Movimentos de massa gravitacionais - proposta de um sistema de previsão: aplicação na área urbana... por Adriana Ahrendt - Versão HTML

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Adriana Ahrendt

MOVIMENTOS DE MASSA GRAVITACIONAIS - PROPOSTA

DE UM SISTEMA DE PREVISÃO: APLICAÇÃO NA ÁREA

URBANA DE CAMPOS DO JORDÃO – SP.

Tese apresentada à Escola de

Engenharia de São Carlos da

Universidade de São Paulo, como parte

dos requisitos para obtenção do Título de

Doutor em Geotecnia.

Orientador: Prof. Dr. Lázaro Valentin Zuquette

São Carlos

2005

Reconhecida, a geologia revela possibilidades;

não reconhecida, determina empenhos.

(Edézio T. de Carvalho)

À memória de meus amados pais,

Udo e Claudina, por toda a vivência e

ensinamentos proporcionados.

AGRADECIMENTOS

Inúmeras foram as pessoas que, nos últimos seis anos, contribuíram para o

desenvolvimento do trabalho ora apresentado. Dentre elas, gostaria de agradecer:

ao professor e amigo Lázaro Valentin Zuquette, pela orientação, amizade e

ensinamentos oferecidos durante estes anos;

ao Departamento de Geotecnia da Escola de Engenharia de São Carlos-USP por ter

possibilitado a realização deste doutorado;

ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq pelas

bolsas de estudos e auxílios financeiros concedidos, no Brasil e no exterior;

à Prefeitura Municipal de Campos do Jordão, à SABESP e à EMUHAB pelas

informações e apoio logístico prestado durante os trabalhos de campo;

ao Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo – DAEE pelos

dados de pluviosidade cedidos;

ao Instituto de Pesquisas Tecnológicas - IPT pelas informações fornecidas;

ao Departamento de Ciências da Terra e do Oceano da Universidade de British

Columbia em Vancouver/CA, por ter possibilitado a realização do Doutorado

Sanduíche, em especial ao Prof. Dr. Oldrich Hungr, pela orientação e ajuda prestada nesta fase dos trabalhos;

ao Dr. Richard Iverson e a Jonathan Godt do United States Geolgical Survey – USGS, pelas explicações, discussões e atenção oferecidas;

aos Professores Ward Wilson e Jonathan Fannin da Universidade de British Columbia,

pelas informações e discussões proporcionadas;

aos colegas Scott e Jordan por terem proporcionado as visitas de campo realizadas no Canadá e também por todo apoio oferecido;

à todos os funcionários e técnicos do Departamento de Geotecnia, em especial ao Sr.

Antônio, Oscar e Zé Luiz, pelo apoio de campo e laboratório e à Maristela, Neiva e Álvaro pelo apoio na secretaria;

à todos os colegas, professores e amigos do Departamento de Geotecnia, pela

amizade, companheirismo e ensinamentos oferecidos durante todos esses anos, em

especial a Janaína pelo auxílio de campo e discussões, e às amigas Ana Paula,

Danieli e Sandrinha, por terem estado tão presentes em todas as fases deste trabalho; à minha família, em especial, Klaus, Cris, Christoph er, Nicholas, D. Margaret, Sr.

Edmundo, Bárbara, André e Lucas pelo imenso amor, carinho e apoio oferecidos

durante todos esses anos;

e, em especial, ao meu esposo e companheiro, Edmundo Talamini Neto, pelo amor,

carinho, amizade e incentivo, presentes em cada momento, e que tornou possível a

realização deste trabalho.

RESUMO

AHRENDT, A. (2005) Movimentos de massa gravitacionais - proposta de um sistema

de previsão: aplicação na área urbana de Campos do Jordão – SP . 360 p. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São

Carlos, 2005.

O presente estudo consiste no desenvolvimento de um sistema de previsão de

escorregamentos, baseado na quantificação da influencia das chuvas transientes na

estabilidade de encostas, por intermédio da identificação dos mecanismos de ruptura e dos processos físicos envolvidos na infiltração e distribuição da água no solo. O

estudo foi realizado em parte da área urbana da cidade de Campos do Jordão-SP,

estado de São Paulo, onde tem ocorrido de movimentos de massa gravitacionais é

bastante comum. A metodologia empregada baseia-se no conhecimento das

características gelógico-geotécnicas da área, acompanhada de trabalhos de campo e

laboratoriais e da análise da relação entre a chuva e ocorrência dos movimentos de massa gravitacionais. Em uma primeira fase foram elaborados os documentos

cartográficos básicos, como o mapa topográfico e carta de declividade, todos na

escala 1:2.000. O trabalho de campo consistiu na identificação detalhada dos

materiais inconsolidados e rochas, bem como na caracterização das feições de

movimentos de massa gravitacionais já existentes na área, e elaboração do mapa de

localização das feições. Paralelamente, foram obtidas amostras deformadas e

indeformadas e realizados ensaios em laboratório. Este procedimento permitiu

identificar oito diferentes classes de materiais inconsolidados distribuídos em dez unidades e, além disso, caracterizar os movimentos de massa gravitacionais

encontrados como sendo escorregamentos do tipo translacional seguido de

escoamento, com superfície de ruptura entre 0,5 e 2m de profundidade. Em uma

segunda fase, foi realizada a caracterização da condutividade e difusividade hidráulica e velocidade de infiltração das classes de materiais inconsolidados, a partir de ensaios de infiltração in situ e análises matemáticas. Das duas primeiras fases do trabalho foi possível concluir que o mecanismo de ruptura consiste na diminuição continua da

resistência ao cisalhamento dos materiais geológicos, através da geração de cargas hidráulicas oriundas da infiltração da água no solo. A terceira fase consistiu na

aplicação e validação do sistema de previsão de escorregamentos proposto. Tal

sistema baseia-se em uma solução analítica da equação de Richard’s associada ao

modelo de talude infinito. A aplicação do sistema permite calcular, para cenários pré-

estabelecidos, a variação da carga hidráulica, antes, durante e após a ocorrência de seqüências de chuvas complexas, bem como a variação do fator de segurança da

encosta ao longo do tempo e em profundidade. Para validação do sistema proposto

foram utilizados dados reais de escorregamentos e de chuvas ocorridas e ntre

dezembro de 1999 e janeiro de 2000. Os resultados obtidos mostraram uma boa

correlação com a real ocorrência dos escorregamentos, concluindo-se que a utilização do sistema de previsão proposto é viável, e que a sua aplicação pode ser realizada, também, em outras áreas, desde que obedecidas as suas premissas básicas, como

tipo de mecanismo de ruptura e obtenção de parâmetros geológicos, geotécnicos e

hidráulicos confiáveis.

Palavras chaves: previsão, precipitação, infiltração, escorregamentos

translacionais, Campos do Jordão.

ABSTRACT

AHRENDT, A. (2005). Gravitational mass movements – proposal of a forecast system: application at the urban area of Campos do Jordão City – SP - Brazil . 360 p. Ph.D.

Thesis. Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos,

2005.

