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4 CURSO DE ESPECIALIZAÇÃO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO DE CARGAS INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA ACADEMIA MRS MÁRCIO EDUARDO FERNANDES OLIVEIRA METODOLOGIA PARA CADASTRO DE CORTES E ATERROS Rio de Janeiro 2006 5 METODOLOGIA PARA CADASTRO DE CORTES E ATERROS ACADEMIA MRS Monografia apresentada ao curso de Especialização em Transporte Ferroviário de Carga Nome do autor: Márcio Eduardo Fernandes Oliveira Orientador: Jorge Luís Goudene Spada 6 AGRADECIMENTOS Em primeiro lugar agradeço à MRS Logística que em parceria com o Instituto Militar de Engenharia (IME) me proporcionou mais esse crescimento pessoal e profissional. Agradeço aos amigos que formei durante esse período, e ao coordenador do curso Manoel Mendes que sempre me incentivou e apoiou nos momentos que mais precisei. Agradeço ao meu chefe e tutor José Francisco Curzio Ferreira que sempre buscou meu aperfeiçoamento profissional e humano. Ao meu orientador Jorge Luís Goudene Spada pela paciência e entendimento das dificuldades para realização desse trabalho. E a Paulo Sérgio Jorge Ragone pelo incentivo e idéias para realização desta. À minha noiva, Simone, pelos momentos em que estivemos distantes, mas que mesmo assim estava ao meu lado apoiando e incentivando. Aos meus familiares pela preocupação e incentivo, à minha mãe que infelizmente não está mais comigo, mas que sempre batalhou para me proporcionar saúde e educação e que com certeza onde estiver está orgulhosa de seu filho. 7 RESUMO O presente trabalho foi norteado com o objetivo de atender a necessidade do Setor de Obras da MRS em otimizar recursos de investimento seja em obras de contenção e/ou drenagem ao longo da extensa malha ferroviária para garantir a constante circulação dos trens. Este trabalho propõe uma metodologia para Cadastramento de Cortes e Aterros, que possa auxiliar gestores de obras da MRS Logística na manutenção da infra-estrutura e das obras já realizadas ao longo da malha ferroviária para com isso tentar evitar possíveis imprevistos. Foi realizado um levantamento cadastral dos cortes e aterros de um trecho piloto da ferrovia do aço. Foi incorporado a esse cadastro um histórico de acidentes envolvendo obras de terra e índice pluviométrico da respectiva região. Esse trabalho a partir desse trecho piloto buscou desenvolver uma metodologia de cadastro de cortes e aterros incluindo as obras de terra e drenagem superficial e profunda que poderá ser aplicada sistematicamente pela MRS Logística para auxiliar na manutenção da via permanente de toda a sua malha. 8 INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270 Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá incluí-lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer forma de arquivamento. É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações, desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica completa. Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do(s) autor(es) e do(s) orientador(es). SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS...................................................................................................06 LISTA DE TABELAS..................................................................................................08 1 INTRODUÇÃO...............................................................................................09 1.1 Considerações Gerais....................................................................................10 1.2 Justificativa.....................................................................................................10 1.3 Objetivo..........................................................................................................11 1.4 Organização da Monografia...........................................................................12 2 TIPOS DE PROCESSOS DE INSTABILIZAÇÃO DE TALUDES..................13 2.1 Movimentos Preparatórios (“creep” ou rastejo)..............................................15 2.2 Movimentos Propriamente Ditos....................................................................16 2.2.1 Quedas...........................................................................................................16 2.2.1.1 Queda de Blocos............................................................................................17 9 2.2.1.2 Queda de Detritos..........................................................................................18 2.2.2 Tombamentos.................................................................................................20 2.2.3 Rolamentos....................................................................................................21 2.2.4 Escorregamento ou Deslizamento.................................................................21 2.2.5 Escoamentos..................................................................................................23 2.2.6 Movimentos Complexos.................................................................................24 2.3 Processos Erosivos........................................................................................25 2.3.1 Erosão Pluvial.................................................................................................25 3 AGENTES E CAUSAS DE MOVIMENTOS DE MASSAS......................................27 4 ESTABELECIMENTO DO GRAU DE RISCO DAS INSTABILIZAÇÕES..............29 5 OBRAS DE ESTABILIZAÇÃO...............................................................................31 5.1 Sem Estruturas de Contenção ou Reforço........................................................31 5.2 Com Estrutura de Contenção ou Reforço do Terreno.......................................33 5.2.1 Cortina Atirantada..............................................................................................33 5.2.2 Solo Grampeado...............................................................................................34 5.2.3 Concreto Projetado............................................................................................35 6 CADASTRO GEOLÓGICO GEOTÉCNICO DO TRECHO PILOTO.......................36 7 CONCLUSÕES.......................................................................................................49 8 BIBLIOGRAFIA.......................................................................................................51 9 ANEXOS.................................................................................................................52 10 LISTA DE FIGURAS FIG.2.1: Ação antrópica ............................................................................................ 14 FIG.2.2: Creep ou Rastejo ........................................................................................ 16 FIG.2.3: Quedas de Blocos ...................................................................................... 18 FIG.2.4: Queda de Detritos ...................................................................................... 20 FIG.2.5: Escorregamento Rotacional ....................................................................... 21 FIG.2.6: Avalanche ou Fluxo de Detritos.................................................................. 24 FIG.2.7: Erosão ........................................................................................................ 25 FIG.6.1: Mapa da Região ......................................................................................... 36 FIG.6.2: Corte Km 321+840 ..................................................................................... 41 FIG.6.3: Planta Baixa km 321+840 .......................................................................... 42 FIG.6.4: Continuação da Planta Baixa km 321+840 ................................................ 43 FIG.6.5: Planta Baixa km 324+570 .......................................................................... 