GEOTECNIA III Aula 11 - Técnicas de Estabilização de Encostas

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Aula 11 – Técnicas de estabilização de encostas - Introdução
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
CAMPUS DE SINOP
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
GEOTECNIA III
Augusto Romanini (FACET – Sinop)
Sinop - MT
2018/2
GEOTECNIA III - OBRAS DE TERRA25/10/2018 2
Aula 01 – Fluxo no solo
Aula 02 – Redes de Fluxo confinado Aula 03 – Redes de Fluxo não confinado
Aula 04 – Erosão interna e Ruptura Hidráulica
Aula 05 – Barragens
Aula 11 – Técnicas de estabilização de encostas
Aula 12 – Estruturas de contenções Aula 13 – Escoramento Provisório
Aula 14 – Cortinas de Contenção
Aula 00 – Apresentação / Introdução
Parte III – Taludes e Estruturas de contenção
Parte II – Barragens de Terra
Parte I – Fluxo no solo
Aula 06 – Elementos de Projeto
Aula 08 – Instrumentação de barragens e análises Aula 07 – Aspectos construtivos
Aula 09 – Pequena Barragem de terra – “Pré Projeto”
AULAS 
Aula 15 – Cortinas Atirantadas
Aula 10 – Encostas Naturais
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MÉTODOS DE ESTABILIDADE
ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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Os métodos de cálculo expeditos para a estabilidade de taludes naturais são aplicados somente para escorregamentos
verdadeiros , onde se tem uma superfície de ruptura bem definida. São utilizadas o método de talude infinito e o método de
Culmann – Superfícies planares.
MÉTODOS DE ESTABILIDADE
O método de talude infinito aplica – se a taludes naturais com extensão grande em relação a espessura do solo. A superfície
de ruptura ( plana) normalmente é o contato do solo com a rocha ou solo de alteração e paralela ao terreno.
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MÉTODOS DE ESTABILIDADE
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MÉTODOS DE ESTABILIDADE
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a) Solo não coesivo e não saturado
𝐹𝑆 =
𝑆
𝑇
=
𝑁 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝑁 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 0
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝑃 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 0
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝒕𝒈𝝋
𝒕𝒈𝒊
MÉTODOS DE ESTABILIDADE
c) Solo coesivo e não saturado
𝐹𝑆 =
𝑆
𝑇
=
𝑁 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝑁 ∙ 𝑡𝑔𝜑
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
+
𝑐 ∙ 𝑙
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝑡𝑔𝜑
𝑡𝑔𝑖
+
𝑐 ∙ 𝑙
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝑡𝑔𝜑
𝑡𝑔𝑖
+
𝑐 ∙ 𝑙
𝑙 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ ℎ ∙ 𝛾 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝒕𝒈𝝋
𝒕𝒈𝒊
+
𝒄
𝒄𝒐𝒔𝒊 ∙ 𝒉 ∙ 𝜸 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊
b) Solo não coesivo e saturado
𝐹𝑆 =
𝑁′ ∙ 𝑡𝑔𝜑
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
(𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 − 𝛾𝑤 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖) ∙ 𝑡𝑔𝜑
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝜸𝒔𝒖𝒃 ∙ 𝒕𝒈𝝋
𝜸𝒔𝒂𝒕 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊
d) Solo coesivo e saturado
𝐹𝑆 =
𝑁′ ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 − 𝛾𝑤 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝜸𝒔𝒖𝒃 ∙ 𝒉 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊
𝟐 ∙ 𝒕𝒈𝝋 + 𝒄
𝜸𝒔𝒂𝒕 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊 ∙ 𝒉
Talude Infinito
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MÉTODOS DE ESTABILIDADE Superfícies Planares
𝑭𝑺 =
𝑾+𝑸 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝜷 − 𝑼 − 𝑽 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝝍) ∙ 𝒕𝒈𝝋′ + 𝒄 ∙ 𝑨𝑩
𝑾+𝑸 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝜷 + 𝑽 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝝍
Sem tirante
𝑭𝑺 =
𝑾+𝑸 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝜷 + 𝑻 ∙ 𝒔𝒆𝒏(𝜷 + 𝜽) − 𝑼 − 𝑽 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝝍) ∙ 𝒕𝒈𝝋′ + 𝒄 ∙ 𝑨𝑩
𝑾+𝑸 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝜷 + 𝑽 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝝍 − 𝑻 ∙ 𝒄𝒐𝒔(𝜷 + 𝜽)
Com tirante
𝑭𝑺 =
𝑹 ∙ 𝒕𝒈𝜽
𝑷 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝜶
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Como estabilizar?