The present study focus on the development of a landslides forecast system,

based on the quantification of the effect of transient rainfall on slope stability through the identification of gravitational mass movements failure mechanisms and the physical processes involved in water infiltration and distribution into soil. This study was placed in part of the urban area of Campos de Jordão city, São Paulo State, Brazil, where gravitational mass movements are very common. The methodological procedures were

based on the recognition of the geological and geotechnical characteristics of the area, together with field and laboratory work, as well as on the analysis of the relationship between rainfall data and gravitational mass movements. In a first stage the

elaboration of the basic cartographic documents, such as topographical map and slope chart, at 1:2.000 scale, was carried out. The field work included a detailed identification of the rocks and unconsolidated materials, registering, describing and location of landslide features, as well as the elaboration of a landslides location map. Besides, laboratory tests were performed with disturbed and undisturbed samples. It allowed

identifying of eight different unconsolidated material classes distributed on ten units, and also observing that translational landslides followed by flow-like debris movement, with failure surface depths varying from 0.5 to 2m, were the most common type of

gravitational mass movements. In a second stage the hydraulic conductivity and

diffusivity characterization of the unconsolidated materials has been done, through field infiltration tests and mathematical analysis. From de two first stages it was possible to conclude that failure mechanisms is related to the continuous decrease of soil shear strength due to pressure head increase from water infiltration into soil. The third stage focused the application of the landslides forecast system. This system is based on an analytical solution of Richard’s equation accompanied by an infinite slope stability model. Its application allows evaluating, for specific scenarios, the variation of pressure head response within the soil, before, during and after transient rainfall, and the factor of safety variation with time and depth at any moment. Rainfall data from December (1999) and Januar y (2000), which triggered many landslides, were the basis of the model validation. The results of the forecast system application showed a good

correlation with real landslide occurrence, and it was possible to conclude that the forecast system proposed is feasible and that it can be applied to different places and over broad regions, since some conditions, such as failure mechanisms and utilization of reliable geological, geotechnical and hydrologic data are obeyed.

Key words: forecast, rainfall, infiltration, translational landslides, Campos do Jordão.

i

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1: Regiões sujeitas a um ou mais tipos de movimentos de massa

gravitacionais no estado de São Paulo (modificado de ZUQUETTE et al.., 1996)..2

Figura 2.1: Esquema ilustrativo de movimento de massa do tipo queda e tombamento,

segundo a classificação de Hutchinson (1988). ...................................................12

Figura 2.2: Ilustração de escorregamentos rotacionais em diferentes tipos de materiais (adaptado de VARNES, 1958) .............................................................................13

Figura 2.3: Esquema ilustrativo de alguns tipos de escorregamentos translacionais. (a) em detritos e (b) rochas (adaptado de HUTCHINSON, 1988) ..............................15

Figura 2.4: Desenho ilustrativo das várias formas de movimentação e distribuição da água dentro de uma encosta................................................................................16

Figura 2.5: Mecanismo de ruptura por saturação pela base (ENOKI et al., 1999) ......17

Figura 2.6: Mecanismo de ruptura por saturação pelo topo.........................................18

Figura 2.7: Representação esquemática da geometria de alguns tipos de escoamento

.............................................................................................................................20

Figura 2.8: Diferentes estágios de movimento de encostas.........................................24

Figura 2.9: Sistema simplificado de fluxo de água regional em materiais uniformemente permeáveis (adaptado de PATTON & HENDRON, 1974 apud LACERDA et al.,

1997)....................................................................................................................37

Figura 2.10: Representação esquemática das linhas de fluxo de um talude. a ) fluxo de água considerado paralelamente ao nível de água subterrânea; b) fluxo típico em

taludes naturais. (adaptado de HUNT, 1986) .......................................................37

Figura 2.11: Modelo ilustrativo das forças atuantes sobre talude infinito e que são consideradas nos cálculos (adaptado de MOSTYN & SMALL, 1987)...................39

Figura 2.12: Modelos de ruptura em solos com granulometria heterogênea.

(Modificado de WEST et al., 1991).......................................................................42

Figura 2.13: exemplo de mapa resultante da aplicação do modelo SHALSTAB. A

legenda indicxa as classes de instabilidade obtidas a partir do modelo. (adaptado

de Fernandes et al., 2001) ...................................................................................50

Figura 2.14: Esquema ilustrativo do modelo topográfico considerado pelo modelo

DSLAM. (WU e SIDLE, 1995) ..............................................................................51

Figura 2.15: Mapas de FS resultantes da aplicação do modelo dSLAM. A- Distribuição

antes da chuva e B- Distribuição após a chuva (WU e SIDLE, 1995)...................53

Figura 2.16: Gráfico comparativo entre três envoltórias obtidas a partir de correlações entre chuvas e escorregamentos (KEEFER et al., 1987). ....................................55

Figura 2.17: Envoltória para escorregamentos induzidos obtida por TATIZANA et al.

(1987)para 4 dias de chuva acumulada. ..............................................................56

ii

Figura 2.18: Modelo de distribuição da água no solo em relação à profundidade

(BODMAN e COLEMAN, apud EPA, 1998)..........................................................60

Figura 2.19: Comportamento da frente de saturação com o tempo para três fases.

(Adaptado de EPA, 1998) ....................................................................................61

Figura 2.20: Perfis de umidade resultantes de uma seqüência de evento. (a) sete dias após o 1º evento chuvoso, (b) oito dias após o 1º e um dia após o 2º ; (c) 12 dias

após o 1º e cinco dias após o 2º ;(d) 12 dias após o 1º .(adptado de MYAZAKI,

1993)....................................................................................................................62

Figura 2.21.: Comportamento de infiltração da água no solo para: a) Solo uniforme, b) Camada porosa na superfície e c) Camada argilosa ou crosta na superfície.

(Adaptado de ASCE, 1996)..................................................................................68

Figura 2.22: Perfis de umidade obtidos para duas situações de umidade inicial

diferentes. a) umidade inicial de 43,9% e b) umidade inicial de 23,5%. (adaptado

de FREYBERG et al., 1980).................................................................................70

Figura 2.23: Perfis de umidade para diferentes situações de declividade. (adaptado de Miyazaki, 1993)....................................................................................................71

Figura 2.24: Modelo esquemático de uma curva de retenção (FREDLUND et al., 1994)

.............................................................................................................................74

Figura 2.25: Modelo esquemático do equipamento utilizado no ensaio de infiltração de duplo cilindro ...................................................................................................79

Figura 2.26: Solução gráfica do método de transformação de Boltzmann. ..................84

Figura 2.27: Exemplo de cálculo de dφm/dθ a partir da curva de retenção. ..................85

Figura 2.28: esquema ilustrativo da câmara de pressão. ............................................86

Figura 2.29: Funil de placa porosa. a- saturação do solo, b- aplicação da tensão.

(Libardi, 1995)......................................................................................................86

Figura 2.30: Representação dos tipos de fluxo entre a amostra e o papel de filtro.

