sistemas de fratura foram divididos em três: o primário, o secundário e o terciário. 
Primário: apresenta direção média N30E e ângulos de mergulhos entre 60º e 80º. 
Secundário: direção média N60W e mergulho vertical.
Terciário: direção entre N-S e N05E e ângulos de mergulhos entre 60º e 80º.
Identificação da direção 
por meio do rumo
GEOLOGIA ESTRUTURAL
A estrutura da encosta tem uma presença de diversas fraturas e falhas geológicas.
Foram identificados no projeto Bureau:
17 fraturas principais
20 fraturas secundárias
10 fraturas terciárias
Devido ao terreno ser, como visto, historicamente acidentado, são permitidas apenas residências unifamiliares. Ou seja, não pode construir:
Condomínios, prédios e comércio.
Isso ocorre para evitar acidentes, pois essas edificações provocam uma força peso maior no terreno.
GEOLOGIA ESTRUTURAL
Abertura: cerca de 2cm, com extremos de 10 a 20cm.
Nas aberturas maiores ocorre o desplacamento do maciço rochoso. 
Essas aberturas estavam preenchidas por camada vegetal e não houve presença de calcita ou sílica.
A rugosidade e planos de descontinuidade e falhas foi caracterizada de acordo com o seu perfil geométrico e encontrou-se um coeficiente de rugosidade entre 10 a 16 (ou seja, é elevada).
GEOLOGIA ESTRUTURAL: CONCLUSÃO
No projeto feito pela empresa Bureal, foi considerado coerente adotar ângulo de atrito interno de 45º´nos cálculos de estabilidade de massas de rocha, a partir da caracterização das descontinuidades, e sem admitir presença de volume significativo de água nas mesmas.
No projeto, juntas de esfoliação com angulação maior que 45º foram removidas.
Movimentação de blocos em encostas
Uma movimentação de blocos de rocha ocorre quando um pedaço de rocha desloca-se sobre uma encosta íngreme e cai até a base, enquanto a queda de detritos envolve uma mistura de solo, regolito e rochas. O material depositado acumula-se na base da encosta, na forma de tálus.
. As causas da movimentação de blocos podem estar associadas à variação térmica do maciço rochoso, perda da sustentação dos blocos por ação erosiva da água, alívio de tensões, vibrações, ação humana e pela inclinação talude.
Movimentação de blocos em encostas:
CLASSIFICAÇÃO DA MOVIMENTAÇÃO
Fatores condicionantes da movimentação de blocos de rocha
FATORES PREDISPONENTES:
COMPLEXO GEOLÓGICO: NATUREZA PETROGRÁFICA, ESTADO DE ALTERAÇÃO POR INTEMPERISMO, ACIDENTES TECTÔNICOS, ATITUDE DAS CAMADAS, FORMAS ESTRATIGRÁFICAS
COMPLEXO MORFOLÓGICO: INCLINAÇÃO SUPERFICIAL, MASSA, FORMA DE RELEVO;
COMPLEXO CLIMÁTICO-HIDROLÓGICO: CLIMA, REGIME DE ÁGUAS METEÓRICAS E SUBTERRÂNEAS;
 GRAVIDADE;
CALOR SOLAR;
TIPO DE VEGETAÇÃO ORIGINAL.
FATORES EFETIVOS:
OS FATORES EFETIVOS PREPARATÓRIOS CLIMÁTICOS ABRANGEM A VARIAÇÃO DA TEMPERATURA, A EROSÃO PELA ÁGUA (OU VENTO), A PLUVIOSIDADE ANTERIOR A UM DETERMINADO EPISÓDIO DE CHUVA ETC.
OS FATORES EFETIVOS PREPARATÓRIOS ANTRÓPICOS PODEM SER CLASSIFICADOS EM TRÊS CONJUNTOS: DESMATAMENTO, ALTERAÇÕES NA REDE DE DRENAGEM E USO INADEQUADO DA ÁREA
OS FATORES EFETIVOS IMEDIATOS: SÃO AQUELES QUEDEFLAGRAM, OU SEJA, PROVOCAM DIRETAMENTE A MOVIMENTAÇÃO DE BLOCOS DE ROCHA.
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Análise de queda de blocos na encosta
Método de análise de quedas de blocos em encostas
Qualquer levantamento estrutural deve contemplar o registro dos parâmetros listados abaixo (Ramsay e Huber 1987):
• Orientação das fraturas. 
• Espaçamento/frequência, extensão. 
• Persistência. 
• “Aspecto”: planaridade relativa e rugosidade relativa. 
• Grau de abertura e material de preenchimento. 
• Interrelação de diferentes sistemas de juntas. 
Esses levantamentos estruturais podem ser lentos ou rápidos, dependendo da extensão da área, da escala de abordagem e do grau de detalhamento exigido pelas aplicações. Assim, a abordagem de cada situação específica deve ser cuidadosamente planejada.
Método de análise de quedas de blocos em encostas
MÉTODO DE EXECUÇÃO POR RAPEL
A técnica possibilitou determinar a orientação e as características de sistemas de juntas de esfoliação que não haviam sido reconhecidas nem caracterizadas com tanto detalhe em trabalhos anteriores.