44 FIG.6.6: Continuação da: Planta Baixa km 324+570 ............................................... 45 FIG.6.7: Corte Km 324+570 ..................................................................................... 46 FIG.6.8: Chuva Acumulada Mensal 2005 ................................................................ 46 FIG.6.9: Chuva Acumulada 24h 11/2005 ................................................................. 47 FIG.6.10: Chuva Acumulada 24h 12/2005 ............................................................... 48 FIG.8.1: Gráfico de risco de interrupção .................................................................. 49 FIG.9.1: Corte Km 321+840 ..................................................................................... 53 FIG.9.2: Corte em Seção Mista Km 322+140 .......................................................... 55 FIG.9.3: Aterro em Seção Plena Km 322+300 ......................................................... 57 11 FIG.9.4: Corte em Caixão Km 322+470 ................................................................... 59 FIG.9.5: Aterro em Seção Plena Km 322+660 ......................................................... 61 FIG.9.6: Corte em Caixão Km 322+860 ................................................................... 63 FIG.9.7: Aterro em Seção Plena Km 323+300 ......................................................... 65 FIG.9.8: Corte em Caixão Km 323+440 ................................................................... 67 FIG.9.9: Aterro em Seção Plena Km 323+740 ......................................................... 69 FIG.9.10: Corte em Caixão Km 323+900 ................................................................. 71 FIG.9.11: Aterro em Seção Plena Km 324+000 ....................................................... 73 FIG.9.12: Corte em Caixão Km 324+120 ................................................................. 75 FIG.9.13: Aterro em Seção Plena Km 324+270 ....................................................... 77 FIG.9.14: Corte em Caixão Km 324+570 ................................................................. 79 FIG.9.15: Corte em Caixão Km 325+000 ................................................................. 81 FIG.9.16: Corte em Caixão Km 325+560 ................................................................. 83 FIG.9.17: Aterro em Seção Plena Km 326+000 ....................................................... 85 FIG.9.18: Corte em Caixão Km 326+050 ................................................................. 87 FIG.9.19: Corte em Seção Mista Km 326+240 ........................................................ 89 FIG.9.20: Corte em Seção Mista Km 326+350 ........................................................ 91 FIG.9.21: Aterro em Seção Plena Km 326+700 ....................................................... 93 FIG.9.22: Corte em Caixão Km 326+890 ................................................................. 95 12 LISTA DE TABELAS TAB.4.1 Grau de Risco das Instabilizações...............................................................29 TAB.6.1 Cadastro Geológico-Geotécnico dos Cortes e Aterros................................40 13 1 INTRODUÇÃO As obras de terra interferem diretamente com a natureza. A construção de uma estrada requer desmatamentos, cortes de taludes, cobertura de áreas que servirão como fundações de aterros e desvios dos cursos d’água natural, etc. Tais ações rompem o equilíbrio natural, donde a necessidade de medidas que mantenham o equilíbrio das massas de terras movimentadas. Instabilizações de Taludes sejam de cortes ou aterros acarretam prejuízos diretos (despesas com as obras a serem reparadas ou construídas) e indiretos, com o atraso ou perda de transportes, acarretando a diminuição da receita. As estradas de ferro são construídas com os cuidados necessários para fornecer além da segurança a perenidade de circulação em todas as épocas do ano. Apesar de todos esses cuidados ocorrem acidentes devidos a alguns fatores, principalmente em estações chuvosas, que serão mencionados no decorrer desse trabalho. Vale ressaltar que “a Engenharia de Fundações e Obras de Terra não é uma ciência exata e que riscos são inerentes a toda e qualquer atividade que envolva fenômenos ou materiais da Natureza”. (Norma ABNT NBR 11682 (2004): Estabilidade de Taludes) Logo com as metas de produção planejadas pela MRS para os próximos anos, torna-se a estabilização dos maciços naturais e os de cortes e aterros um fato importantíssimo para a concretização dessas metas. 14 1.1 CONSIDERAÇÕES GERAIS A malha ferroviária da MRS cruza uma série de encostas da região sudeste, sendo que essas encostas são palcos de freqüentes movimentos coletivos de massas de solo e rocha, com conseqüências em muitas vezes danosas à empresa, podendo acarretar a paralização do tráfego. A freqüência com que tais movimentos ocorrem é, de longe, superior aos registros da empresa. Dessa forma a implantação de um cadastro de cortes e aterros permitirá o registro de todos os eventos de instabilidade de massas de solo e/ou rocha que venham a ocorrer. Como este cadastro deverá ser permanentemente atualizado, será possível formar um histórico de acidentes associados ao índice pluviométrico, de tal forma que será possível elaborar correlações entre deslizamentos e índice pluviométrico acumulado. 1.2 JUSTIFICATIVA A idéia desse trabalho surgiu da necessidade de monitoramento das encostas naturais que atravessam a malha da MRS Logística assim como os corpos de aterro e os taludes de corte para reduzir os eventos de instabilidade de taludes principalmente nas estações de maior incidência de chuvas. Além disso, não existe hoje na MRS: • Cadastro dos cortes e aterros; • Histórico de acidentes envolvendo as obras de terra; • Situação das obras de contenção e drenagem. A escolha de um trecho piloto do Setor Norte da Ferrovia do Aço, para fins de estudo, foi definida devido à ocorrência de dois escorregamentos de cortes no ano 15 de 2005 que levaram a interrupção de tráfego ferroviário localizados no km 322+000 e no km 324+500 próximo a Congonhas do Campo (MG). De acordo com Guidicini e Iwasa (1980, p.04), “na literatura nacional existem alguns trabalhos que correlacionam índice pluviométrico e escorregamentos graças a Pichler, Vargas, Barata e Nunes”. Trata-se, entretanto, de correlações pontuais, onde a ocorrência dos escorregamentos é associada ao registro pluviométrico diário, geralmente elevado, decorrente de determinado episódio de chuvas. Porém o presente trabalho não fará tal estudo devido à falta de histórico de acidentes envolvendo obras de terra ao longo da malha ferroviária. Tendo a empresa um cadastro de corte e aterro poderá efetuar correlações de acidentes envolvendo obras de terra com a pluviometria acumulada no período de chuva. Dispor destas correlações permite identificar o quanto se está próximo ou distante da ocorrência de deslizamento. E na medida em que a empresa passa a terum cadastro atualizado dos cortes e aterros com previsão de graus de risco para ocorrência de deslizamento os seus investimentos poderão ser melhores direcionados. 1.3 OBJETIVO O objetivo desse trabalho é propor uma forma de armazenamento de dados ao longo da malha ferroviária referente a cortes e aterros para que isto possa auxiliar gestores em decisões referentes a investimentos em obras além de permitir o registro de dados como índice pluviométrico acumulado, situação das obras realizadas, características geotécnicas, acidentes ocorridos, etc. Deverão ser elaboradas fichas de cadastro com a sistematização das informações a serem coletadas, buscando-se homogeneizar a qualidade e os critérios adotados nas vistorias sistemáticas. 