(modificado de MARINHO, 1995).........................................................................87

Figura 2.31 : Modelo esquemático de tensiômetro (FREDLUND, 1989)......................88

Figura 3.1: Fluxograma de etapas desenvolvidas no trabalho.....................................91

Figura 3.2: Articulação das folhas topográficas utilizadas na composição do mapa

topográfico da área de estudo (Fonte SABESP). .................................................93

Figura 3.3: Equipamento utilizado para ensaio de infiltração a carga constante. (a) Reservatório graduado para medida do volume conectado ao infiltrômetro e (b)

Detalhe do infiltrômetro de cilindro duplo ...........................................................101

Figura 3.4: Disposição dos furos de coleta de amostra (a) e cobertura de lona para

diminuição da evapotranspiração (b)..................................................................103

iii

Figura 3.5: Gráfico de variação da umidade volumétrica com o tempo e exemplo de

cálculo de γ. .......................................................................................................104

Figura 3.6: Exemplo ilustrativo da curva de correlação entre dφm/dθ e θ. ..................105

Figura 4.1: Mapa de localização da área de estudo ..................................................108

Figura 4.2: Principais litotipos encontrados no Planalto de Campos do Jordão.

Adaptação do mapa geológico simplificado apresentado por HIRUMA et al (2001)

...........................................................................................................................109

Figura 4.3: Área de estudo inserida no contexto regional de relevo.(Fotografia aérea de 1973)..................................................................................................................111

Figura 4.4: Fotografia aérea da área de estudo. A - ano de 1972 e B – ano de 1982 .

...........................................................................................................................113

Figura 4.5: Fotografia panorâmica atual de parte da área de estudo. Bairros Britador e Bela Vista........................................................................................................114

Figura 4.6: Exemplo de ocupação no Bairro Santo Antônio.......................................114

Figura 4.7: Condição típica de moradia, localizada próxima a encosta muito íngreme

situada no Bairro Britador...................................................................................115

Figura 4.8: Condição típica de moradia, localizada próxima ao corte com

aproximadamente 4 metros de altura (Bairro Santo Antônio). ............................116

Figura 4.9: Mapa topográfico....................................................................................118

Figura 4.10: Modelo digital de terreno com sobreposição da drenagem....................119

Figura 4.11: Mapa de documentação A. Localização dos pontos descritos em campo e

das seções transversais.....................................................................................120

Figura 4.12: Mapa de documentação B. Localização dos pontos de coletas de amostra

deformadas e indeformadas e de realização dos ensaios de infiltração. ............121

Figura 4.13: Carta de declividade..............................................................................123

Figura 4.14: Mapa de direção de fluxo de massa de materiais inconsolidados. ........125

Figura 4.15: Exemplo de camada de material inconsolidado do tipo I-R, com presença

de veios de quartzo............................................................................................128

Figura 4.16: Porção superficial de perfil residual de solo, rico em raízes, associado a matéria orgânica (a) e não associado (b). ..........................................................128

Figura 4.17: Material inconsolidado do tipo II-R.........................................................129

Figura 4.18: Contato gradacional entre os materiais residuais I-R e II-R, com indicação da zona de transição..........................................................................................130

Figura 4.19: Material saprolítico III-S. (a) Bandamento composicional remanescente do migmatito (composição gnaissica). (b) Estado mais avaçado de decomposição.

...........................................................................................................................131

Figura 4.20: Exemplo de material inconsolidado tipo IV-S.........................................132

iv

Figura 4.21: Exemplo de material inconsolidado da classe V-S (Ponto 83). ..............132

Figura 4.22: Exemplo de material de aterro tipo VI-A ................................................134

Figura 4.23: Exemplo de material do tipo VI -A. Áreas circuladas indicam fragmentos de rocha.............................................................................................................134

Figura 4.24: Aspectos do material inconsolidado tipo VII-A. ......................................135

Figura 4.25: Exemplo de material inconsolidado do tipo VIII-Al. ................................136

Figura 4.26: Exemplo de perfil típico da unidade U1. ................................................138

Figura 4.28: Perfil de solo representativo da unidade U2. Presença local de camada de material VI-A. .....................................................................................................139

Figura 4.29: Perfil representativo da unidade U5(a)- (Ponto 10) e U5b(b)- (Ponto 31).

...........................................................................................................................142

Figura 4.30: Exemplo de perfil típico da unidade U7. ................................................144

Figura 4.31: Exemplo de perfil da unidade U9..........................................................145

Figura 4.32: Exemplo de ocorrência da unidade U10. ...............................................146

Figura 4.33: Mapa de materiais inconsolidados.........................................................147

Figura 4.34: Seção geológico-geotécnica D. .............................................................149

Figura 4.35: Seção geológico-geotécnica F. .............................................................150

Figura 4.36: Envoltória de resistência para a amostra do Bloco 1 na condição saturada.

...........................................................................................................................152

Figura 4.37: Envoltória de resistência para a amostra do Bloco 1 na umidade natural.

...........................................................................................................................152

Figura 4.38: Envoltória de resistência para amostra do bloco 3 na condição saturada.

...........................................................................................................................153

Figura 4.39: Envoltória de resistência para amostra do bloco 3 na umidade natural. 153

Figura 4.40: Envoltória de resistência para as amostra do bloco 4 na condição

saturada.............................................................................................................154

Figura 4.41: Envoltória de resistência para as amostra do bloco 4 na condição

saturada.............................................................................................................154

Figura 4.42: Envoltória de resistência para amostra do bloco 5 para a condição

saturada.............................................................................................................155

Figura 4.43: Fotografia de escorregamento obtida logo após a ocorrência no bairro

Britador. Enfoque para a região lateral da pedreira onde ocorreram os primeiros

eventos. .............................................................................................................157

Figura 4.44: Escorregamentos translacionais ocorridos no bairro Britador. Enfoque a abrangencia dos escorregamentos por toda a encosta. .....................................158

v

Figura 4.45: Escorregamentos translacionais ocorridos no bairro Santo Antônio. Notar a disposição em meio às moradias não atingidas, e os destroços de outras

moradias destruídas...........................................................................................158

Figura 4.46: Detalhe de um dos escorregamentos mostrados na FIGURA 4.47. Linha

tracejada aponta o limite da cicatriz ..................................................................159

Figura 4.47: Escorregamento de pequena extensão localizado em corte na porção

posterior a moradia. Linha tracejada aponta o limite da cicatriz. ......................159

Figura 4.48: Escorregamentos ocorridos no bairro do Britador. 1) Escorregamento

translacional não seguido de escoamento e 2) Escorregamento translacional

seguido de escoamento. ....................................................................................160

Figura 4.49: Escorregamento translacional não seguido de escoamento ocorrido no

bairro Britador ....................................................................................................161

Figura 4.50: Fotografia de alguns escorregamentos ocorridos no bairro Britador, ao

longo de toda encosta, mostrando a destruição das moradias...........................161

Figura 4.51: Escorregamentos translacionais seguidos de escoamento. a) Detalhe da

superfície de ruptura e, b) Presença das árvores em meio a cicatriz e

convergência dos escorregamentos para a porção central ca encosta côncava. As

linhas tracejadas indicam os limites sugeridos para cada cicatriz. .....................162

Figura 4.52: Esquema ilustrativo da morfologia dos escorregamentos......................163

Figura 4.53: Escorregamentos translacionais ocorridos em seqüência formando

feições muito próximas e de difícil individualização, localizadas no Bairro Santo

Antônio...............................................................................................................164

Figura 4.54: Muro de contenção destruído. ...............................................................164

Figura 4.55: Drenos obstruídos por detritos em muro de contenção rompido............165

Figura 4.56: Relação entre o tipo de material inconsolidado e profundidade de ruptura.

