Instabilizações de taludes, por infiltrações ... · Faltou expor o conceito básico para a revisão da Edição. ... tência, e estabilidade de taludes, repete a postulação

415IV COBRAE - Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas - Salvador-BA

Instabilizações de taludes, por infiltrações, drenagens,e equilíbrio força-deslocamento: erros históricos;correções.

Larocca, E.S.Victor F.B. de Mello & Associados S/C Ltda, São Paulo, SP, Brasil, [email protected]

Meireles, E.B.Victor F.B. de Mello & Associados S/C Ltda, São Paulo, SP, Brasil, [email protected]

Quintanilha, R.Victor F.B. de Mello & Associados S/C Ltda, São Paulo, SP, Brasil, [email protected]

Mello, V.F.B.Victor F.B. de Mello & Associados S/C Ltda, São Paulo, SP, Brasil, [email protected]

Resumo: Refere-se aos complexos fatores de Azares e Riscos dominantes naturais erráticos, bemimprevisíveis, a favor das análises via Estatística-Probabilidades (EP) Gaussiana simplesconvidativa, para maximizar os fatores Atuantes e minimizar os Resistentes nos extremos dadistribuição probabilística (P). Nas análises de instabilizações de taludes, demonstrou-se que umahipótese simplificadora de Terzaghi, crismada por Taylor e tacitamente acatada por todos os métodosde análises (Bishop e demais mentores) gerou um “gene poluidor” prevalecente através dos 67anos. Ressaltam-se: as diferenças entre cargas Moles e Duras; a relevância de diferenciar offatores naturais Atmosféricos, Topográficos, e Subterrâneos; referente às infiltrações verticais, ofranco desconhecimento das sucções como incremento à carga altimétrica; finalmente, o efeito dedilatações repetitivas indiretamente ilustrado por caso-tipo bem definido, levando às rupturasapós longos períodos de rastejos aplicáveis a taludes de Fatores de Segurança (FS) baixos, segundoconfirmado por ensaios “tensão-controlada” de 3,5 anos.

Abstract: One mentions the complex factors of Hazards and Risks of Nature’s erraticities, veryunpredictable, imposing simple inviting Gaussian Statistical-Probabilistic analyses for maximizingActuating factors, and minimizing Resisting ones, at the extemities of the probability distribution.In analyses of slope destabilizations one concludes that a simplifying assumption by Terzaghiratified by Taylor and tacitly accepted in all the methods of analyses (Bishop and other mentors)generated a “polluting gene” persisting through 67 years. One stresses: differences between Soft

416 IV COBRAE - Conferência Brasileira sobre Estabilidade de Encostas - Salvador-BA

and Hard loads; relevance in distinguishing Nature’s factors classified as atmospheric,topographical, and underground; regarding vertical infiltrations, the blatant ignorances on suctionsas increments to the elevation head; finally, the effect of repetitive dilatations (indirectly illustratedby a case-type clearly defined) that lead to failures after long periods of creep of slopes of lowSafety Factors, as confirmed by “stress-control” tests through 3.5 years .

1 INTRODUÇÃO

Os Desafios de Previsões vs. Comportamentosna geotecnia expuseram erros amplos,sistêmicos e erráticos. A respeito enfatizou-se(de Mello, 1977) que a engenharia civil-geotécnica não procura predizer que comporta-mento exato se confirma, nem adquire experiên-cia em tal meta: o profissional quer prever o quenão permitir acontecer. Tal meta determinística,de minimizar Azares (PROBABILIDADE P) pas-sou à busca de RUPTURAS (RUPT), mas real-mente atendendo a minimizar Riscos (composi-ção das P dos azares com as P de danoscausáveis). Exige-se acumular dados ESTATÍS-TICOS (E) pré-ruptura para análises EP por viasimples-convidativa da FUNÇÃO DE DISTRI-BUIÇÃO PROBABILÍSTICA (PDF) Gaussiana,para abraçar maior número de casos, semprediferenciados.