16 1.4 ORGANIZAÇÃO DA MONOGRAFIA Para início desse trabalho foi realizado um levantamento de um trecho piloto da Ferrovia do Aço com aproximadamente 5 quilômetros de extensão, iniciando no km 322 + 000 e terminando no km 327+000. Nesse levantamento foram preenchidas fichas de cadastros (apresentada no capítulo 6) com as respectivas fotos do local e as características dos cortes e aterros. Foram também coletados dados de índice pluviométrico da respectiva região. Nos capítulos iniciais desse trabalho foi realizado um estudo sobre os indicadores de risco geotécnico, priorização das áreas para intervenção e categorização dos tipos de intervenção, as medidas a serem tomadas em locais que apresentaram instabilidades já ocorridas e os tipos de processo de instabilização de taludes. Esse estudo permitiu a elaboração de uma ficha de cadastro e o melhor preenchimento da mesma no cadastramento de cortes e aterros. 17 2 TIPOS DE PROCESSOS DE INSTABILIZAÇÃO DE TALUDES Algumas evidências em campo podem alertar o profissional em relação a algumas instabilizações de taludes do trecho em questão. E tendo esse profissional a sensibilidade para identificar esses indicadores, poderá melhor identificar um processo incipiente de instabilização. A simples presença de feições de instabilização como trincas, abatimentos, feições erosivas e cicatrizes de escorregamentos já são sinais de anomalias que estão ocorrendo. Uma possível instabilização também pode ser detectada através da geometria do talude em questão (inclinação e altura). As características dos perfis de alteração, com a identificação das unidades geológico-geotécnicas (solo superficial, solos com baixa capacidade de suporte, solos residuais, blocos de rocha, rocha, solos coluvionares ou depósitos de tálus, depósitos artificiais, etc.) e estruturas geológicas (foliação, xistosidade, fraturas, juntas, etc.) são elementos que permitem uma identificação de um processo de instabilidade. Massad (2003, p. 62) classifica os solos residuais como “os solos provenientes da decomposição de rochas, que permaneceram no próprio local de sua formação. O tipo de solo resultante vai depender de uma série de fatores, tais como: a natureza da rocha matriz; o clima; a topografia; as condições de drenagem; e os processos orgânicos.” Solos coluvionares ou depósitos de tálus, para Massad (2003, p. 63), ocorrem quando “o solo residual é transportado pela ação da gravidade, como nos escorregamentos, a distância relativamente pequena. Em geral, esses solos encontram-se no pé das encostas naturais e podem ser constituídos de solos misturados com blocos de rocha.”” 18 Não podemos deixar também de analisar as condições de drenagem superficial e subsuperficial (linhas de concentração de fluxo superficial, profundidade do nível d’água, zonas de saturação, surgências, etc.) e as características das intervenções antrópicas, abrangendo as modificações indutoras dos processos de instabilização (como cortes e aterros, modificações da drenagem pluvial, presença de fossas, remoção da cobertura vegetal, etc.) e suas condições de vulnerabilidade potencial (distância do início da instabilização, resistência potencial ao impacto etc.). A FIG. 2.1 abaixo mostra claramente a conseqüência de uma ação antrópica: FIG. 2.1 Ação antrópica (Fonte: Engenharia Obras Especiais / MRS) Para isso são necessárias visitas sistemáticas ao trecho por profissionais capacitados para identificação de áreas para posteriormente classificação e priorização destas para intervenção. Quando essas evidências não são percebidas com antecedência podem ocorrer os chamados movimentos preparatórios, movimentos propriamente ditos e processos erosivos que são as definições adotadas em relação a alguns tipos de 19 processos de instabilização. A seguir apresentam-se alguns comentários sobre os tipos de processos de instabilização. 2.1 MOVIMENTOS PREPARATÓRIOS (“CREEP” OU RASTEJO) Consistem de algumas manifestações da evolução gradativa das encostas, não apresentando as modificações na morfologia da encosta em curto prazo, como no caso das rupturas. Entretanto, uma vez identificados esses movimentos específicos indicam potencial de ocorrência de outros movimentos de maior expressão e gravidade. Massad classifica ‘’creep’’ como “um movimento lento de camadas superficiais de solo, encosta abaixo, com velocidades muito pequenas, de alguns milímetros por ano, que se acelera por ocasião das chuvas e se desacelera em épocas de seca, daí o nome ‘’rastejo’’ que lhe é atribuído” (MASSAD, 2003, p. 65). Em quase todos os terrenos que apresentam alguma inclinação, verifica-se a ocorrência de movimentos lentos na forma de rastejos (“creep”). As velocidades desses movimentos variam durante o ano, principalmente nas camadas superficiais do talude. À medida que o talude aproxima-se da ruptura, as velocidades aumentam. Solos ou rochas submetidos a movimentos de rastejo não necessariamente atingirão a ruptura. Um talude pode suportar tensões superiores àquelas necessárias para provocar deformações por rastejo sem chegar a sua completa instabilização. Entretanto, de maneira geral, o rastejo contribui para uma diminuição gradual da resistência do material. Áreas com antigos deslizamentos, assim como os depósitos de tálus, particularmente, são muito sujeitas os movimentos de rastejo. 20 FIG. 2.2 Creep ou Rastejo (Fonte: Apostila de Via permanente do Muniz e Spada) 2.2 MOVIMENTOS PROPRIAMENTE DITOS As instabilizações de encostas naturais e taludes de cortes e aterros em geral são considerados “movimentos de massas propriamente ditos” quando são formados a partir da ruptura de certa porção de material que forma o talude, a qual se destaca da massa remanescente na forma de: queda, tombamento, rolamento, escorregamento (deslizamento) ou escoamento. 2.2.1 QUEDAS Esse tipo de movimento consiste na separação de uma determinada porção de material de um trecho muito íngreme da encosta, seguida de queda e acúmulo no pé da encosta. O material destacado do talude desce em queda livre, podendo durante o seu percurso atingir outros pontos da encosta, provocando novas 21 instabilizações. O depósito formado pode atingir vários metros de espessura, dependendo da morfologia da área de acúmulo. Por outro lado, a morfologia da encosta condiciona a distância percorrida pelo material em movimento. Em algumas situações, os blocos podem percorrer longas distâncias. A maioria das quedas de materiais envolve blocos de rocha em encostas íngremes. Podem ser provocados também pelo solapamento da base de taludes pela ação de rios, lagos ou do mar. Em geral, os movimentos são muito rápidos, podendo ou não ser precedidos por movimentos menores que levam à separação progressiva da sua localização de origem. 2.2.1.1 QUEDAS DE BLOCOS Em penhascos verticais, ou taludes muito íngremes, blocos de rocha, deslocados do maciço por intemperismo, caem por ação da gravidade.Este é um dos mecanismos de formação de depósitos de tálus. Neste grupo incluem-se, assim, movimentos das mais variadas proporções desde a queda isolada de um bloco até o colapso de enormes complexos rochosos. “Os termos tombamento ou basculamento são também usados com freqüência para definir o processo, além de desmoronamento”. (GUIDICINI & NIEBLE, 1983, p. 42). 