Nas quedas uma massa de qualquer tamanho, de solo e/ou rocha é destacada de uma encosta íngreme ou escarpa, ao longo da superfície na qual ocorre pouco ou nenhum deslocamento cisalhante. O deslocamento ocorre principalmente por queda livre, por rolamento ou salto do material, ou seja, tratam-se de movimentos rápidos a extremamente rápidos.
Segundo as classificações vigentes as quedas podem ser subdivididas em duas categorias (FIGURA 2.1):
a) quedas de rocha ou solo envolvendo destacamento de material intacto da rocha-mãe, sendo o processo de separação progressivo.
b) quedas de rocha ou matacões que se encontram destacados da rocha-mãe. No caso a o mecanismo que propicia a sua ocorrência é a pressão gerada pela penetração da água em fraturas ou descontinuidades existentes dentro do maciço rochoso as quais encontram-se em geral, abertas e sem preenchimento. Tal pressão acarreta a separação progressiva das paredes da fratura provocando o destacamento de parte da rocha. Quando as fraturas encontram-se preenchidas por algum outro tipo de material o intemperismo químico pode gerar o desgaste do mesmo e o conseqüente desprendimento de uma das partes do maciço.
No caso b onde o bloco já se encontra destacado do maciço, a queda ocorre em geral pelo enfraquecimento do material de sustentação do bloco.
O tombamento, consiste na rotação para fora da encosta, e ocorre quando o vetor resultante das forças atuantes se situa fora ou abaixo do centro de gravidade, em geral, na base do bloco afetado. Estas forças são oriundas da gravidade ou exercidas por unidades adjacentes ou fluidos das descontinuidades.
Quedas
a) Secundárias
b) Primárias
Tombamento
a)simples
b)múltiplos
Figura 2.1: Esquema ilustrativo de movimento de massa do tipo queda e tombamento, segundo a classificação de Hutchinson (1988).
Os tombamentos podem culminar em queda ou escorregamento, o que vai depender da geometria da massa deslocada e da orientação e extensão das descontinuidades. Estes tipos de movimentos são mais comuns em massas rochosas com descontinuidades verticalizadas e podem envolver milhões de m3 (FIGURA 2.1).
2.1.1.2. Escorregamentos
Os escorregamentos são uma conseqüência da deformação cisalhante que pode ocorrer ao longo de uma ou mais superfícies, podendo abranger materiais rochosos ou solo. As superfícies de deslizamento podem ser visíveis ou razoavelmente inferidas ou ainda estar entre zonas relativamente limitadas. Estes movimentos podem ser ainda progressivos, ou seja, o cisalhamento pode não se iniciar sobre uma superfície de ruptura propriamente dita, mas sim se propagar de uma ruptura localizada de pequena extensão ( por exemplo fendas de tração).
Classicamente os escorregamentos são subdivididos em duas classes: os rotacionais e os translacionais. No entanto, HUTCHINSON (1988) define ainda os tipos confinado e composto.
a) Escorregamentos Rotacionais
São escorregamentos onde o material em movimento sofre pouca deformação e em geral envolve apenas uma ou poucas unidades litológicas ocorrendo preferencialmente ao longo de superfícies de deslizamento internas. Apresentam como característica mais comum a geração de uma superfície curva com a concavidade voltada para cima, sendo que as fissuras expostas após a movimentação são concêntricas em planta e côncavas na direção do movimento conforme apresentado na FIGURA 2.2.
-Material homogêneo.
1)Ruptura totalm. dentro do talude.
2)Ruptura intersepta a base e topo do talude
r2
r1
(a)
-Ruptura em aterro de meia encosta
r
aterro linha de base
original
(b)
-Material Heterogêneo. O plano de ruptura. segue a inclinação das camadas alteradas
r1
r2
(d)
- Material heterogêneo. A ruptura segue a camada de argila mais mole.
grabem r arg. firme arg. mole (c) aterro
- Aterro de encosta. Ruptura controlada por solo mole. carvão solo arenito folhelho (f)
-Ruptura em aterro contendo material firme em subsuperfície zona firme zona mole aterro rocha (e)
Figura 2.2: Ilustração de escorregamentos rotacionais em diferentes tipos de materiais (adaptado de VARNES, 1958)
No caso de escorregamentos mais extensos, perpendicularmente a direção do movimento, a geometria resultante toma a forma de um semicilindro com eixo paralelo a direção do talude. Em geral a porção superior da superfície de escorregamento gera formas verticais, podendo assim ocorrer novos deslizamentos, assim como as regiões laterais da cicatriz por serem também muito íngremes.
Pelo fato desses escorregamentos ocorrerem preferencialmente em materiais homogêneos, a sua incidência em barragens de terra e aterros em geral é bastante freqüente. Nos materiais naturais por serem em geral pouco homogêneos, podem ocorrer deslizamentos com formas mais complexas do que a circular, acompanhando as heterogeneidades internas e descontinuidades.
As ilustrações apresentadas na FIGURA 2.2 representam algumas das situações nas quais podem ocorrer os escorregamentos rotacionais. Tais ocorrências estão diferenciadas, principalmente, em função dos tipos de materiais e estruturas geológicas características dos locais de ocorrência.
Com relação ao mecanismo de ruptura para este tipo de escorregamento, ele está relacionado à infiltração da água da chuva. No caso de materiais homogêneos ou com pequenas variações e de grande espessura (FIGURA 2.2 a a c) a perda de equilíbrio do maciço ocorre pela infiltração constante de água a qual atua na resistência ao cisalhamento do solo pela modificação das condições iniciais do solo, como por exemplo a geração da pressão neutra. A perda do equilíbrio, no entanto, é uma função do tipo de material, de suas propriedades hidráulicas e da relação entre a quantidade de água infiltrada e a resistência ao cisalhamento do maciço.