...........................................................................................................................165

Figura 4.57: Mapa de localização das feições de movimentos de massa gravitacionais

cadastrados. ......................................................................................................167

Figura 4.58: Relação entre a localização das feições de escorregamentos e as

unidades de materiais inconsolidados...............................................................169

Figura 4.59: Relação entre as feições de escorregamentos e a declividade. ...........171

Figura 4.60: Modelo digital de terreno superposto pelo sistema de drenagens e as

feições de escorregamentos. .............................................................................172

Figura 4.61: Relação entre a localização das feições de escorregamentos e o mapa de direção de fluxo de massa de materiais inconsolidados. ....................................174

Figura 4.62: Valores médios de precipitação (máximos e mínimos) mensal medidas

desde 1937 (Posto D2 001) ...............................................................................176

vi

Figura 4.63: Precipitação total anual nos postos D2 001 e D2 096............................177

Figura 4.64: Totais mensais de novembro, dezembro e janeiro dos últimos 63 anos

(Posto D2 001)...................................................................................................178

Figura 4.65: Exemplos de distribuição diária de chuvas de dezembro a janeiro para

diferentes totais precipitados..............................................................................179

Figura 4.66: Gráfico de distribuição das chuvas no período de novembro de 1999 até

janeiro de 2000. (D2 096)...................................................................................180

Figura 4.67: Gráficos comparativos entre a distribuição horária de chuva, para

intensidade total de 30 mm para os dias 01/12/1999 e 11/12/1999....................181

Figura 4.68: Gráfico comparativo entre distribuição horária de chuva, para intensidade total de 80 mm aproximadamente. .....................................................................182

Figura 4.69: Gráfico comparativo entre chuva diária e acumulada durante o mês de

dezembro e início de janeiro de 2000.................................................................184

Figura 4.70: Intensidade de chuva acumulada entre 01/12/1999 e 04/01/2000.........185

Figura 4.71.: Envoltória para ocorrência de escorregamentos de TATIZANA et al..

(1987) com os pontos referentes à ocorrência de escorregamentos na área de

estudo.(Base de dados pluviométricos do posto D2 096)...................................186

Figura 4.72: Valores de chuva críticos obtidos para a área de estudo pela equação de TATIZANA et al. em comparação aos valores ocorridos na realizada. (Base de

dados pluviométricos do posto D2 096). ............................................................186

Figura 4.73: Gráficos comparativos entre as envoltórias para ocorrência de

escorregamentos obtidas por D’ORSI (1997) e os pontos referentes à ocorrência

de escorregamentos da área de estudo .............................................................187

Figura 5.1: Curva de infiltração obtida pelo ensaio E1...............................................190

Figura 5.2: Perfis de umidade obtidos antes (inicial) e após (final) a realização do ensaio E1 ...........................................................................................................191

Figura 5.3: Perfis de umidade obtidos a partir das coletas em vários tempos de

redistribuição......................................................................................................192

Figura 5.4: Gráfico de variação de K(θ) em função de θ para cada profundidade do

ensaio E1...........................................................................................................193

Figura 5.5: Gráfico de variação de K(θ) com a profundidade na umidade saturada para o ensaio E1. .......................................................................................................194

Figura 5.6: Curva de infiltração obtida para o ensaio E2. ..........................................194

Figura 5.7: Perfis de umidade antes (inicial) e após (t0) a realização do ensaio E2. .195

Figura 5.8: Perfis de umidade ao longo do tempo referente ao ensaio E2.................196

Figura 5.9: Gráficos de variação de K(θ) em função de θ para cada profundidade do

ensaio E2...........................................................................................................197

vii

Figura 5.10: Gráfico de variação de K(θ) com a profundidade para a umidade próxima a saturação. .......................................................................................................198

Figura 5.11: Curva de infiltração obtida a partir do ensaio E3. ..................................199

Figura 5.12: Perfis de umidade obtidos a partir do ensaio E3....................................199

Figura 5.13: Perfis de umidade e grau de saturação, obtidos para o ensaio E5. ......201

Figura 5.14: Gráfico de variação de K(θ) para cada profundidade analisada do ensaio E5. .....................................................................................................................202

Figura 5.15: Variação de K(θ) em profundidade para a umidade saturada referente ao

ensaio E5...........................................................................................................203

Figura 5.16: Perfis de umidade obtidos do ensaio E6................................................204

Figura 5.17: Gráfico de variação de K(θ) em função da umidade para cada

profundidade analisada. .....................................................................................205

Figura 5.18: variação de K(θ) em profundidade o grau de saturação máximo. ..........205

Figura 5.19: Curva de retenção da amostra A. ..........................................................209

Figura 5.20: Curva de retenção da amostra B. ..........................................................209

Figura 5.21: Curva de correlação entre a razão ∂φm/∂θ e a umidade para a amostra A.

...........................................................................................................................210

Figura 5.22: Curva de correlação entre a razão ∂φm/∂θ e a umidade para a amostra B.

...........................................................................................................................211

Figura 5.23: Curvas de D(θ) em função da umidade volumétrica para o ensaio E1...211

Figura 5.24: Curva de variação de D(θ) com a profundidade para a umidade próxima à

saturação, relativas o ensaio E1. .......................................................................212

Figura 5.25: Curvas de D(θ) em função da umidade volumétrica para o ensaio E2...213

Figura 5.26: Curva de variação de D(θ) com a profundidade para a umidade próxima à

saturação, relativas ao ensaio E2. .....................................................................213

Figura 5.27: Curvas de D(θ) em função da umidade volumétrica para o ensaio E5...214

Figura 5.28: Curva de variação de D(θ) com a profundidade para a umidade próxima à

saturação, relativas ao ensaio E5. .....................................................................214

Figura 5.29: Curvas de D(θ) em função da umidade volumétrica para o ensaio E6...215

Figura 5.30: Curva de variação de D(θ) com a profundidade para a umidade próxima a

saturação, relativas ao ensaio E6. .....................................................................215

Figura 6.1: Sistema de coordenadas consideradas pela equação de Richards.........220

Figura 6.2: Mecanismo de ruptura considerado pelo modelo original de Iverson

(IVERSON, 2000)...............................................................................................227

Figura 6.3: Esquema ilustrativo do mecanismo de ruptura sem presença de nível

freático preexistente ou temporário. ...................................................................227

viii

Figura 6.4: Esquema ilustrativo das etapas envolvidas na aplicação do sistema de

cálculo elaborado. ..............................................................................................230

Figura 6.5: Gráfico de resposta do solo (R(t*)) ao longo do tempo obtido em função do tempo de chuva, para a profundidade de 0,5 m. ................................................235

Figura 6.6: Gráfico obtido para a função R(t*) para o evento 3 considerando 1,5 m de profundidade. .....................................................................................................235

Figura 6.7: Variação de R(t*) em profundidade para o evento 3. a) Variação com o

tempo e b) Variação de R(t*) de pico em profundidade......................................236