Diagnóstico
Solução
Monitoramento
Estudos geológicos 
- geotécnicos
Classificação do 
movimento
Investigações
Análise da 
Estabilidade da Rocha
Análise Estabilidade 
do Solo
Tipo de Solução
Estabilização de 
taludes em rocha
Retaludamento
Drenagem e 
proteção superficial
Cortinas Ancoradas
Solo grampeado
Muros
Reforço com 
geossintéticos
Instrumentação
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Estabilização de 
taludes em rocha
Caracterizar o 
problema
Decisão de projeto
Eliminação
Estabilização
Convivência
Desmonte e Fragmentação
Realocação da estrutura 
Ancoragem e chumbadores
Implantação de banquetas
Preenchimento de fissuras
Proteção superficial
Drenagem
Banquetas de redução de energia
Barreiras e muros de impacto
Tela metálica
Trincheira para coleta de blocos
Com contrafortes
Com grelhas
Concreto Projetado
Barreiras flexíveis
Muros rígidos
Estabilização de 
taludes em rocha
Caracterizar o 
problema
Decisão de projeto
Eliminação
Estabilização
Convivência
Desmonte e Fragmentação
Realocação da estrutura 
Ancoragem e chumbadores
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Estabilizar uma encosta significa:
✓ Prevenir, ou seja aumentar o fator de segurança contra possíveis movimentos.
✓ Corrigir, ou seja frear o movimento e monitorar os movimentos para evitar o deslizamento.
ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Estabilização de 
taludes em solo
CortesAterro
Retaludamento
Solo Grampeado
Cortinas Atirantadas
Muros
Reforço com geossintético
Suavização
Bermas ou Banquetas
Drenagem e 
proteção superficial
Estabilização de 
taludes em rocha
Aula 15
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Drenagem superficial
O objetivo da drenagem é diminuir a infiltração de águas pluviais, captando as e escoando – as por
canaletas dispostas longitudinalmente, na crista do talude e em bermas, e , transversalmente, ao longo
de linhas de maior declividade do talude. Para declividades grandes, pode ser necessário recorrer a
escadas de água, para minimizar a energia de escoamento das águas.
Esta solução é de baixo custo e a mão de obra utilizada não precisa ser especializada.
ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
canaletas
Talus
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A ideia principal da drenagem profunda é abaixar o nível do lençol freático e reduzir as pressões neutras que atuam sobre o
talude , e assim aumentar a resistência e estabilidade do talude. Os mais utilizados são os DHP , Drenos horizontais
profundos.
Drenagem profundaESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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Proteção SuperficialESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Os sistemas de proteção de taludes têm como função reduzir a infiltração e a erosão decorrentes da precipitação de chuva
sobre o talude. Em geral os projetos de estabilização combinam aspectos do sistema de drenagem ( superficial ou profundo)
com a proteção superficial. Não existe regra para concepção de projetos de proteção superficial.
concreto projetado ou
geomembrana
• Evita ou minimiza erosão superficial
• Evita infiltração
• Aumenta a resistência da superfície do talude (raízes).
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Proteção SuperficialESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Grama Concreto projetado
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Proteção SuperficialESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Geocélula
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Proteção SuperficialESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
BioManta
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Fonte: www.proventionconsortium.org
Proteção SuperficialESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Leitura recomendada: Análise da Utilização do Vetiver no Reforço de Solos e Estabilização de Taludes 
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Retaludamento – Definição: Intervenções para estabilização de taludes, através da mudança de sua
geometria, particularmente através de cortes nas partes mais elevadas, visando regularizar a superfície e,
sempre que possível, recompor artificialmente condições topográficas de maior estabilidade para os materiais
que as compõem.
Fonte: www.proventionconsortium.org
RetaludamentoESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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RetaludamentoESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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Os retaludamentos consistem em alterar a geometria do talude, quando houver espaço disponível, 
fazendo – se um jogo de pesos, de forma a alivia-los junto a crista e acrescenta – los junto ao pé do 
talude.
Assim, uma escavação ou corte feito junto a crista do talude diminui uma parcela do momento atuante; 
analogamente, a colocação de um contrapeso junto ao pé do talude tem um efeito contrário, 
estabilizador. A técnica possibilita aumentar a estabilidade sem remover e substituir o material que 
constitui o talude.
RetaludamentoESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
corte corte
berma
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RetaludamentoESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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RetaludamentoESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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RetaludamentoESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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Taludes RochososESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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Taludes RochososESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Eliminação Desmonte e Fragmentação
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Taludes RochososESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Ancoragem e chumbadoresEstabilização
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Taludes RochososESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Ancoragem e chumbadoresEstabilização
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Taludes RochososESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Convivência Tela metálica
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Convivência Tela metálica
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ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
Convivência Tela metálica
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MECÂNISMOS QUE LEVAM A RUPTURA
São aqueles que levam a um aumento dos esforços atuantes ou a uma diminuição da resistência do material que compõe o 
talude ou do maciço como um todo.
O material que compõe um talude tem a tendência natural de escorregar sob a influência da força da gravidade, entre outras 
que são suportadas pela resistência ao cisalhamento do próprio material.
Causas externas:
i. Mudança da geometria do talude (inclinação e/ou altura), devido a cortes ou aterros, no talude ou em terrenos 
adjacentes;
ii. Aumento da carga atuante ;
iii. Atividades sísmicas, e outras...