No caso de materiais heterogêneos (FIGURA 2.2d a f), tanto pela sobreposição de vários tipos de materiais como pela presença de estruturas, como fraturas, foliações, zonas de cisalhamento, etc...) a ruptura pode ocorrer pelo mesmo processo como para os solos homogêneos, no entanto, a superfície de ruptura estará condicionada às descontinuidades. Por outro lado, podem ocorrer por processos mais lentos, e dependentes do enfraquecimento dos materiais que preenchem as descontinuidades pela percolação de água, provocando a perda de sustentação do maciço.
b) Translacionais
São escorregamentos onde o material em movimento apresenta grande deformação, e abrange várias unidades semi-independentes, sendo que a massa se rompe por cisalhamento e progride sobre uma superfície plana. Por este motivo são também conhecidos como planares. É comumente controlado por estruturas como superfícies de fraqueza geradas por falhas, juntas, planos de acamamento com variação de resistência ao cisalhamento entre as camadas ou ainda pelo contato entre o substrato rochoso e a camada superficial de solo, residual ou transportado.
Na FIGURA 2.3 observam-se algumas ilustrações dos tipos de movimentos de massa translacionais. No caso dos escorregamentos do tipo b a morfologia da superfície de ruptura irá depender das estruturas do maciço.
a) em detritos
fendas
sup de
ruptura
planares
em cunha
b)em rocha
Figura 2.3: Esquema ilustrativo de alguns tipos de escorregamentos translacionais. (a) em detritos e (b) rochas (adaptado de HUTCHINSON, 1988)
Mais uma vez o principal mecanismo de ruptura mais responsável pela ocorrência destes tipos de escorregamentos está relacionado com a infiltração da água.
A FIGURA 2.4, adaptada das observações de pesquisadores como LACERDA (1989), JOHNSON e SITAR (1990), MONTGOMERY et al. (1997) e LEROUEIL (2001) mostra que a água infiltrada e que atua para a ocorrência de escorregamentos não resulta a penas do fluxo vertical da chuva, mas também de outras direções, podendo ascender das fraturas do maciço rochoso encontrado em profundidade, devido ao armazenamento do interno de água subterrânea e também advir da distribuição progressiva entre as camadas com diferentes características de permeabilidade no maciço de solo.
Os detalhes relacionados a mecanismo interno de redistribuição da água, bem como das componentes físicas do solo que colaboram para isso, será discutido mais detalhadamente adiante.
Chuva
direção de fluxo de água
Figura 2.4: Desenho ilustrativo das várias formas de movimentação e distribuição da água dentro de uma encosta
Segundo o que é encontrado na bibliografia em geral, quando relacionadas à infiltração da água da chuva estes tipos de escorregamentos podem ocorrer a partir dos seguintes mecanismos:
a) Saturação pela base ou ascendente
Isto ocorre em geral quando se encontram sobrepostos dois tipos de materiais com propriedades hidrogeológicas diferentes, de modo que exista uma barreira para movimentação descendente continua da água dentro do maciço ( FIGURA 2.5) . Por exemplo, solos mais permeáveis sobrepostos a solos menos permeáveis, ou a presença de substrato rochoso próximo à superfície. Isto faz com que após um determinado tempo haja uma elevação do nível de água, causando a elevação da pressão neutra e conseqüente ruptura do maciço. Neste caso a ruptura pode ocorrer algum tempo após a ocorrência da chuva, o que vai depender da movimentação da água dentro do maciço.
ENOKI et al. (1999) estabelecem em seu trabalho uma seqüência sistemática para este mecanismo, dada por três processos:
- a infiltração da água na superfície e conseqüente descida da frente de saturação;
- após a chegada da frente de saturação a uma superfície de descontinuidade tem início à formação de uma superfície freática que se eleva continuamente, enquanto houver uma fonte de água;
- a superfície freática se eleva até um ponto em que ocorre a perda de resistência ao cisalhamento do solo, ocorrendo à ruptura.
Roch a
Descida da frente de molhamento
(1) Nível freátic
o Roch a (2) H Hw Ruptura Roch a Nível fre ático (3)
Figura 2.5: Mecanismo de ruptura por saturação pela base (ENOKI et al., 1999)
b) Saturação pelo topo ou descendente
Neste caso ocorre a perda de resistência ao cisalhamento pela diminuição da sucção existente em solos não saturados. Isto ocorre pela infiltração contínua da água, a qual eleva a umidade do solo até a diminuição significativa da sucção, isto pode ocorrer após a saturação total do maciço até uma profundidade crítica, ou pode ocorrer até mesmo antes da saturação total, o que vai depender das características de capacidade de retenção do solo (FIGURA 2.6).
Este mecanismo está em geral associado a encostas muito íngremes onde a estabilidade do maciço depende principalmente da coesão do solo incrementado pelas forças de sucção as quais garantem a estabilidade da encosta, mesmo nestas situações. Além disso, é comum a ocorrência dos escorregamentos durante uma seqüência de eventos de chuva ou logo após o mesmo.
Este tipo de mecanismo vem sendo estudado mais intensamente nos últimos anos, tendo como principal coadjuvante o crescente interesse pela mecânica dos solos não saturados, fazendo com que os parâmetros envolvidos na perda de sucção durante a infiltração possam ser mais bem conhecidos.
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