22 FIG. 2.3 Quedas de Blocos (Fonte: Apostila de Via Permanente do Muniz e Spada) 2.2.1.2 QUEDA DE DETRITOS Trata-se de uma classe de importância menor, constituindo um termo de passagem entre a queda de blocos e os escorregamentos propriamente ditos. Pode ser definida como sendo a queda, relativamente livre, de reduzidas massas de fragmentos terrosos ou rochosos, inconsolidados, ou pouco consolidados, em movimentos de pequena magnitude. Dentro dessa classe pode-se ainda enquadrar o fenômeno da desagregabilidade de massas rochosas ou terrosas. Trata-se de um processo de proporções limitadas, que não atinge o noticiário dos jornais por não ter efeito catastrófico, mas que produz contínuos efeitos nocivos a obras de drenagem e da superestrutura das estradas de ferro, bem como à sua própria manutenção. Em rochas consiste no destaque contínuo de fragmentos provocados por fenômenos de secagem e saturação sucessivas em rochas de baixa resistência exposta ao longo de cortes artificiais. O processo de ciclagem do material é acelerado pelo efeito da variação diurna de temperatura. A desagregação é típica de rochas sedimentárias 23 quais siltitos, folhelhos, arenitos ou rochas de baixo teor de metamorfismo, quais ardósias, filitos, podendo também ocorrer em rochas particularmente suscetíveis à desagregação, como alguns basaltos. Os fragmentos produzidos por desagregação atingem alguns centímetros de dimensão média e, em rochas homogêneas, apresentam aspecto conchoidal e formas subarredondadas. No pé dos taludes acabam assim se acumulando volumes de material incoerente, com a clássica forma de depósito de sopé de montanha, apenas em escala reduzida. O processo é também chamado empastilhamento. Sua concentração, ao longo de planos alternados de maior suscetibilidade à desagregação, conduz ao aparecimento, de fenômenos de descalçamento de camadas rochosas de posição superior, podendo assim provocar o colapso de grandes massas rochosas. A figura abaixo mostra claramente um exemplo de queda de detritos ocorrido na malha da MRS. As conseqüências de instabilizações como essas são além do comprometimento dos dispositivos de drenagem, e do lastro ferroviário devido à colmatação total ou parcial o que é pior, dependendo das proporções desse fenômeno, a interrupção da circulação dos trens. 24 FIG. 2.4 Queda de Detritos (Fonte: Engenharia Obras Especiais / MRS) 2.2.2 TOMBAMENTOS Os tombamentos consistem na rotação de uma massa ou de vários blocos em torno de um ponto. Atuam no sentido da instabilização, a força da gravidade e as pressões dos fluidos que preenchem as descontinuidades. Desenvolvem-se a partir de superfícies de descontinuidades de origem tectônicas e/ou sedimentares. São comuns em encostas verticais associadas a juntas de alívio de tensões ou fendas de tração paralelas à superfície da encosta. 25 2.2.3 ROLAMENTOS Os rolamentos de blocos de rocha ou solo costumam ocorrer como evento subseqüente a uma queda de blocos ou tombamento, nos casos em que tais blocos apresentam forma geométrica tal que permita esta dinâmica de movimentação. 2.2.4 ESCORREGAMENTOS OU DESLIZAMENTOS Os escorregamentos, também denominados deslizamentos, caracterizam-se pela formação de uma superfície de ruptura bem definida, onde há uma grande concentração de deformações cisalhantes. Podem ser rotacionais, translacionais ou na forma de cunha, dependendo da forma da superfície de deslizamento. Nos escorregamentos rotacionais, uma parte do material que forma o talude desliza como um todo, sem sofrer distorção significativa, ao longo de uma superfície bem definida que apresenta forma côncava. Geralmente são profundos e ocorrem, principalmente, em solos coesivos relativamente homogêneos. Os escorregamentos rotacionais também podem ocorrer em transição solo-rocha (saprólitos) ou rochas muito fraturadas e alteradas. FIG. 2.5 Escorregamento Rotacional (Fonte: Apostila de Via Permanente do Muniz e Spada) 26 Em solos argilosos homogêneos, a superfície de ruptura é muito próxima de um arco de círculo. Quando o material não é uniforme, a superfície de ruptura raramente é circular, podendo sua forma ser afetada por planos de estratificação, juntas, falhas, contatos entre materiais de resistências diferentes e outras descontinuidades. Uma superfície de ruptura não circular provoca distorção na massa em movimento. Geralmente ocorrem em função de condições de elevadas poro-pressões ao longo da superfície de escorregamento. Os escorregamentos translacionais ocorrem ao longo de planos de estratificação, falhas, fraturas ou contatos geológicos que se apresentam aproximadamente paralelos à superfície do talude, de forma que o movimento da massa deslizante é essencialmente de translação. Podem ocorrer em solos, rochas ou nos contatos solo – rocha. Os escorregamentos translacionais rasos normalmente estão associados à perda de resistência devido à infiltração de água de chuva. Os escorregamentos mais profundos geralmente refletem condições desfavoráveis de poro-pressões na superfície de escorregamento. Os escorregamentos translacionais também podem ocorrer nos horizontes superficiais (lateríticos), relativamente homogêneos e por perda de coesão aparente sem a geração de poro-pressões positivas (como é comum nas regiões serranas do Sudeste Brasileiro). Os escorregamentos na forma de cunha são condicionados por estruturas geológicas que permitem uma compartimentação do maciço na forma de blocos. Os escorregamentos ocorrem através das superfícies limítrofes desses blocos, na forma de cunhas. O eixo da movimentação ocorre ao longo da intersecção dos planos de fraqueza destas estruturas geológicas. Em geral estão relacionadas à elevação de poro-pressões na superfície de escorregamento ou à ocorrência de pressões hidrostáticas de preenchimento de fendas ou outras descontinuidades (“cleft pressures”). 27 2.2.5 ESCOAMENTOS Nos escoamentos, o material em movimento sofre intensa fragmentação durante o processo de instabilização, passando a se comportar como um fluido viscoso. A velocidade desse tipo de movimento pode variar desde lenta até muito rápida. Dependendo do material envolvido no movimento, os escoamentos podem ser subdivididos em: escoamentos ou corridas de solo ou detritos e escoamentos ou corridas de lama. Nas corridas de detritos (“debris flow”), o material apresenta granulometria grossa. Esse tipo de movimento ocorre, em geral, durante fortes precipitações pluviométricas que provocam o escoamento superficial de grande quantidade de água. Os depósitos de encosta do tipo tálus - colúvio de pequena espessura, localizados nos leitos e nas margens de talvegues de regiões montanhosas, se constituem nos materiais mais susceptíveis de serem remobilizados durante os escoamentos. Os escoamentos do tipo corridas de lama diferem do anterior pela granulometria do material em movimento. Como normalmente o material envolvido é de natureza argilosa e siltosa, apresentam-se muito fluidos, podendo percorrer distâncias muito longas. Massad, que classifica esse fenômeno como avalanche ou fluxo de detritos (Deblis Flows), relata que esses “são classificados como ‘’desastres naturais’’, pelo seu alto poder destrutivo e pelos danos que podem provocar em instalações e equipamentos urbanos ou à própria natureza. Sãomovimentos de massas que se desenvolvem em períodos de tempo muito curtos (segundos a pouco minutos) e que têm algumas peculiaridades como velocidades elevadas (5 a 20 m/s); alta capacidade de destruição devido às grandes pressões de impacto (30 a 1000 kN / m2); transporte de ‘’detritos’’ (galhos e troncos de árvores, blocos de rocha, cascalho, areia e lama) a grande distâncias, mesmo em baixas declividades (5o a 15o)” (MASSAD, 2003, p. 67). 28 A figura a seguir mostra claramente como esse fenômeno pode trazer conseqüências catastróficas. FIG. 2.6 Avalanche ou Fluxo de Detritos (Fonte: Apostila de Via Permanente do Muniz e Spada) 2.2.6 MOVIMENTOS COMPLEXOS São classificados como complexos, os movimentos que ocorrem em uma mesma encosta, formados por dois ou mais dos tipos descritos nos itens anteriores. Vale ressaltar que para o cálculo de estabilidade de taludes existem alguns métodos baseados em equilíbrio-limite como o método de Culmann e o de Bishop Simplificado. 