Causas internas:
Variação do nível de água (N.A.), que pode gerar:
I. Aumento do peso específico do material;
II. Aumento da poro-pressão diminuição da pressão efetiva;
III. A saturação em areias faz desaparecer a coesão fictícia;
IV. Rebaixamento rápido do NA;
V. Diminuição da resistência do solo.
ESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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Cada vez mais, o estudo dos processos de estabilização de taludes e suas formas de contenção tornam-se necessários, 
devido a desastrosas consequências que os escorregamentos acarretam. Pode-se dizer que a ocorrência dos mesmos deve 
aumentar, devido principalmente a:
i. Aumento da urbanização e do desenvolvimento de áreas sujeitas a escorregamentos;
ii. Desflorestamento contínuo destas áreas;
iii. Aumento das taxas de precipitação causadas pelas mudanças de clima.
MECÂNISMOS QUE LEVAM A RUPTURAESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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É obvio que os escorregamentos geram custos, que podem ser classificados como diretos e indiretos. Os custos diretos
correspondem ao reparo de danos, relocação de estruturas e manutenção de obras e instalações de contenção.
Pode-se dizer que os custos indiretos são ainda maiores, podendo ser citados:
a) Perda de produtividade industrial, agrícola e florestal, bem como potencial turístico devido aos danos locais e interrupção de
sistemas de transporte;
b) Perda de valor de propriedades, bem como de impostos referenciados por ele;
c) Perda de vidas humanas, invalidez física ou trauma psicológico em moradores
de locais afetados por escorregamentos.
CONSEQUÊNCIAS DE UM ESCORREGAMENTOESTABILIZAÇÃO DE ENCOSTAS NATURAIS
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Exemplo 01 
Para o trecho do talude apresentado, defina a posição da linha de ruptura, para se obter o fator de segurança igual a
1,00. A situação de analise deve ser a saturada. O talude tem uma superfície extensa e em contato com um superfície
rochosa. Se a distância do topo do talude até a rocha fosse de 10,00 metros. A situação está segura?
i=15º
𝛾𝑠𝑎𝑡 = 21,00 𝑘𝑁/𝑚³
𝛾𝑛𝑎𝑡 = 18,50 𝑘𝑁/𝑚³
𝑆 = 𝜎 ∙ 𝑡𝑔20º + 15
𝐹𝑆 =
𝑁′ ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 − 𝛾𝑤 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝜸𝒔𝒖𝒃 ∙ 𝒉 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊
𝟐 ∙ 𝒕𝒈𝝋 + 𝒄
𝜸𝒔𝒂𝒕 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊 ∙ 𝒉
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Exemplo 02 
Para a encosta natural deseja – se saber o fator de segurança. O solo encontra – se saturado, devido a precipitação. O 
que indica esse fator?
𝛾𝑠𝑎𝑡 = 19,00 𝑘𝑁/𝑚³
𝛾𝑛𝑎𝑡 = 17,50 𝑘𝑁/𝑚³
𝑆 = 𝜎 ∙ 𝑡𝑔21º + 12
𝐹𝑆 =
𝑁′ ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 − 𝛾𝑤 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝜸𝒔𝒖𝒃 ∙ 𝒉 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊
𝟐 ∙ 𝒕𝒈𝝋 + 𝒄
𝜸𝒔𝒂𝒕 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊 ∙ 𝒉
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Exemplo 03 
Para o talude infinito em estado de 
percolação constante, mostrado na 
figura ao lado. Determine:
a) O fator de segurança contra 
deslizamento na interface solo-
rocha.
b) A altura, H, que fornecerá um 
fator de segurança de 2 contra 
deslizamento ao longo da 
interface solo-rocha. O que isto 
significa?
𝐹𝑆 =
𝑁′ ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝑃 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 − 𝛾𝑤 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝑖 ∙ 𝑡𝑔𝜑 + 𝑐 ∙ 𝑙
𝛾𝑠𝑎𝑡 ∙ ℎ ∙ 𝑏 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝑖
=
𝜸𝒔𝒖𝒃 ∙ 𝒉 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊
𝟐 ∙ 𝒕𝒈𝝋 + 𝒄
𝜸𝒔𝒂𝒕 ∙ 𝒔𝒆𝒏𝒊 ∙ 𝒄𝒐𝒔𝒊 ∙ 𝒉
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REFERÊNCIAS
HACHICH, W. ET AL (ED.). FUNDAÇÕES, TEORIA E PRÁTICA. SÃO PAULO: PINI, 751P, 1998.
MASSAD, F. Escavações a céu aberto em solos tropicais. São Paulo, SP. Oficina de textos, 96p,2005.
CAPUTO, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações - Volumes I, II, III.
DAS, B.M. Fundamentos de engenharia geotécnica. 7ª ed. Cengage Learning, 632 p., 2011.
PINTO, C.S. Curso básico de mecânica dos solos. 3ª Ed. Oficina de Textos, 356 p., 2006.