Figura 6.8: Função de R(t*) com o tempo para todos os eventos, sem considerar a sua distribuição no tempo. As linhas tracejadas indicam os tempos T de chuva para

cada um dos eventos. ........................................................................................237

Figura 6.9: Gráficos comparativos entre a R(t*) e ψ/Z para o evento 3......................240

Figura 6.10: variação de ψ/Z ao longo do tempo para os quatro eventos. As linhas

tracejadas indicam o limite de chuva T correspondente a cada evento. .............240

Figura 6.11: Exemplo comparativo entre os valores de ψ/Z obtidos para dois eventos

com diferentes razões de recarga. .....................................................................241

Figura 6.12: Gráfico resultante de um teste de cálculo da variação da carga hidráulica com o tempo. .....................................................................................................245

Figura 6.13: Gráfico resultante de procedimento de cálculo da variação da carga

hidráulica com o tempo considerando a soma da constante baseada no último

valor de ψ/Z antes do início de um novo evento.................................................247

Figura 6.14: Exemplo gráfico da sobreposição dos eventos a partir da acumulada dos

valores de ψ/Z ao longo do tempo......................................................................249

Figura 6.15: Variação de Ψ/Z para os eventos distribuídos ao longo do tempo .........251

Figura 6.16: Variação de Ψ/Z total em relação aos eventos individuais distribuídos ao longo do tempo ..................................................................................................251

Figura 6.17: Gráfico de variação de FS para cada evento individual e para o FS total gerado pela sobreposição da seqüência de eventos..........................................254

Figura 6.18: Gráfico de variação de FS com o tempo para a profundidade de 2 m. ..255

Figura 6.19: Exemplo ilustrativo da planilha de cálculo para aplicação do sistema de cálculo. Enfoque para planilha do grupo 1 (Cálculo de ψ/Z por evento 3) ..........257

Figura 6.20: Exemplo ilustrativo da planilha de cálculo para aplicação do sistema de cálculo. Enfoque para planilha do grupo 2 (Cálculo de FS considerando eventos 1

a 4). ...................................................................................................................258

Figura 7.1: Gráfico de Iz/Kz para todas as unidades analisadas em relação aos valores de precipitação do período. ................................................................................261

ix

Figura 7.2: Gráfico de precipitação diária para o período analisado. (Dezembro de

1999 à janeiro de 2000) .....................................................................................261

Figura 7.3: Gráfico de variação do FS ao longo do período analisado para a unidade

U1. A linha vertical tracejada indica o início do dia 02 de Janeiro de 2000.........265

Figura 7.4:Gráfico de variação do FS ao longo do período analisado para a unidade

U2. A linha vertical tracejada indica o início do dia 02 de Janeiro de 2000.........266

Figura 7.5: Gráfico de variação do FS ao longo do período analisado para a unidade

U3. A linha vertical tracejada indica o início do dia 02de Janeiro de 2000..........267

Figura 7.6: Gráfico de variação do FS ao longo do período analisado para a unidade

U4. A linha vertical tracejada indica o início do dia 02 de Janeiro de 2000.........268

Figura 7.7: Gráfico de variação do FS ao longo do período analisado para a unidade

U5. A linha vertical tracejada indica o início do dia 02 de Janeiro de 2000.........269

Figura 7.8: Gráfico de variação do FS ao longo do período analisado para a unidade

U6. A linha vertical tracejada indica o início do dia 02 de Janeiro de 2000.........270

Figura 7.9: Gráfico de variação do FS ao longo do período analisado para a unidade

U7. A linha vertical tracejada indica o início do dia 02 de Janeiro de 2000........271

Figura 7.10: Gráfico de variação do FS ao longo do período analisado para a unidade U8. A linha vertical tracejada indica o início do dia 02 de Janeiro de 2000.........272

Figura 7.11: Gráfico da variação de FS para a unidade U1 e declividade de 40º . A

linha vertical tracejada em preto indica o início do dia 01 de Janeiro de 2000....275

Figura 7.12: Gráfico da variação de FS considerando a unidade U4 e a declividade de 40º. A linha vertical tracejada em preto indica o início do dia 01 de Janeiro de

2000...................................................................................................................276

Figura 7.13: Gráfico da variação de FS para a unidade U5 e declividade de 40º . A

linha vertical tracejada em preto indica o início do dia 01 de Janeiro de 2000....277

Figura 7.14: Gráfico de variação do FS com o tempo obtidos para todas as unidades,

considerando declividade de 30º e profundidade de 0,5m. ................................278

Figura 7.15: Resultado comparativo entre a análise normal e a simulação 1. a)

Considerando eventos 20 a 31 (dias 23/12 a 03/01) e b) Considerando eventos 28

a 31 (dias 01/01 a 03/01) ...................................................................................281

Figura 7.16: Análise considerando os eventos 1 a 30. ..............................................282

Figura 7.17: Gráfico comparativo entre os FS obtidos a partir da seqüência de eventos 1 a 31, 1 a 30 e para o evento 31 considerado isoladamente. ...........................282

Figura 7.18: Análise comparativa entre os eventos 1 e 31, com intensidade semelhante e duração diferente. A linha tracejada indica o início da recuperação do evento 1.

...........................................................................................................................283

Figura 7.19: Resultado da simulação 2 entre os eventos 1 e 31 para a unidade U4. 284

x

Figura 7.20: a) curvas de FS de segurança gerados por eventos considerados em

seqüência e individualmente. B) variação de carga hidráulica para os eventos

individuais. .........................................................................................................285

Figura 7.21: Simulação 2 – Precipitação de 200mm em 2 dias a partir de 1 evento

diário de 100mm (Iz/Kz = 1). ...............................................................................286

Figura 7.22: Simulação 2 – Precipitação de 200mm em 2 dias a partir de 10 eventos

diários de 20 mm (Iz/Kz = 0,73)...........................................................................287

Figura 7.23: Variação de FS ao longo do tempo em função da variação de Ksat. ......288

Figura 7.24: Variação de FS ao longo do tempo em função da variação de Do. .......289

Figura 7.25: Variação de FS ao longo do tempo em função da variação de α...........290

Figura 7.26: Gráfico de variação de FS para t = 6h da FIGURA 6.40. .......................290

Figura 7.27: Variação de ψ/Z para diferentes valores de α .......................................291

Figura 7.28: Variação de FS para t = 6h da FIGURA 6.41.........................................291

Figura 7.29: Variação de FS ao longo do tempo em função de diferentes valores de Z.