Face ao complexo e errático, Natural e dedados, do passado ou futuro, cabe afastar so-fisticações como acadêmicas estéreis. Falhassobressaem, e variantes da EP e PDF substitu-em-se melhor por maior amostra E. Concentra-se nos 25% extremos para fatores atuantes/re-sistentes em seqüência conjugada minimizar/maximizar no ousado superior, vs. maximizar/minimizar no temeroso inferior (ERRATA ref. DeMello et al 2004c). Nas soluções profissionaisalcançadas conferir as “velocidades” e “acele-rações” de efeitos gerados por variações dosfatores porque as condições críticas possíveissão postuladas, e a Projetista deve avaliar oritmo com que ameacem afetar o ∆FS.

Decisões oscilam entre evitar excesso carode segurança para o investidor, porém sem bai-xar a boa segurança frente aos riscos a prever.Em deslizamentos de massas de porte cabe apre-ciar em sucessão os 3 níveis de fatores em co-tas: atmosférico meteorológico-hidrológico, atopografia gerada pela geomorfologia, e o geo-lógico. São bem prioritárias as variações locaisdas pluviografias (a distinguir de pluviometriase isohietas), delas dependendo as sucções comvariações pela própria infiltração. Trata-se doassunto nos Itens 5 e 8.

Figura 1 reproduz o modelo mental didáticoda instabilização por infiltrações, na elabora-ção de ábacos dos FS via círculos de Mohr.Simplicidade o insere no subconsciente, per-dura. Cabem variações locais geológicas dofundo impermeável, e assim da espessura dis-ponível para fluxo: exemplifica porquedeslizamentos são locais, em área extensa degeologia e pluviografia qualificadamente iguais.

Frisa-se o princípio liminar nunca respeita-do de complementar retroanálises de área rom-pida, também com as das áreas contíguas, emcima e de cada lado, que não romperam. Ageotecnia tem que investigar a diferença localimprevi(sta)(sível). Só é conhecível o SIM quan-do complementado pelo NÃO. Também frisa-seo inquestionável (de Mello 1972; 1979) de que,pela Teoria dos Erros, o procedimento a usar éo de calcular pelo mesmo método as estabilida-des inicial, e final: obtêm-se a diferença ∆FS ≡FS

f - FS

i associada a cada Mudança de Condi-

ções. Isto porém não apaga erros “genéticos”dominantes que permeiem todos os métodos


de computações resultando quase iguais(Wright 1973): de Mello (1977) adverte que se-rem quase iguais não os torna quase corretos.

2 CARGAS MOLES, em TESE CONSTANTESINDEPENDENTE DA DEFORMAÇÃO EMJOGO, E as DURAS, DEPENDENTES DA DE-FORMAÇÃO GERAD(A)(ORA).

Comparando as duas edições de Terzaghi-Peck(1948, 1967) destaca-se a diferença da misturaerrônea (1948) comparada vs. a que separa(1967), correta, as cargas moles e duras, no cál-culo da estabilidade por Fellenius, equilíbrio deMomentos.

O Peso é carga mole, a RESISTÊNCIA (R) aolongo do círculo carga dura. Designando osMomentos da direita e da esquerda do centrode rotação como MD e ME, e com R, as equa-ções foram FS = (ME+R)/MD (1948) e FS = R/(MD-ME) (1967). A correção leva, no círculocrítico arbitrário adotado, a erros de ≈ 25 a 40%para mais na relação incorreto/correto em con-dições correntes na prática, 1,2 < FS < 1,6, bai-xando a 5 a 10% em ruptura FS ≈ 0,8 (de Mello etal. 2004a, b). Faltou expor o conceito básico paraa revisão da Edição.

Figura 1: Tensões em talude infinito com rede paralelade percolação à superfície. Super-idealização didáticaviciante (Taylor 1948).

O caso supra empregara as tensões totais, enão as efetivas, que em seguida se promulga-ram avassaladoramente, (Conferência deBoulder, ASCE, 1960), consagrando as PRES-SÕES NEUTRAS DE FRONTEIRA (PNFU), queconstituem o foco da importante exposição do“primeiro gene poluidor”. Frisa-se que tais Uspassaram a ser tanto erradamente as devidas àspercolações (moles) pelo maciço (Item 4), comocorretamente as devidas às sobrepressões neu-tras transientes (duras) de compressões ao lon-go do círculo deslizante (assunto não aborda-do aqui).

