Solos Não Saturados e Processos Erosivos

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Solos Não Saturados e 
os Processos Erosivos
Erosões em Borda de Reservatório
Capítulo 5
Escola de Engenharia Civil e Ambiental 
Goiânia, junho de 2017
1 - Introdução
• Anamnese do estudo de erosão em solos saturados.
• Imersão nos conceitos de erosão em solos não saturados.
• Elenco dos processos de erosão em bordas de reservatório.
• Destaque para a erosão deflagrada pela instabilidade de taludes de voçorocas.
• Destaque para a erosão hídrica por fluxo superficial.
• O papel da não saturação na resistência ao cisalhamento de solos não
saturados.
• A associação entre a não saturação do solo e processos de erosão hídrica
superficial.
• O estudo e a previsão da erodibilidade.
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2 - O papel da não saturação na resistência ao cisalhamento de solos
• Geralmente é descrita através da envoltória de ruptura de Mohr-Coulomb, que
utiliza o conceito de tensão efetiva.
• Como resultado final, tem-se uma envoltória que depende de vários outros
fatores, tais como: natureza do contato entre os grãos, índice de vazios, tensão
de pré-adensamento, bem como as condições de realização dos ensaios.
• Novas variáveis somam-se as anteriores, referente a solos não saturados.
• A sucção é um fator importante e que implica na resistência do solo. Portanto,
é um fator indispensável na análise de resistência de solos não saturados.
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2.1 –Resistência ao cisalhamento de solos não saturados. 
O processo de desenvolvimento de voçorocas e abordagens para o seu
controle, passam pela avaliação da estabilidade dos seus taludes, que por
sua vez depende do regime de fluxo, distribuição de poropressões e
resistência ao cisalhamento do material.
SUCÇÃO - SUCCÇÃO MATRICIAL - SUCÇÃO OSMÓTICA - SUCÇÃO TOTAL
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Figura 01 – Envoltória de resistência ao cisalhamento estendida para os solos não saturados 
(FREDLUND; RAHARDJO, 1993 - modificado).
• Equação de resistência ao cisalhamento para solos não saturados (Fredlund, et al. (1978).
2.1 –Resistência ao cisalhamento de solos não saturados. 
2 - O papel da não saturação na resistência ao cisalhamento de solos
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Figura 02 – Envoltória de ruptura para os pontos de tensão (FREDLUND; RAHARDJO, 1993 - modificado).
• A envoltória de pontos de tensão pode ser relacionada com a envoltória de ruptura
Mohr-Coulomb:
2.1 –Resistência ao cisalhamento de solos não saturados. 
2 - O papel da não saturação na resistência ao cisalhamento de solos
• Vanapalli et al. (1996) propuseram um modelo físico visando prever a
resistência do solo não saturado por meio da curva característica solo-água e
incluindo o conceito de “área molhada”.
• Bao et al. (1998) assumem que o solo se comporta como um solo saturado até a
sucção atingir o valor de entrada de ar.
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2.1 –Resistência ao cisalhamento de solos não saturados. 
2.2 –Comentários sobre a resistência ao cisalhamento de solos não 
saturados e o processo erosivo.
2 - O papel da não saturação na resistência ao cisalhamento de solos
• Relevância da trajetória de sucção.
• Representatividade das condições de campo.
• A alteração acelerada de materiais expostos à atmosfera.
• Efeito de poropressões de ar desenvolvidas próximas de frentes de molhagem
durante eventos de precipitação extrema.
3 - Previsão da erodibilidade em solos 
não saturados por fluxo superficial.
• Abordagem ao problema de erosão em solos residuais tropicais e subtropicais
não saturados, no que tange a caracterização da susceptibilidade destes solos
aos processos de erosão hídrica acelerada por fluxo superficial.
• Os critérios propostos para avaliação da erodibilidade foram escolhidos com
base no estudo experimental em laboratório realizado para os perfis de solos
graníticos e de arenito encontrados na Região Metropolitana de Porto Alegre
(BASTOS, 1999).
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3 - Previsão da erodibilidade em solos 
não saturados por fluxo superficial.
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3.1 –Dados preliminares.
• Inicia-se com a reunião de informações preliminares das características do
problema, analisando as questões geométricas, geológicas e pedológicas,
geomorfológicas e do perfil do solo.
• A partir disto, busca-se observar o comportamento dos solos frente à erosão na
área de influência em questão. Devem ser investigados todas e quaisquer
ocorrências de processos erosivos atuantes sobre os solos, tanto em condições
naturais quanto em perfis.
3 - Previsão da erodibilidade em solos 
não saturados por fluxo superficial.
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3.2 – Investigação in situ do comportamento dos solos frente à erosão.
• Na interpretação desses processos devem ser levados em conta a posição
topográfica e a inserção do perfil no contexto geomorfológico da borda do
reservatório; a drenagem do perfil e do terreno; a vegetação local e os demais
condicionantes que levam a um maior ou menor fluxo superficial da área.