...........................................................................................................................292

Figura 7.30: Variação de ψ/Z para diferentes valores de Z .......................................292

Figura 7.31:Variação de FS ao longo do tempo em função da coesão......................293

Figura 7.32: Variação de FS ao longo do tempo em função de φ. .............................294

Figura 7.33: Variação do FS considerando as profundidades médias de ruptura e a α =

20º . ...................................................................................................................299

Figura 7.34: Variação do FS considerando as profundidades médias de ruptura e a α =

30º . ...................................................................................................................300

Figura 7.35: Gráfico de variação do FS considerando as profundidades médias de

ruptura e a declividade de 40º ...........................................................................300

Figura 7.36: Variação do FS considerando as condições de profundidade e declividade nos locais dos escorregamentos. .......................................................................301

xi

LEGENDA DE TABELAS

Tabela 2.1: Classificação simplificada de VARNES (1958) -------------------------------------9

Tabela 2.2: Classificação de Hutchinson (1988).------------------------------------------------- 10

Tabela 2.3: Tipos de materiais envolvidos nos movimentos do tipo fluxo. (HUNGR et

al., 2001)----------------------------------------------------------------------------------------------- 21

Tabela 2.4: Classificação dos tipos de fluxo. (HUNGR et al., 2001) ------------------------ 22

Tabela 2.5: Características das principais classificações de movimentos de massa

gravitacionais. 2-materiais considerados; 3-atributos considerados; 4-tipos de

movimentos classificados; 5-origem dos mov. (naturais ou induzidos); 6-se há

detalhamento da descrição dos movimentos ou não; 7-existência de versões

recentes com adaptações; 8-principais modificações; 9-consideração de

processos correlatos ou não.( modificado de RODRIGUES, 1998)------------------- 23

Tabela 2.6: Vantagens e desvantagens de algumas das classificações propostas

(RODRIGUES, 1998)------------------------------------------------------------------------------- 23

Tabela 2.7: Principais grupos de fatores que influenciam na ocorrência de movimentos de massa gravitacionais.(Adaptado de CRUDEN e VARNES, 1996) --------------- 25

Tabela 2.8 : Resumo dos dados de entrada para análise de escorregamentos.

Adaptado de MANTOVANI et al. (1996). Possibilidade de obtenção dos dados: 1-

baixa , 2- moderada, 3- alta ---------------------------------------------------------------------- 28

Tabela 2.9: Relação entre tipos de análise e escalas de mapeamento. Adaptado de

SOETERS e Van WESTEN (1996)-------------------------------------------------------------29

Tabela 2.10: Resumo dos métodos mais utilizados para análise de estabilidade de

taludes, e suas características distintivas. (adaptado de HUNT, 1986)-------------- 32

Tabela 2.11: Métodos gerais de análise e as condições geológicas adequadas a sua

aplicações. (modificado de HUNT, 1986)----------------------------------------------------- 33

Tabela 2.12: Principais equações de infiltração com base empírica. i(t) é a infiltração e I(t) é a infiltração acumulada. -------------------------------------------------------------------- 63

Tabela 2.13: As várias equações de fluxo geradas da simplificação da equação de

Richards. (Adaptado de EPA, 1998) ----------------------------------------------------------- 66

Tabela 2.14.: Relação entre textura do solo e velocidade final de infiltração aproximada (adaptado de Scott, 2001) ------------------------------------------------------------------------ 67

Tabela 3.1: Quantidade e propriedades das amostras coletadas para ensaios de

laboratório. -------------------------------------------------------------------------------------------- 96

Tabela 4.1: Classes de declividade adotadas e as respectivas áreas.------------------- 122

Tabela 4.2: Características geotécnicas de amostras relativas ao material I-R ------- 127

Tabela 4.3: Características geotécnicas de amostras relativas ao material II-R ------ 129

Tabela 4.4: Características geotécnicas de amostras relativas ao material III-S ------ 130

xii

Tabela 4.5: Características geotécnicas de amostras relativas ao material III-S ------ 131

Tabela 4.6: Características geotécnicas das amostras relativas ao material VI-A. --- 133

Tabela 4.7: Perfil típico da Unidade U1. ---------------------------------------------------------- 137

Tabela 4.8: Índices fisicos para várias profundidades - unidade U1. --------------------- 137

Tabela 4.9: Perfil típico da Unidade U2. ---------------------------------------------------------- 139

Tabela 4.10: Índices fisicos para várias profundidades - unidade U2.-------------------- 139

Tabela 4.11: Perfil típico da unidade U3. --------------------------------------------------------- 140

Tabela 4.12: Perfil típico da unidade U4 ---------------------------------------------------------- 141

Tabela 4.13: Índices fisicos para várias profundidades - unidade U4.-------------------- 141

Tabela 4.14: Perfil típico da unidade U5 ---------------------------------------------------------- 141

Tabela 4.15: Perfil típico da unidade U6. --------------------------------------------------------- 142

Tabela 4.16: Índices fisicos para várias profundidades - unidade U4.-------------------- 143

Tabela 4.17: Perfil típico da unidade U7 ---------------------------------------------------------- 143

Tabela 4.18: Perfil típico da unidade U8 ---------------------------------------------------------- 144

Tabela 4.19: Perfil típico da unidade U9. --------------------------------------------------------- 145

Tabela 4.20: perfil típico da unidade U10--------------------------------------------------------- 146

Tabela 4.21: Porcentagem de ocorrência das unidades na área mapeada------------- 148

Tabela 4.22: Índices físicos e resultados da segunda etapa dos ensaios de

cisalhamento direto. ------------------------------------------------------------------------------ 155

Tabela 4.23: Dados de adensamento antes da saturação e colapso após saturação.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 155

Tabela 4.24: Características gerais dos escorregamentos mapeados. A identificação

de cada escorregamento corresponde aos números no mapa da Figura 4.58. - 166

Tabela 4.25: Resultados obtidos a partir das relações. A identificação de cada

escorregamento corresponde aos números no mapa da FIGURA 4.58. ---------- 175

Tabela 4.26: Localização dos postos pluviométricos utilizados. --------------------------- 176

Tabela 4.27: Seqüência de eventos do período de 01 de dezembro a 05 de janeiro de

2000. -------------------------------------------------------------------------------------------------- 183

Tabela 5.1: Dados utilizados para cálculo de K(θ) e equações de K(θ) para o ensaio

E1. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 192

Tabela 5.2: Dados utilizados para cálculo de K(θ) e equações de K(θ) para o ensaio E2

---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 197

Tabela 5.3: Resumo dos valores de vi e Ksat para os ensaio E1 e E2. Ksat (1) valor obtido pelo ensaio de infiltração e Ksat (2) obtido pelo método de Libardi. -------- 200

Tabela 5.4: Dados utilizados para cálculo de K(θ) e equações de K(θ) para o ensaio E5

---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 202

xiii

Tabela 5.5: Dados utilizados para cálculo de K(θ) e equações de K(θ) para o ensaio

E6. ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 204

Tabela 5.6: Dados de Ksat obtidos em ensaio de laboratório. ------------------------------- 207

Tabela 5.7: Parâmetros obtidos do ensaio e elaboração das curvas de retenção. --- 208

Tabela 5.8: Equações da variação de φm em relação a θ, obtidas das curvas de

retenção---------------------------------------------------------------------------------------------- 210

Tabela 5.9: Resumo dos parâmetros hidráulicos e de resistência característicos para cada unidade de material inconsolidado. Kc-dado obtido pelo ensaio de coluna;

Ki- dado obtido ensaio direto em campo e Kl – dado obtido pelo método de

Libardi; cs e φs – resistência saturada e cn e φn – resistência na umidade natural.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 217

Tabela 6.1: Resumo dos parâmetros fundamentais. ------------------------------------------ 229