Não há qualquer associação das forças mo-les como solicitantes, e as duras como resisten-tes, nem o oposto. A dicotomia entre forçasmoles e dura, é inquestionável para a MECÂ-NICA DAS ROCHAS (MEC ROCH). Cargas“moles” apareceram na MEC ROCH nas barra-gens-gravidade de concreto: com pressõeshidrostáticas de dezenas a centenas, de metros,altos FS de projeto, e deslizamento diminuto,decímetros, material rochoso já passaria seu pico“rígido-friável”, sem sobrepressões de compres-são no cisalhamento, carga “dura”.

Nas Figuras 2 e 3 relembram-se pontos bási-cos da resistência nas equações Mohr-Coulombvariando segundo admitidas DEFORMAÇÕESESPECÍFICAS (DEF ESP) constantes, e só ohistórico uso dos ensaios de DEF ESP – CON-TROLADA (CONTR) para bem definir “o picode ruptura” ao qual aplicar o FS. Nas curvastensão-deformação anota-se a grande diferen-ça entre: (1) o comportamento dúctil sob altapressão, coincidindo os máximos de (σ

1-σ

3) e

de (σ1’/σ

3’), argilas amolgadas-readensadas dos

ensaios acadêmicos; e (2) a trajetória sob bai-xas tensões com sobreadensamento e/ouSENSITIVIDADE (S

t,) quando o (σ

1-σ

3)

max se

antecipa ao (σ1’/σ

3’)

max de máxima obliqüidade.

A involução de (1) para (2) configura “quebras


de estrutura” difíceis de precisar em obra, mo-tivando adotar por prudência o que ocorre pri-meiro na trajetória de tensões. O assunto exi-ge atenção especial (Item 6) onde se frisa queinstabilizações subordinam-se a FORÇA (cons-tante) -DESLOCAMENTO (F-DESL) com de-generação à TENSÃO (TENS)-CONTROLADA(CONTR) para trabalhar com pressões efeti-vas.

Nas fundações rochosas com juntas de per-sistências (extensões) finitas, com “pontes”mais sãs entre suas extremidades, também re-sulta frustrado qualquer acompanhamentoTENS-DEF ESP pós-pico. Esquecem-se as “pon-tes” sempre!

Todas as análises admitiram primeiro nasobras de pequeno porte da época de Rankine,

Coulomb, et al., a deformação nula, rígido-plás-tica. Em trintena de anos depois, a MEC ROCHadmitiu para as “resistências mobilizadas”, umacondição elasto-plástica de DEF ESP constan-te (De Mello 1966). Há uma trintena de anos sedifundiram programas de computação de DIFE-RENÇAS e/ou ELEMENTOS FINITOS (FEM),determinando TENS e DEF bem variadas nomaciço: não houve ajustes das ANÁLISES- LI-MITE a tais realismos disponíveis para obrasgrandes.

Fração diminuta das publicações evoluiupara as meticulosas medições das TENS-DEFPRÉ-RUPT (Sapporo 1994; Torino 1999; Lyon2003) e para a configuração respectiva nas duasfases (Figura 3) freqüentes em argilasindeformadas de S

t ≥ 3 a 5.

Figura 2: Envoltórias (q,p’) Mohr-Coulomb sucessivas “elásticas”, e trajetórias de tensões (Janbu 1980).


3 ALGUNS PRINCÍPIOS LIMINARES QUES-TIONADOS.

Terzaghi (1936) adotou a “hipótesesimplificadora” para “aterro livremente drenante”instabilizado por chuva (Figura 4): ofereceu oprincípio de que as PNFU levem, para elementode solo entre pares de equipotênciais e fluxos, àequivalência de Pressão Total – PNFU ≡ Resul-tante dos Vetores de Pressões Efetivas de Gravi-dade e de Fluxo. Ressalvou quanto à segundaforma que “um tal sistema de forças não podeainda ser calculado, todos os nossos métodosde cálculo são necessariamente baseados emadmitir condições radicalmente simplificadoras”.Terzaghi (1943) mantém o mesmo procedimentopara o ABAIXAMENTO RÁPIDO DO RESER-VATÓRIO (ARR) do talude de montante de bar-ragens de terra.

Figura 3: Curva TENS-DEF aprimorada .