ANÁLISE
Maior dificuldade para previsão do início dos deslizamentos: queda/rolamento de blocos.
Condição necessária para uma queda de bloco: uma única fratura com orientação desfavorável na encosta.
Identificação das juntas de esfoliação: impossibilitada pela existência de vegetação de pequeno a médio porte nas encostas.
A execução das medidas por rapel pode garantir acesso a porções fortemente inclinadas da encosta, onde se expõem rochas inalteradas ou pouco alteradas.
Além disso, o procedimento de escalada por rapel adotado pela empresa Bureau (2010) para mapear estruturas do Granito Santos pode ser considerado exemplar, porque, diante de uma situação de risco potencial para os geólogos envolvidos, inexperientes em relação à técnica, uma equipe especializada garantiu a infraestrutura e supervisionou o trabalho. Essa ressalva é essencial para evitar a possível repetição autônoma e indevida do procedimento.
Isso torna ainda mais remota a possibilidade de se efetuar previsões adequadas em áreas extensas, como as regiões serranas que dominam grande parte das porções costeiras do sudeste brasileiro. Dessa forma, a análise estrutural de áreas de risco em zonas formadas por rochas ígneas de estruturas fraturadas, deveria combinar os métodos de análise e coleta de dados para uma avaliação estatística de descontinuidades presentes, e também ser suficientemente detalhada a ponto de contemplar a situação específica de qualquer junta de esfoliação ou outro tipo de fratura que possa oferecer risco potencial.
A identificação visual de juntas de esfoliação é em geral impossibilitada pela existência de vegetação de pequeno a médio porte nas encostas. Assim, deveriam ser desenvolvidas novas tecnologias no campo da investigação geofísica. O aperfeiçoamento da determinação de certos parâmetros pode ajudar a delimitar a extensão, orientação e grau de abertura de juntas de esfoliação.
Obras de estabilização	
As técnicas gerais de melhora e reforço do solo e rocha são usadas para permitir escavações seguras em condições geológicas desfavoráveis.
Injeções de maciços rochosos
Consolidação: empregada nos maciços rochosos de fundações e taludes.
Impermeabilizações: utilizados em barragens e efetuados antes da escavação
Obras de estabilização	
Dreno horizontal profundo: drenar camadas ou feições de um maciço rochoso.
Obras de estabilização
Ancoragem: conter deformações ou deslocamentos do maciço, melhorando assim sua resistência.
Ativas: tirantes
Passivas: chumbadores
CONCLUSÕES
A aplicação da técnica de rapel para coleta de dados estruturais em encosta de alta declividade permitiu obter resultados críticos para avaliação de risco de escorregamentos, desplacamentos e queda de blocos. 
Estudos geológico-estruturais recentes acentuam a importância das juntas de esfoliação como feições capazes de promover o progressivo isolamento de massas de rocha, que podem se desprender e escorregar encosta abaixo. 
Juntas de esfoliação acompanham aproximadamente as formas do relevo. Podem criar blocos de rochas propensos a escorregamento em paredes inclinadas de vales, encostas de morros rochosos e falésias. O deslizamento ao longo de planos de esfoliação ocorre caso o mergulho da junta exceda o ângulo de atrito, especialmente quando o sopé do talude tiver sido enfraquecido (naturalmente ou por ação antrópica). Reconhecer a existência de juntas de esfoliação é pois extremamente importante em Geologia de Engenharia, sobretudo devido à sua influência na estabilidade de taludes.
Com isso, espera-se que as técnicas de regionalização de padrões de fraturamento se aprimorem cada vez mais, para recompor a geometria interna dos maciços rochosos. Os resultados são de utilidade prática tanto para se avaliar a qualidade e eficiência dos métodos que os geólogos aplicam, como também para melhorar a qualidade do trabalho de geólogos e outros profissionais de engenharia que se interessam em aprofundar-se em estudos de geologia básica e de aplicação.
CONCLUSÃO
A análise estrutural de áreas de risco deve combinar a avaliação estatística de descontinuidades presentes e a situação específica de cada fratura que possa oferecer risco potencial.
Uma vez caracterizadas as famílias principais das fraturas, é viável realizar análise de formação de cunhas.
Essa combinação é muito importante para a análise, porque o geólogo que realiza estudos estruturais em
áreas de encostas e taludes deve estar atento para detalhes do maciço, como uma descontinuidade
isolada, ao mesmo tempo em que busca coletar um
conjunto de informações acerca dos padrões locais/
regionais de fraturamento. Se der muita
importância para o modelo regional, ou vice-versa,
algum aspecto estrutural relevante pode ser ignorado,
diminuindo a possibilidade de prever eventuais
acidentes, por deficiências do levantamento.
Nenhuma cunha favorável ao rumo de mergulho da vertente é formada pelas descontinuidades no presente caso, porque os planos são
muito inclinados, até subverticais, e se interseptam
no interior do maciço. Excetuadas as importantíssimas
juntas de esfoliação, não parece existir no Morro
Santa Terezinha outro arranjo estrutural que ofereça
risco significativo à estabilidade da encosta