29 2.3 PROCESSOS EROSIVOS A erosão consiste em um conjunto de processos que levam ao destacamento, transporte e deposição de partículas de solo. Os agentes que provocam a erosão são as chuvas (erosão pluvial), os ventos (erosão eólica), os rios (erosão fluvial) e o mar (erosão costeira). Esses fenômenos são devidos a fatores naturais, mas existem também aqueles devido a ações desordenadas do homem como em projetos mal concebidos de obras de terra e em cortes e aterros das estradas rodoviárias e ferroviárias. FIG. 2.7 Erosão (Fonte: Engenharia Obras Especiais / MRS) 2.3.1 EROSÃO PLUVIAL A ação erosiva das chuvas sobre as encostas pode se dar na forma de erosão laminar, quando ocorre um escoamento em lençol sobre a superfície do 30 talude provocando o carregamento de partículas de maneira relativamente uniforme, de sulcos ou ravinas quando ocorre por concentração do fluxo d’água em caminhos preferenciais, arrastando as partículas e aprofundando os sulcos podendo acarretar ravinas com alguns metros de profundidade e por fim as voçorocas que consistem no aprofundamento de ravinas; diferem dessas pela sua geometria e dimensões. As voçorocas podem atingir vários metros de profundidade e largura, sendo classificadas como tal quando ultrapassam 2,0m de profundidade e de largura. Nas voçorocas podem se desenvolver vários fenômenos: erosão superficial, erosão interna, quedas e escorregamentos das superfícies laterais. Geralmente se iniciam como ravinas, com seção transversal típica em forma de “V” antes de atingir o N.A., passando a um formato característico em “U” após o atingirem, quando então podem ser consideradas voçorocas típicas. Nestas condições passam a evoluir principalmente por solapamento das paredes laterais e por erosão interna (“piping”) na cabeceira, seguido de quedas do material solapado ou enfraquecido pela erosão interna. Sem querer antecipar o assunto que será mais bem detalhado no capítulo seguinte, pode-se dizer que os principais fatores desses processos são: a água, sendo que o seu volume e sua distribuição no tempo e no espaço são determinantes na velocidade da erosão; a cobertura vegetal, cujo tipo determina a maior ou menor proteção contra o impacto e remoção de partículas do solo pela água; o tipo de solo ou rocha, fator determinante a sensibilidade física do solo à erosão em função das suas características granulométricas estruturais de espessura, etc.; o lençol freático, sendo que a sua profundidade nos solos é fator decisivo para o desenvolvimento de voçorocas; e por fim a topografia, em que maiores declividades determinam maiores velocidades de escoamento das águas, maiores comprometimento da encosta, implicando em um maior tempo de escoamento e consequentemente numa maior erosão. 31 3 AGENTES E CAUSAS DE MOVIMENTOS DE MASSAS É de pleno conhecimento que as chuvas representam um dos aspectos mais importante a ser considerado, na tentativa de análise das condições que conduzem ao aparecimento de escorregamentos, mas, inúmeros outros fatores como a forma e inclinação das encostas, natureza da cobertura vegetal, dispositivos de drenagem mal dimensionados e/ou comprometidos, características e estado dos solos (ou rochas), natureza geológica (litológica e estrutural) do meio, tensões internas, abalos naturais e induzidos e ação antrópica de ocupação intervêem na ocorrência destes deslizamentos. Guidicini e Iwasa (1980, p. 06), em seu estudo do Ensaio de Correlação entre Pluviosidade e Escorregamentos em Meio Tropical Úmido, decidiram analisar o fator chuva isoladamente. “Isso se baseia na convicção de que as chuvas, numa escala de importância, ocupam um lugar privilegiado, distanciando-se dos demais fatores acima escritos”. Um mesmo agente, ou uma mesma causa, pode contribuir para o surgimento de vários tipos e formas de acidentes envolvendo taludes de corte e aterro, naturais e/ou artificiais. Segundo Milton Vargas em seu livro “Mecânica dos Solos”: “O problema da estabilidade das encostas naturais é uma das grandes questões da ciência e da técnica dos solos aplicada à Engenharia.”(VARGAS apud GUIDICINI 1957, p. 50). Chama-se a atenção para as condições próprias ao termo agente e causa. Entende-se por causa o modo de atuação de determinado agente ou, em outros termos, um agente pode se expressar por meio de uma ou mais causas. É o caso, por exemplo, do agente água, que pode influir na estabilidade de uma determinada massa de material das mais diversas formas: no desencadeamento de um processo 32 de solifluxão, o encharcamento do material será a causa do movimento, ao passo que, no caso de liquefação espontânea, a causa será o aumento da pressão neutra. Dentro da conceituação de agentes, pode-se fazer uma primeira distinção entre agentes predisponentes e efetivos. Chama-se de agentes predisponentes ao conjunto de condições geológicas, geométricas e ambientais em que o movimento de massa irá ter lugar. Representam o “pano de fundo” para a ação que será desfechada. Trata-se de um conjunto de características intrínsecas, função apenas de condições naturais, nelas não atuando, sob qualquer forma, a ação do homem. Podemos distinguir agentes predisponentes como o complexo geológico (natureza petrográfica, estado de alteração por intemperismo, acidentes tectônicos, atitude das camadas - orientação e mergulho, formas estratigráficas, intensidade de diaclasamento, etc.), complexo morfológico (inclinação superficial, massa, forma de relevo), complexo climático-hidrológico (clima, regime de águas meteóricas e subterrâneas), gravidade, temperatura e tipo de vegetação original. Chama-se de agentes efetivos ao conjunto de elementos diretamente responsáveis pelo desencadeamento do movimento de massa, neles se incluindo a ação humana. 33 4 ESTABELECIMENTO DO GRAU DE RISCO DAS INSTABILIZAÇÕES Foi realizada uma classificação dos riscos de instabilizações para que posteriormente fosse inserido nas fichas de cadastro de cortes e aterros do trecho piloto. Durante o cadastramento dos cortes e aterros do trecho piloto, cada seção de corte ou aterro foi enquadrado conforme uma das classes descritas na TAB. 4.1 abaixo (Elevado, Moderado e Pequeno), objetivando sistematizar as prioridades para consequentemente facilitar o setor de obras e esta tomar as decisões relativas aos investimentos. TAB. 4.1 Grau de Risco das Instabilizações Elevado Movimentos de massas, em especial rupturas de taludes, quedas ou rolamentos de blocos, avalanches e corridas de detritos com defragação brusca ou rápida que indique algum tipo de aviso mas que pode ocorrer sem aviso prévio. Risco de interrupção da via permanente com a consequente paralização do tráfego com risco de atingimentode pessoas, edificações ou instalações importantes. Moderado Movimentos de massas, em especial rupturas de taludes, quedas ou rolamentos de blocos, avalanches e corridas de detritos com defragação brusca ou rápida que necessariamente indiquem sinais de aviso e pequena probabilidade de defragação a curto prazo (poucos dias). Sem risco de interrupção da via permanente e paralização do tráfego mas que podem produzir algum tipo de dano na via ou em obras e instalações próximo a instabilização. Pequeno Movimentos de massas que não envolvem destacamentos, mas produzem deformações lentas, como rastejos, rupturas com a base confinada, subsidências, etc. Ocorrências em áreas que se encontram afastadas do eixo da via permanente e nas quais raramente circulam pessoas e não existem edificações ou instalações importantes próximo da instabilização. GRAU DE RISCO CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO DE INSTABILIZAÇÃO CONSEQUÊNCIAS DA INSTABILIZAÇÃO 34 Vale ressaltar que para as instabilizações de taludes naturais ou de cortes e aterros classificados como ‘’elevado’’ podem ser determinadas medidas emergenciais a serem executadas de imediato. Estas medidas devem, entre outras, considerar o desvio de águas pluviais, impermeabilização provisória de superfície (uso de lonas plásticas) e tamponamento de trincas, remoção de sobrecargas, colocação de bermas de equilíbrio provisórias, instalação de escoramentos provisórios, restrição de velocidade no trecho e monitoramento da área com objetivo de acompanhar a evolução do processo de instabilização. 