Taylor (1948), consagrado principalmentepor seus trabalhos sobre adensamento, resis-tência, e estabilidade de taludes, repete apostulação de Terzaghi; porém, a ratifica e es-tende “As considerações para um pequeno ele-mento podem ser facilmente estendidas parauma grande massa pela somatória das forçasatuantes em todos os elementos de volume quecompõem a massa” . Com todo respeito pelopassado frisa-se que deveria ser corrigida a“somatória de forças” para “somatória(integração) das condições de equilíbrio”: o erroamplia com o porte do maciço.

Bishop (1952) distingue as U de fluxo dasde sobrepressões, mas prioriza enfocar estaspela “moda”profissional em voga e solossaturados Ingleses. A U de fluxo é até descritacomo “pressão neutra independente do estadode tensões no solo” (i.é. mole). Reflita- se comRankine “Tensões são um conceito filosófico.A deformação é a realidade física”. Bishop ge-rador do primeiro FEM, promoveu a U de com-pressões e parceria com Bjerrum. Citam:

(a) Uso de redução da resistência: “o pro-cedimento ... consiste em encontrar por tenta-tiva e erros, a superfície deslizante para a qualas forças Atuantes e Resistentes estejam noequilíbrio para a mínima redução da resistên-cia”. Esta condição condiz com RUPTs (naEscandinávia) dos taludes brandos de argilassuper- St lixiviadas, perdendo a resistência alongo prazo (ver Item 7 importante).

(b) Crismou as retro- análises de RUPTs complasticidade perfeita: “conferir nos casos emque é sabido que o fator de segurança é 1,00.Esta é provavelmente a mais importante con-firmação entre todas”.

Relembra-se as muitas discussões a favordo critério mais corrente de aumentar esforçosatuantes, visão nata de obra. Frisa- se tambémo relegar das Us de redes a segundo plano(Bishop 1955) Em mini- resumo deveu- se à Con-ferência de Boulder 1960 que reuniu seletiva-


mente o entusiasmo pelas medidas de pressõesneutras, tanto de laboratório como de campo:suprimiram suspeita da ainda baixa precisão dosprimeiros, e da inviabilidade prática dos segun-dos, particularmente para fins de retro-análisesde RUPTs. Bishop & Bjerrum 1960 submetemcasos distinguindo entre FS 1,30 como está-veis e, deslizados retro-analisados que força-ram respeitar o princípio de FS = 1,00. Ocorridaa ruptura são inevitáveis os retardos demobilização, instalação, e resposta dospiezômetros, enfatizando o requisito de regis-trar a pressão no plano e momento deslizante.Ademais as sobrepressões são pontuais, einterpolações para pontos de interesse são des-providas de “pano de fundo” probabilistica-mente confiável. O Item 8 aborda a necessidadede pré-monitoramentos de locais especificamen-te escolhidos, para melhora dos conhecimen-tos.

Cabe frisar um avanço marcante. São osmicro-sensores desenvolvidos capazes de

monitorar nos cp de ensaios laboratoriais ∆(DEF e TENS) locais com precisões milhar devezes menores do que tudo do passado: DEFESP inferiores a 10-4 (que já é bem adequadopara a prática, 1% do viável anterior, com suasconhecidas erraticidades por outros fatores).Também via ondas microsísmicas decisalhamento medem- se, para obter a “rigidez”,as Gs e suas variações G/G

0 referidas a um “má-

ximo inicial sem DEF”. Criou-se assim, impelidopara estudo de microsismicidades cumulativase liquefações de areias fofas, a rica seqüênciade Congressos, a partir de Firenze (ECSMFE1991) de PREFAILURE DEFORMATIONS OFGEOMATERIALS, para todos os solos (ex. Refs.Sapporo 1994, Torino 1999, Lyon 2003). Derivaassim, há 15 anos, o avanço conceitual marcanteda avaliação do comportamento DEF ESP vsrigidez PRÉ- RUPT, meta indissociável das ne-cessidades para previsões de projeto!! Faltaainda muito para alcançar incorporar às previ-sões para Obras: o laboratório é sempre o pri-meiro passo. Não cabe aqui ampliar esta brevemenção. Note-se porém para comparação, opassado: exigia ensaios DEF-CONTR para pre-sumida melhora do conhecimento da RUPT ,para FS; não se suspeitou que para obras pro-gressivamente maiores o realismo exige TENS-CONTR (das forças moles), e a RUPT respecti-va tem que ter pico menor (Item 7) especialmen-te nas argilas de maior St. Nas amostras bastan-te “indeformadas” de “boa” qualidade atingi-am-se picos DEF-CONTR a 1% (De Mello 1981),e a St (adensada-rápida CU) observada até 20%era (é) corrigida para assintota na resistênciatotalmente amolgada. Nos casos CU (com me-didas de U) eram (são) obtidas as curvas TENS-DEF e St quase só pela subtração algébrica σ’ =(σ - u).