Tabela 6.2: Eventos de chuva hipotéticos utilizados para exemplificar os

procedimentos de aplicação do método proposto.--------------------------------------- 231

Tabela 6.3: Tabela de cálculo da razão Iz/Kz para cada evento a ser utilizado nos

exemplos.-------------------------------------------------------------------------------------------- 231

Tabela 6.4: Exemplo de cálculo de R(t*) no evento 3, para t = 24 horas. Valores em

negrito indicam respostas durante a chuva. ----------------------------------------------- 234

Tabela 6.5: Exemplo de cálculo de ψ/Z para o evento 3 para t = 24 horas. Valores em negrito indicam carga hidráulica normalizada durante a chuva. --------------------- 239

Tabela 6.6: Planilha de distribuição de evento ao longo do tempo. As lacunas mais

escuras indicam a influencia do período de chuvas. ------------------------------------ 243

Tabela 6.7: Planilha de cálculo de ψ/Z final para quatro eventos, baseada na

distribuição simples de eventos. -------------------------------------------------------------- 244

Tabela 6.8: Planilha de cálculo de ψ/Z final, considerando o último valor de ψ/Z obtido antes do início do novo evento. Os valores em negrito foram os valores somados

ao próximo evento.-------------------------------------------------------------------------------- 246

Tabela 6.9: Planilha de cálculo de ψ/Z final considerando a acumulada dos valor de

ψ/Z obtidos durante todo o período. --------------------------------------------------------- 248

Tabela 6.10: Planilha de cálculo de ψ/Z final considerando todos os valor de ψ/Z

obtidos durante todo o período analisado. ------------------------------------------------- 250

Tabela 6.11: Exemplo simplificado da planilha de cálculo da variação de FS com o

tempo para os exemplos de eventos apresentados na TABELA 6.2. Valores em

negrito representam o período de ocorrência da chuva. ------------------------------- 253

Tabela 7.1: Dados utilizados no processo de aplicação do método ---------------------- 260

xiv

Tabela 7.2: Seqüência de eventos dos meses de dezembro de 1999 e janeiro de 2000,

utilizada aplicação do método. ---------------------------------------------------------------- 260

Tabela 7.3: Fatores de segurança máximos e mínimos na condição inicial, ou seja,

antes do início das chuvas. Resultados utilizando parâmetros de resistência

saturados e não saturados.--------------------------------------------------------------------- 262

Tabela 7.4: Profundidades médias de ocorrência dos escorregamentos observados

para as diferentes unidades. ------------------------------------------------------------------- 299

Tabela 7.5: Fatores de seguranças críticos obtidos na retroanálise dos

escorregamentos. --------------------------------------------------------------------------------- 301

xv

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO -------------------------------------------------------------------------------------------- 1

1.2. OBJETIVOS--------------------------------------------------------------------------------------------- 5

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA -------------------------------------------------------------------------- 7

2.1. MOVIMENTOS DE MASSA GRAVITACIONAIS ---------------------------------------------- 7

2.1.1. Tipos movimentos de massa gravitacionais e mecanismos de ruptura

relacionados------------------------------------------------------------------------------------- 11

2.1.1.1. Quedas e Tombamentos ----------------------------------------------------- 11

2.1.1.2. Escorregamentos --------------------------------------------------------------- 12

2.1.1.3. Rastejos -------------------------------------------------------------------------- 18

2.1.1.4. Escoamentos ou Fluxo -------------------------------------------------------- 19

2.1.1.5. Movimentos de massa complexos. ---------------------------------------- 22

2.1.2. Fatores que influenciam na ocorrência de movimentos de massa

gravitacionais. ---------------------------------------------------------------------------------- 24

2.2. ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE ENCOSTAS -------------------------------------------- 26

2.2.1. Métodos de análise com base determinística --------------------------------- 30

2.2.1.1. O fator de segurança (FS) --------------------------------------------------- 33

2.2.1.2. Parâmetros envolvidos em análises de estabilidade de talude. --- 34

2.2.1.3. Métodos baseados em equilíbrio-limite----------------------------------- 37

2.2.1.4. Retroanálise. --------------------------------------------------------------------- 40

2.2.1.5. Análises em materiais heterogêneos-------------------------------------- 41

2.2.2. Métodos de análise com base estatística e probabilística. ---------------- 42

2.2.3. Inventário de escorregamentos --------------------------------------------------- 44

2.2.4. Abordagem heurística----------------------------------------------------------------45

2.2.5. Combinação de modelagem hidrogeológica com os métodos clássicos

de cálculo de estabilidade. ------------------------------------------------------------------ 46

2.2.6. Correlação semiquantitativa entre precipitação e ocorrência de

escorregamentos. ----------------------------------------------------------------------------- 53

2.3. DINÂMICA DA ÁGUA NO SOLO --------------------------------------------------------------- 58

2.3.1. Infiltração -------------------------------------------------------------------------------- 58

2.3.1.1. Equações Empíricas. ---------------------------------------------------------- 62

2.3.1.2. Equações com base física --------------------------------------------------- 63

2.3.2 Fatores que influenciam na infiltração da água no solo. ------------------- 66

2.3.3. Parâmetros relacionados ao processo de infiltração de água no solo. 71

2.3.3.1. Condutividade hidráulica saturada (Ksat) --------------------------------- 71

2.3.3.2. Condutividade hidráulica não saturada (K(θ)) -------------------------- 72

2.3.3.3. Potenciais de água no solo (φ)---------------------------------------------- 73

2.3.3.4. Difusividade hidráulica (D(θ))------------------------------------------------ 76

xvi

2.3.4. Métodos de determinação das propriedades relacionadas à dinâmica

da água no solo. ------------------------------------------------------------------------------- 77

2.3.4.1. Parâmetros hidráulicos-------------------------------------------------------- 77

2.3.4.2. Difusividade hidráulica -------------------------------------------------------- 83

2.3.4.3. Curva de retenção -------------------------------------------------------------- 85

3. METODOLOGIA---------------------------------------------------------------------------------------- 89

3.1 PROCEDIMENTOS DE EXECUÇÃO ----------------------------------------------------------- 90

3.1.1. Etapa 1 – Revisão bibliográfica --------------------------------------------------- 92

3.1.2. Etapa 2- Caracterização básica da área de estudo ------------------------- 92

3.1.2.1. Produtos cartográficos básicos em escala 1:2000. ------------------- 92

3.1.2.2. Fotointerpretação e sensoriamento remoto. ---------------------------- 94

3.1.2.3. Investigação de campo-------------------------------------------------------- 95

3.1.2.4. Coleta de amostras e ensaios realizados em laboratório.----------- 96

3.1.2.5. Definição das unidades e elaboração do mapa de materiais

inconsolidados. ----------------------------------------------------------------------------- 98

3.1.2.6. Cadastro das feições de movimentos de massa:---------------------- 98

3.1.2.7. Análise de dados pluviométricos. ------------------------------------------ 99

3.1.3. Etapa 3 - Caracterização das propriedades hidráulicas dos materiais

inconsolidados. ------------------------------------------------------------------------------- 100