35 5 OBRAS DE ESTABILIZAÇÃO Os responsáveis pela realização do cadastro de cortes e aterros devem classificar os pontos críticos segundo o tipo de intervenção que estes necessitam, ou seja, sem intervenção ou com simples intervenções e com intervenções. Sem intervenção ou com intervenções simples, não acarretam a necessidade de elaboração de investigações e projetos específicos para sua implantação (serviços de limpeza e recuperação da drenagem ou proteção superficial, remoção de lixo ou entulho e outros serviços de manutenção). Como exemplo, pode-se citar os serviços realizados no setor Norte da Ferrovia do Aço no início do ano de 2006, onde a quase totalidade dos dispositivos de drenagem estava comprometida, e que a simples desobstrução de sarjetas, canais, canaletas e bueiros foram suficientes para restabelecer as condições de pleno funcionamento das obras existentes. Nos locais com intervenções serão necessárias investigações complementares e elaboração de projetos específicos. A classificação dos trechos analisados nestas duas categorias deverá considerar os níveis de risco e a tipologia dos processos identificados. A priorização das áreas pertencentes ao grupo que demandam a implantação das obras de estabilização deverá considerar os níveis de risco geotécnico mais elevado e o ganho de segurança potencial ocasionado pelas intervenções. 5.1 SEM ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO OU DE REFORÇO São projetos que envolvem a modificação da geometria do talude por retaludamento total ou parcial de solo ou rocha, desmonte de partes instáveis, aterro estabilizante de pé de talude, etc. 36 Massad descreve retaludamento como “o processo de alterar a geometria do talude, quando houver espaço disponível, fazendo-se um jogo de pesos, de forma a aliviá-los, junto à crista, e acrescentá-los, junto ao pé do talude. Assim, uma escavação ou corte feito junto à crista do talude diminui uma parcela do momento atuante; analogamente, a colocação de um contrapeso (berma) junto ao pé do talude tem um efeito contrário estabilizador.” (MASSAD, 2003, p. 78). Esses projetos podem conter também modificação do regime hidrogeológico com drenos suborizontais profundos, poços ou drenos verticais de rebaixamento de lençol freático, galerias de drenagem, trincheiras drenantes, além da melhoria das condições existentes de drenagem superficial e/ou profunda e proteção superficial dos taludes e adequado encaminhamento das águas. “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 d`água, para minimizar a energia de escoamento das águas. As bermas, com cerca de 2 metros de largura, devem ser construídas com espaçamento vertical de 9 a 10 metros, também para diminuir a energia das águas” (MASSAD, 2003, p.77). Drenagem profunda é uma técnica que consiste em abaixar o nível freático, reduzindo as pressões neutras através de drenos suborizontais profundos para com isso aumentar a estabilidade dos taludes de cortes e aterros. Esse processo consiste em executar furos com equipamentos a percussão e rotativos, levemente inclinados em relação à horizontal, onde deverão ser instalados tubos de PVC perfurados e envolvidos por telas de ‘’nylon’’ que impeçam o entupimento destes furos. 37 5.2 COM ESTRUTURAS DE CONTENÇÃO OU REFORÇO DO TERRENO São projetos que envolvem a construção de estruturas como muros de arrimo, de peso e estruturas assemelhadas, tais como muros de gabiões, “crib-wall”, “solo- cimento”, muros a flexão de concreto armado ou protendido que utilizam em parte o peso do solo retido, etc. Os projetos que envolvem obras de contenção podem conter também estruturas atirantadas, constituídas por cortinas, placas isoladas ou blocos ancorados ao terreno através de tirantes protendidos, além de estruturas chumbadas ou ancoradas, que não utilizam ancoragens protendidas: “solo grampeado” (“soil nailing”), estruturas chumbadas ou ancoradas na fundação, estruturas ou blocos com ancoragens passivas, etc. Existem também tipos de contenção de taludes de corte ou aterro com telas de aço galvanizadas fixadas com chumbadores, concreto projetado com ou sem malha fixada, contenções e consolidações usando estacas-raiz, aterros reforçados com geossintéticos, terra-armada, etc. Porém, algumas das estruturas mais utilizadas ao longo da malha ferroviária que foram observadas durante o cadastro de cortes e aterros foram: 5.2.1 CORTINAS ATIRANTADAS Cortinas atirantadas são estruturas em concreto armado ancoradas por tirantes e protendidas ao término dos serviços. Os módulos da cortina são executados na medida em que se progride nas escavações, de preferência em nichos, para não causar instabilizações. 38 “O processo executivo das cortinas atirantadas envolve a execução de várias fases” (MASSAD, 2003, p. 79). Massad (2003, p. 79) descreve esse processo como sendo: “[…] numa primeira fase, a perfuração do solo, a introdução do tirante e a injeção de nata de cimento para formar o bulbo de ancoragem. Numa segunda fase, após o endurecimento da nata de cimento, os cabos do tirante são protendidos e ancorados junto às placas de concreto (ancoragem ativa). Por vezes, é necessário associar a essas cortinas atirantadas um sistema de drenagem, para aliviar os efeitos das pressões neutras, ou então considerá-las nos cálculos de estabilidade”. A eficiência de uma cortina atirantada é muito boa. Os custos para sua execução são relativamente altos, requer pessoal especializado, certo tempo para construção e assim como toda e qualquer obra requer certos tipos de manutenção. É muito importante durante a execução de uma cortina o cuidado nas luvas de emendas e a proteção do tirante com tintas que impeçam a corrosão. O ideal é a execução de uma bainha com nata de cimento que evite o contato direto do tirante com o solo. 5.2.2 SOLO GRAMPEADO Solo grampeado é uma técnica de melhoria de solos, que permite a contenção de taludes por meioda execução de chumbadores, concreto projetado e drenagem. Os chumbadores promovem a estabilização geral do maciço, o concreto projetado dá a estabilidade local junto ao paramento e a drenagem age em ambos os casos. Esta técnica se aplica aos maciços a serem cortados, cuja geometria resultante não é estável e a taludes existentes que não tem estabilidade satisfatória. 39 5.2.3 CONCRETO PROJETADO Trata-se de uma mistura de cimento, areia, pedrisco, água e aditivos, que é impulsionada por ar comprimido desde o equipamento de projeção até o local de aplicação, através de mangote. Na extremidade do mangote existe um bico de projeção, onde é acrescentada a água. Esta mistura é lançada pelo ar comprimido, a grande velocidade, na superfície a ser moldada. Na mistura podem ser adicionadas ao traço microssílica, fibras e outros componentes. As peças podem receber ferragens convencionais, telas eletrossoldadas ou fibras, conforme a necessidade de projeto. Existem duas maneiras de se obter o Concreto Projetado: por ‘’via seca’’ ou por ‘’via úmida’’. A diferença básica está no preparo e condução dos componentes do concreto. Na via seca, a adição de água é feita junto ao bico de projeção, instantes antes da aplicação. Na via úmida, o concreto é preparado com água e desta forma conduzido até o local de aplicação. Ambas as vias utilizam traços e equipamentos com características especiais. 