3.3 –Avaliação da erodibilidade.
• A proposta finaliza com a avaliação da erodibilidade que pode ser, a partir de
ensaios:
• O processo direto consiste na medição de parâmetros hidráulicos de
erodibilidade, através de ensaios em canais.
• Já o processo indireto avalia qualitativamente o potencial à desagregação em
água, pelo ensaio de desagregação, permitindo identificar solos potencialmente
erodíveis
DIRETO INDIRETO
3 - Previsão da erodibilidade em solos 
não saturados por fluxo superficial.
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3.3.1 –A avaliação direta da erodibilidade.
• O ensaio de Inderbitzen consiste em estabelecer um fluxo laminar a vazão
constante sobre a superfície da amostra indeformada do solo.
• Após melhorias de tal ensaio, foi elaborado o ensaio de Inderbitzen modificado,
que procura representar as condições do solo em campo.
Figura 03 – Equipamento do ensaio de Inderbitzen: a) vista superior e lateral da concepção original (INDERBITZEN, 1961) e b) 
equipamento de Inderbitzen empregado na pesquisa Estabilidade de Taludes (IPR/COPPE/TRAFECON, 1975–1978).
3 - Previsão da erodibilidade em solos 
não saturados por fluxo superficial.
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3.3.1 –A avaliação direta da erodibilidade.
• O critério de erodibilidade proposto por Bastos (1999), baseado nos dados de
taxa de erodibilidade obtidos em ensaios na condição de umidade natural, é o
seguinte:
➢ K < 0,001 g/cm2/min/Pa – solos de baixa erodibilidade
➢ 0,001 < K < 0,1 g/cm2/min/Pa – solos de mediana erodibilidade
➢ K > 0,1 g/cm2/min/Pa – solos de alta erodibilidade
Figura 04 – Definição dos parâmetros K e τhcrit a partir
dos resultados do ensaio de Inderbitzen (BASTOS,1999).
3 - Previsão da erodibilidade em solos 
não saturados por fluxo superficial.
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3.3.2 –A avaliação indireta da erodibilidade.
• O objetivo maior deste ensaio é a verificação da estabilidade à desagregação de
uma amostra de solo cúbica ou cilíndrica, independente da dispersão do
material.
• O ensaio de desagregação (“slaking test”) evoluiu do chamado “crumb test”,
ensaio preconizado para identificação de solos dispersivos através da imersão
de agregados de solo em água.
• Como desagregação (ou “slaking”) entende–se o processo de ruína de uma
amostra de solo não confinada, exposta ao ar e na sequência imersa em água
(MORIWAKI E MITCHELL, 1977).
• Bastos (1999) realizou ensaios de desagregação com os solos residuais da
Região Metropolitana de Porto Alegre.
Figura 05 – Amostras de solos submetidas aos ensaios de desagregação (BASTOS, 1999).
3 - Previsão da erodibilidade em solos 
não saturados por fluxo superficial.
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3.3.2 –A avaliação indireta da erodibilidade.
• Bastos (1999) propôs a aplicação de critérios de erodibilidade a partir de
diferentes níveis de informações obtidas de ensaios geotécnicos:
➢ 1º nível – caracterização geotécnica dos solos;
➢ 2º nível – ensaios pela Metodologia MCT;
➢ 3º nível – ensaios de resistência ao cisalhamento.
• O somatório da aplicação dos critérios caracteriza melhor a erodibilidadeFigura 06 – Amostras de solo submetidas ao ensaio 
sedimentométrico comparativo (BASTOS, 1999).
Figura 07 – Ensaio de infiltrabilidade pela 
Metodologia MCT (BASTOS, 1999). Figura 08 – Ensaio de cone de 
laboratório (BASTOS, 1999).
3 - Previsão da erodibilidade em solos 
não saturados por fluxo superficial.
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3.4 –Roteiro e fluxograma do método proposto por Bastos (1999).
Figura 9 – Fluxograma que ilustra proposta metodológica para avaliação da erodibilidade de solos residuais não saturados de Bastos 
(1999) potencialmente aplicada à terrenos marginais a reservatórios.
Acadêmicos:
Isabela Fernanda Feitosa
Jhessica Spencer Luz Santana
Pedro Henrique Braz Silva
Renan Guimarães Barbosa Trivelli
Yasmin de Sousa Santana
Professor: 
Dsc. Renato Cabral Guimarães
Mecânica dos Solos II – 2018/01
Bibliografia
Sales, Maurício Martines
Erosão em Borda de reservatório / Maurício Martines Sales; José Camapum de
Carvalho; Márcia Maria dos Anjos Mascarenha (Org.). [et al.]. – Goiânia: Gráfica
UFG, 2017.OBRIGADO!