3.1.3.1. Ensaios de infiltração -------------------------------------------------------- 100

3.1.3.2. Obtenção da difusividade hidráulica (D(θ)) ---------------------------- 105

3.1.4. Etapa 4 – Desenvolvimento, validação e aplicação do método proposto

---------------------------------------------------------------------------------------------------- 105

3.1.5. Etapa 5 – Análise e Conclusões ------------------------------------------------ 106

4. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO ------------------------------------------------107

4.1. ASPECTOS GERAIS ------------------------------------------------------------------------------107

4.1.1. Localização --------------------------------------------------------------------------- 107

4.1.2. Geologia ------------------------------------------------------------------------------- 107

4.1.3. Relevo ---------------------------------------------------------------------------------- 110

4.1.4. Aspectos climáticos----------------------------------------------------------------- 111

4.1.5. Características de ocupação e aspectos sócio-econômicos. ----------- 111

4.2. DOCUMENTOS CARTOGRÁFICOS BÁSICOS--------------------------------------------116

4.2.1. Mapa Topográfico------------------------------------------------------------------- 116

4.2.2. Mapa de Documentação ---------------------------------------------------------- 117

4.2.3. Carta de Declividade --------------------------------------------------------------- 122

4.2.4. Mapa da Direção do Fluxo de Massa de Materiais Inconsolidados. -- 124

4.3. MATERIAIS INCONSOLIDADOS --------------------------------------------------------------126

4.3.1. Descrição dos tipos de materiais inconsolidados -------------------------- 126

4.3.1.1. Materiais inconsolidados de origem residual-------------------------- 127

xvii

4.3.1.2. Materiais inconsolidados de aterro -------------------------------------- 132

4.3.1.3. Material inconsolidado de origem aluvionar --------------------------- 135

4.3.2. Unidades de Materiais Inconsolidados---------------------------------------- 136

4.3.2.1. Unidade U1 --------------------------------------------------------------------- 137

4.3.2.2. Unidade U2 --------------------------------------------------------------------- 138

4.3.2.3. Unidade U3 --------------------------------------------------------------------- 140

4.3.2.4. Unidade U4 --------------------------------------------------------------------- 140

4.3.2.5. Unidade U5 --------------------------------------------------------------------- 141

4.3.2.6. Unidade U6 --------------------------------------------------------------------- 142

4.3.2.7. Unidade U7 --------------------------------------------------------------------- 143

4.3.2.8. Unidade U8 --------------------------------------------------------------------- 144

4.3.2.9. Unidade U9 --------------------------------------------------------------------- 144

4.3.2.10. Unidade U10.----------------------------------------------------------------- 145

4.3.3. Mapa de Materiais Inconsolidados --------------------------------------------- 146

4.3.4. Parâmetros de resistência dos materiais inconsolidados---------------- 151

4.4. FEIÇÕES DE MOVIMENTOS DE MASSA GRAVITACIONAIS OBSERVADAS NA

ÁREA DE ESTUDO. -------------------------------------------------------------------------------------156

4.4.1. Características das feições de movimentos de massa gravitacionais 160

4.4.2. Mapeamento das feições de movimentos de massa gravitacionais. - 166

4.4.2.1. Relação com o mapa de materiais inconsolidados------------------ 168

4.4.2.2. Relação com a carta de declividade------------------------------------- 170

4.4.2.3. Relação com a forma de encostas e ocorrência de drenagens - 170

4.4.2.4. Relação com o mapa de direção de fluxo de materiais

inconsolidados---------------------------------------------------------------------------- 173

4.5. PLUVIOSIDADE ------------------------------------------------------------------------------------175

4.5.1. Relação entre a ocorrência de escorregamentos e a pluviosidade. -- 183

5. CARACTERIZAÇÃO DAS PROPRIEDADES HIDRÁULICAS DOS MATERIAIS

INCONSOLIDADOS. ------------------------------------------------------------------------------------189

5.1. CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA SATURADA E NÃO SATURADA -----------------189

5.1.1. Ensaios com medida de taxa de infiltração. --------------------------------- 190

5.1.1.1. Ensaio E1. ---------------------------------------------------------------------- 190

5.1.1.2. Ensaio E2. ---------------------------------------------------------------------- 194

5.1.1.3. Ensaio E3. ---------------------------------------------------------------------- 198

5.1.2. Ensaios sem medida de taxa de infiltração. --------------------------------- 200

5.1.2.1. Ensaio E5. ---------------------------------------------------------------------- 200

5.1.2.2. Ensaio E6 ----------------------------------------------------------------------- 203

5.1.2.3. Análise dos resultados. ----------------------------------------------------- 206

5.1.3. Ensaios de condutividade hidráulica saturada a carga constante em

laboratório ------------------------------------------------------------------------------------- 206

xviii

5.2. CURVAS DE RETENÇÃO------------------------------------------------------------------------208

5.3. DIFUSIVIDADE HIDRÁULICA (D(θ))----------------------------------------------------------210

6. MÉTODO PARA PREVISÃO DE ESCORREGAMENTOS---------------------------------218

6.1. DESCRIÇÃO DO MODELO MATEMÁTICO-------------------------------------------------218

6.1.1. Base teórica para obtenção das equações ---------------------------------- 219

6.2. A ADAPTAÇÃO DO MODELO MATEMÁTICO AO MÉTODO DE PREVISÃO DE

ESCORREGAMENTOS --------------------------------------------------------------------------------226

6.2.1. Implementação e aplicação do método --------------------------------------- 228

7. APLICAÇÃO DO MÉTODO PARA PREVISÃO DE ESCORREGAMENTOS

TRANSLACIONAIS--------------------------------------------------------------------------------------259

7.1. ANÁLISE DA CONDIÇÃO INICIAL DE ESTABILIDADE DAS ENCOSTAS.-------261

7.2. RESULTADOS DA APLICAÇÃO DO MÉTODO PARA CADA UNIDADE E

ANÁLISE DA VALIDADE DE SUA UTILIZAÇÃO. ----------------------------------------------264

7.2.1. Simulações para avaliação do método proposto. -------------------------- 280

7.3. ANÁLISE PARAMÉTRICA-----------------------------------------------------------------------287

7.4. DISCUSSÃO SOBRE OS RESULTADOS OBTIDOS E AVALIAÇÃO CRÍTICA DO

MÉTODO.---------------------------------------------------------------------------------------------------295

8. CONCLUSÕES ----------------------------------------------------------------------------------------303

9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -------------------------------------------------------------309

APÊNDICE I - Modelo de ficha de campo -----------------------------------------------335

APÊNDICE II - Seções Geológico-Geotécnicas----------------------------------------338

APÊNDICE III - Gráficos de precipitações diárias referentes ao mês de

dezembro de 1999 -----------------------------------------------------------------------------347

APÊNDICE IV - Gráficos de variação do fator de segurança em profundidade, na condição inicial (ausência de chuvas), para cada unidade de materiais

inconsolidados analisada----------------------------------------------------------------------354

APÊNDICE V - Resultados da aplicação do sistema de previsão de

escorregamentos. Gráficos de variação do fator de segurança ao longo do tempo

para todas as unidades de material inconsolidado, considerando declividades de

20º e 40º-------------------------------------------------------------------------------------------359