40 6 CADASTRO GEOLÓGICO GEOTÉCNICO DO TRECHO PILOTO Congonhas/MG, município onde se localiza o trecho do cadastramento dos cortes e aterros, possui uma área de 324 quilômetros quadrados, situa-se na região central do estado de Minas Gerais, suas coordenadas geodésicas são 20º 30' 05" latitude Sul e 43º 51' 39" longitude Oeste. O acesso a Congonhas para a capital do Estado se dá através da BR-040, após um percurso de 76 km no rumo SE (Sudoeste). Ao sul, o centro mais importante é Juiz de Fora, que também é acessado pela BR-040, localizando-se a uma distância de 196 km. FIG. 6.1 Mapa da Região 41 Congonhas faz limites com os municípios de Itabirito e Ouro Preto ao Norte, Conselheiro Lafaiete e São Brás do Suaçuí ao Sul, Ouro Branco a Leste e Jeceaba e Belo Vale a Oeste. Os solos no município não são de boa qualidade e, além disso, encontram-se instalados, em sua grande maioria, em áreas de declividades, inibindo seu uso, salvo planícies que existem ao longo de alguns cursos da região. São observados na região solos litólicos, associados a cambissolos. Os primeiros representam um solo desenvolvido, com o horizonte orgânico assentado diretamente sobre a rocha. Apresenta fortes limitações ao uso agrícola, em função de sua baixa fertilidade natural e alta declividade, associada à alta susceptividade à erosão e dificuldade de mecanização. Os cambissolos ocorrem em uma topografia um pouco menos acidentada, porém ainda com declividades expressivas. São também solos de baixa fertilidade natural e altamente susceptível à erosão. Deve-se lembrar que a região apresenta propensão natural ao desencadeamento de processos erosivos, que, na atualidade, encontram-se intensificados em decorrência de desmatamentos, queimadas e processos de mineração. A cobertura vegetal nativa da religião insere-se, em quase sua totalidade, na constituição de campos (nos trechos mais altos), que ocupam preferencialmente as formações quartzíticas e ferríferas da região, em cotas superiores a 900m de altitude. Os campos caracterizam-se por uma cobertura herbácea, contínua, eventualmente interrompida pela presença de arbustos. No domínio dos solos mais desenvolvidos, do tipo cambissolos, há registros de capoeira, que representam uma formação secundária, produto da mata que foi cortada ou queimada. 42 Apresenta-se, também, cerrados, matas de encosta, matas-galeria, gramíneas e ervas (Congonha, Caixa de Guerra, Pratinha e Cinco Folhas), em grande parte devastada pelas atividades mineradoras, deixando o solo exposto à erosão. Na porção oeste, nas imediações da Serra da Moeda, a vegetação das matas ainda encontra-se preservada e algumas áreas estão reflorestadas com eucaliptos, num total de 1.407 hectares, pelas companhias mineradoras, destacando-se a Cia. Paulista de Ferro-Liga (300 hectares) e a Cia. Siderúrgica Nacional - CSN - (241 hectares). O município de Congonhas possui uma rede de rios, córregos e ribeirões que compõem ao todo quatro bacias hidrográficas. As bacias localizadas na área urbana do município apresentam características bastante diferenciadas daquelas inseridas na área de mananciais, pois são permanentemente afetadas por problemas de poluição e assoreamento provocados pelos esgotos domésticos e industriais. A rede de drenagem municipal é intensa, fazendo parte da Bacia do São Francisco. A maior parte do município é drenada pelo Rio Maranhão, que segue a direção sul-norte, passando pela sede municipal, onde toma a direção oeste, indo desaguar no Rio Paraopeba. Este último constitui limite natural do município de Congonhas com os de São Brás do Suaçuí e Jeceaba. A área municipal apresenta três unidades de relevo que se distinguem pelas altitudes médias e formas de dissecação: - A leste, o relevo é menos dissecado, com altitudes médias de 1.000m, de colinas suaves, compreendendo a área onde se instalou a Açominas até a BR-040; - A área ao sul do Rio Maranhão é a porção mais dissecada, com altitudes médias de 900m de colinas e morros; 43 - a porção noroeste, ao norte do Rio Maranhão e a oeste da BR-040, com altitudes médias de 800 a 1000 metros, constitui a área mais elevada, representada por cristais de direção sudoeste-nordeste da Serra da Moeda. Aí se localiza o ponto culminante do município (1628 metros - Casa de Pedra). Das rochas com ocorrências ferríferas e quartzíticas resultam solos arenosos, pouco férteis e com elevado teor de acidez. Registra-se a presença de voçorocas e termiteiros. As principais ocorrências minerais são: minério de ferro (hematita, manganês especularita, martita), gnaisse (brita), agalmatolito, amianto, cianita, dolomita, dunito, grafita, pedra-sabão, quartzo, serpentinito e calcário. Logo, com base nos estudos feitos nos capítulos anteriores foi possível criar uma metodologia para cadastramento dos cortes e aterros desse trecho da Ferrovia do Aço que contemplasse além da situação dos taludes de cortes e aterros os estados de conservação das obras já existentes. Procurou-se reunir uma série de informações que buscassem facilitar na localização, identificação do tipo de geometria da seção do corte ou aterro, descrição geral do tipo de solo e das obras já existentes, situação da cobertura vegetal, interferências, ocorrência de água no solo, tipo de acidente (instabilização), nível de risco e quais seriam as medidas necessárias para eliminar tais riscos. Junto a esse cadastro de cortes e aterros será proposto o arquivamento do histórico de acidentes do local acompanhado do registro pluviométrico da respectiva região, para maiores estudos futuramente. O resultado de todo esse esforço foi a criação da TAB.6.1 apresentada na página a seguir: 44 TAB.6.1 Cadastro Geológico-Geotécnico dos Cortes e Aterros Data- Km - Foto Nº- Ferrovia - Aço ( ) Corte Nº- Executor:____________________ Trecho - Setor Norte ( ) Aterro Nº- 1-LOCALIZAÇÃO ESTACA INICIAL:____________ ESTACA FINAL:____________ 2-GEOMETRIA ( ) Aterro seção plena Distância do eixo da linha: ( ) Aterro meia encosta Extensão: ( ) Corte lado________ Altura Máxima: ( ) Corte em caixão Inclinação: ( ) Seção mista Banquetas: ( ) Outros 3-DESCRIÇÃO GERAL ( ) Aterro OBRAS EXISTENTES (TIPO/ESTADO) PROTEÇÃO/COBERTURA VEGETAL ( ) Talus/Colúvio ( ) Solo Residual ( ) Contenção INTERFERENCIA( ) Saprolito _________________________ ( ) Redes Elétricas ( ) Rocha ( ) Drenagem Superficial ( ) Edificações ( ) Fraturamento _________________________ ( ) Vias Urbanas/Secundárias ( ) Mergulho ( ) Drenagem Profunda ( ) Outras ( ) Alteração _________________________ 4-OCORRÊNCIA DE ÁGUA ( ) Não observado ( ) Surgência ( ) Fundação ( ) Alagado/Brejo ( ) Terreno Saturado ( ) Talude ( ) Cursos D'água Próximos ( ) Sujeito à Inundação/Erosão das Margens 5-TIPO DE ACIDENTE ( ) Erosão ( ) Trincas no Talude ( ) Danos a obras ( ) Instabilidade Superficial ( ) Trincas na Plataforma ( ) Cicatriz de Ruptura ( ) Instabilidade Interna ( ) Levantamento da Plataforma ( ) Rolagem de Blocos ( ) Instabilidade Profunda ( ) Abatimento da Plataforma ( ) Desplacamentos ( ) Problema de Fundo Geológico ( ) Quedas de Blocos 6-NÍVEL DE RISCO RISCO GEOTÉCNICO RISCO DE INTERRUPÇÃO DIFICULDADE P/ RESTABELECIMENTO DO TRÁFEGO ( ) Iminente ( ) Elevado ( ) Elevado ( ) Latente ( ) Moderado ( ) Moderado ( ) Pequeno ( ) Pequeno 7-MEDIDAS NECESSÁRIAS ( ) Terraplenagem ( ) Drenagem ( ) Superficial ( ) Proteção ( ) Profunda ( ) Contenção ( ) Instrumentação CADASTRAMENTO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO FICHA Nº________ 45 Através do levantamento em campo e preenchimento das fichas de Cadastro de Cortes e Aterros (vide ANEXOS) pode-se observar que o trecho levantado é compreendido por 14 (quatorze) seções em corte e 8 (oito) seções em aterro. O segmento que vai da estaca inicial 321+840 a estaca final 322+140 corresponde a um corte em seção mista, corte esse com aproximadamente 30 metros de altura, apresentando problemas de escorregamento na seção Km 321+966, atingindo todos os taludes de banquetas e sistema de drenagem superficial danificado. Existe uma sucessão de instabilidades caracterizando cunhas de deslizamento na parte inicial, atingindo as banquetas de corte no segmento km 321+810 ao km 321+890 e sistema de drenagem superficial danificado. A foto do corte se encontra na FIG.6.2 abaixo: FIG. 6.2 Corte Km 321+840 No restante da área do corte observam-se diversos locais onde ocorreram deslizamentos menores e por tratar-se de solo com elevado teor de óxido de ferro, a vegetação não se apresenta densa e infiltrações na superfície podem causar mais 46 instabilidades com deslizamento. Abaixo segue a planta baixa do corte apresentado como FIG.6.3, onde podemos observar claramente os pontos com escorregamentos. FIG.6.3 Planta Baixa km 321+840 (Fonte: Engenharia Obras Especiais/ MRS) Durante o cadastramento pude observar também depósitos de matérias decorrentes da limpeza dos dispositivos de drenagem superficial nas banquetas do corte, prática essa que deve ser evitada. Com base na análise da geologia local foi constatado que o material existente no caso é o Filito (rocha metamórfica), muito comum na região e, que devido a sua origem cria planos de fraqueza nos quais orientam o sentido de deslizamento do talude. 47 FIG. 6.4. Continuação da Planta Baixa km 321+840 (Fonte: Engenharia Obras Especiais / MRS) Já no segmento situado da estaca 324+390 à estaca 324+570, trecho esse também em corte, localizado na entrada do emboque inferior do Túnel 73 da Ferrovia do Aço, pode-se observar a ocorrência de duas áreas de instabilidades com cunhas sucessivas de deslizamento no interior do corte, a primeira nos três primeiros taludes de banquetas a partir do pé do corte alcançando o bordo da plataforma com o rompimento da contenção em gabião no pé do talude da primeira banqueta, bem como o revestimento com sacos de solo-cimento situados a montante da contenção de gabião e a segunda área de instabilidade ocorreu a montante e contígua à primeira atingindo os taludes da segunda, terceira e quarta banquetas a partir do pé do corte. Foi constatado também que os dispositivos de drenagem superficial das banquetas do corte onde ocorreram os deslizamentos romperam e/ou foram obstruídos, sendo fatores causadores no processo de instabilização. 48 Assim como o analisado no segmento 321+840 ao 322+140, essa seção em corte é formada por rocha metamórfica, no caso o Filito, que, da mesma forma, devido à sua origem cria planos de fraqueza nos quais orientam o sentido de deslizamento do talude. A planta baixa do trecho em questão pode ser vista nas FIG.6.5 e 6.6 a seguir: FIG. 6.5: Planta Baixa km 324+570 (Fonte: Engenharia Obras Especiais / MRS) 49 FIG.6.6 Continuação da: Planta Baixa km 324+570 (Fonte: Engenharia Obras Especiais / MRS) Através da planta baixa fornecida pela área de Engenharia da MRS podemos observar claramente como o corte está totalmente comprometido com diversas erosões e escorregamentos. As obras existentes estão danificadas e há risco de ocorrência de novas instabilizações. Na página a seguir, na FIG. 6.7, se encontra a foto do corte do km 324 + 570, onde ocorreu o acidente. 50 FIG. 6.7 Corte Km 324+570 Com base nessas informações, foi realizada uma pesquisa para obter dados de pluviometria do local. A fonte obtida é da estação de Belo Horizonte que também se encontra próxima ao local onde houve o processo de instabilização. FIG. 6.8 Chuva Acumulada Mensal 2005 (Fonte: www.inmet.gov.br) 51 Pode-se observar pelo gráfico obtido do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) apresentado na figura 15 da página anterior que no mês de dezembro de 2005 a chuva acumulada chegou próxima dos 400 mm, registrando a maior alta de todo o ano. Com relação à chuva acumulada das últimas 24 horas, pode-se observar pelas FIG. 6.9 e 6.10 apresentadas a seguir que em um mesmo dia no mês de dezembro os índices registraram um valor superior a 80 milímetros de chuva, muito superior ao mês anterior que registraram um pouco mais.de 60 milímetros. Porém isso não quer dizer que esses acidentes de instabilizações de taludes ocorreram nesta data de maior índice de chuva acumulada das últimas 24 horas. Pois em outro dia qualquer, os registros poderiam ter detectado um valor menor, porém a intensidade desta chuva em uma hora poderia ser muito superior ao do dia de maior chuva acumulada das últimas 24 horas. FIG. 6.9 Chuva Acumulada 24h 11/2005 (Fonte: www.inmet.gov.br ) 52 FIG. 6.10 Chuva Acumulada 24h 12/2005 ( Fonte: www.inmet.gov.br ) O cadastro de cortes e aterros munidos dessas informações aliado com o histórico de acidentes se tornará uma poderosa ferramenta para realizar estudos de instabilizações correlacionando com pluviometria. O cadastramento do trecho piloto com as fotos dos respectivos taludes de corte e aterro se encontram nos ANEXOS. 53 8 CONCLUSÕES Do trecho piloto onde foi realizado o cadastro obteve como resultado que dois trechos apresentaram risco elevado, outros dois apresentaram risco moderado e oito com pequeno risco de interrupção do tráfego. Logo, medidas emergenciais devem ser tomadas nesses dois trechos com risco elevado e os trechos que apresentaram risco moderado devem ser monitorados para que se possa tomar alguma medida futura. Os trechos que apresentam risco pequeno de interrupção devem ser verificados anualmente ou quando ocorrer alguma incidência de chuva forte, para que este possa ser constantemente atualizado. Logo abaixo apresento o gráfico com os resultados de risco de interrupção, onde foi realizado o cadastro do trecho piloto: 2 2 8 22 0 5 10 15 20 25 Número de cortes e/ou aterros Elevado Moderado Pequeno Total Grau de Risco Risco de interrupção do tráfego no trecho piloto FIG. 8.1 Gráfico de risco de interrupção 54 Os trechos que apresentaram risco elevado já estão executando obras (emergenciais) onde prevaleceram as técnicas de retaludamento, solo grampeado, concreto projetadoe reconstituição dos dispositivos de drenagem (canais, canaletas, caixas coletoras, descidas d’água em degraus e bueiros). Os trechos considerados como de risco moderado devem ser analisados, pois, podem ser considerados como obras de investimentos para os próximos anos. Logo o cadastro de cortes e aterros é uma excelente proposta para auxiliar no processo de prevenção de acidentes envolvendo instabilizações de taludes naturais ou de cortes e aterros e para que os investimentos em obras possam ser melhores direcionados. O presente trabalho é somente um passo inicial, pois este pode e deve ser melhorado. O cadastramento de cortes e aterros pode também ser realizado por meios informatizados e também ‘’georeferenciado’’. O cadastro de cortes e aterros deve ser constantemente atualizado para que as informações se tornem mais reais e que possam efetivamente auxiliar nas medidas necessárias. Pois uma seção de corte que tem como moderado o seu grau de risco, no ano seguinte devido a forte intensidade de chuvas, pode passar a ser considerado elevado. Na medida em que possuirmos tais informações poderá ser realizado estudos de instabilidades correlacionados com pluviometria através do histórico de acidentes obtidos através de informações do cadastro. Logo o problema da estabilidade das encostas naturais e dos taludes de cortes e aterros tornou-se uma grande preocupação por ocasião de chuvas intensas e prolongadas. Principalmente nos dias que estamos vivendo onde as metas de produção são cada vez mais apertadas e onde vale ressaltar aquele famoso ditado: ‘’Tempo é Dinheiro’’! 55 9 BIBLIOGRAFIA ABEF, Associação Brasileira de Empresas de Engenharia de Fundações e Geotecnia. Manual de especificações de produtos e procedimentos ABEF: Engenharia de Fundações e Geotecnia. 3. ed. São Paulo: Pini, 2004. BRINA, Helvécio Lapertosa. Estradas de Ferro. Volume 1. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 1979. DAVID, Eduardo Gonçalves. A Ferrovia e sua história: Estrada de Ferro Central do Brasil. Rio de Janeiro: AENFER, 1998. GUIDICINI, Guido; NIEBLE, Carlos M. Estabilidade de Taludes Naturais e de Escavação. 2. ed. São Paulo: Edgard Blucher, 1983. GUIDICINI, G. e IWASA, O. Y. (1976); Ensaio de Correlação entre Pluviosidade e Escorregamentos em Meio Tropical Úmido, Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo, Publicação 1980. Norma ABNT NBR 11682 (2004). Manual Técnico Solotrat. Engenharia Geotécnica. 2.ed. MASSAD, Faiçal. Obras de Terra: curso básico de geotecnia. São Paulo: Oficina de Textos, 2003. PICHLER, E. Aspectos geológicos dos escorregamentos de Santos. Boletim da Sociedade Brasileira de Geologia, São Paulo, 6(2): 69-77 set. 1957 VARGAS, M. Estabilização de taludes em encostas de gnaisses de compostos. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MECÂNICA DOS SOLOS, 3, Belo Horizonte, 1966. 1966. Anais Belo Horizonte, Associação Brasileira de Mecânica dos Solos, 1966. v.1, tema 6, 24 p. il. VARGAS, M. Mecânica dos Solos, in Manual do Engenheiro, Editora Globo, Porto Alegre, 1957. INMET – Instituto Nacional de Meteorologia. Dados Pluviométricos. Disponível em: <www.inmet.gov.br>. Acesso em: 20.set.06.
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