Bishop 1957 demonstrou o óbvioenrijecimento por etapas sucessivas de drena-gem-adensante (i.é. σ’ alcançado por U ≈ 0) comrelação às barragens Usk e Selset. Curiosamen-

Figura 4: Origem do “1º GENE POLUIDOR”.


te porém não ocorreu na publicação imediata(Bishop-Bjerrum 1960) nem nos 46 anos decor-ridos, ressaltar-se o conceito, e pesquisar-seem diferentes St convencionais (sem drenagem,σ’ ≡ σ - u) quais os correspondentes St, obvia-mente menores, com σ’ = σ para U≡0! Faz imen-sa falta tal reconhecimento conceitual e práti-co. Frisa-se a coincidência de que nos últimos30 anos quase desapareceram os ensaios con-vencionais St e seus valores, parâmetro impor-tante caracterizando as argilas, amostras e cp.Nas refs PRÉ-RUPT o total de 700 artigos e 5610páginas não incluiu uma só alusão a S

t. Enseja-

se reconhecer as St em pares PÓS-RUPT, deensaios CU com medida de U, e ensaios drena-dos StD, enrijecidos. De forma análoga pode-se obter agora também o par de valores PRÉ-RUPT. Os últimos são os associados ao com-portamento TENS-CONTR (Item 7).

4 A SIMPLIFICAÇÃO PNFU DEMONSTRA-DA BEM ERRADA EMPREGANDO CASO IDE-ALIZADO: 1o “GENE POLUIDOR”.

Muitos cortes de estradas terminam com pata-mar superior subhorizontal, caso mais crítico.Usa- se este caso para análise simplística dainstabilização por rede de infiltração desde asuperfície. Nos primórdios tais escavações soblençóis d’água altos empregavam, por moti-vos construtivos da época, pequenos “túneismineiros” na rocha fraturada bem atrás, e abai-xo (Figura 5B2). Nos anos 1950, apareceu a“Hydrauger” de perfuração subhorizontal defuros drenantes a partir do pé do talude. Mui-tos pormenores práticos desta drenagem ge-ram usos e desusos, problemas e soluções,etc.: em casos esmerados, consegue- se dre-nar o correto bem mais adentro, enquanto amaioria o atraem para o pé (Figura 5A2). Namaioria dos casos executados no estio,monitorando aumento e vazões captadas edescida do lençol, o resultado ilude. Influi tam-bém o quanto recua o lençol: o principal é aimposição engenheiril de conferir para condi-

ções críticas futuras das infiltrações, a postu-lar sempre.

A comparação das duas alternativas empre-gou um programa de FEM FLAC (1995), pro-vendo as redes de fluxo e as TENS e DEF. Co-meçou-se adotando as condições-aos-limites,e as feições controlantes dos fluxos. Os artifíci-os internos empregaram (a) drenos livres, D1 eD2 dispostos judiciosamente, e (b) duas “MEM-BRANAS IMPERMEÁVEIS” (MI) (seja, linhasde fluxo fixadas “a olho”, equivalentes: nenhu-ma gota d’água cruza uma linha de fluxo). Ocaso A1 constituiu uma rede de máximainstabilização drenante para o pé. Resultou odiagrama PNFU a impor igual na segunda con-dição.

Em seguida, esforçou-se esboçar com omesmo diagrama PNFU, uma rede maximamenteestabilizante, com drenagem dominante para tráse abaixo. Forçaram-se vetores de fluxo dirigi-dos para a direita minimizando ForçasSolicitantes, e/ou causando vetores normais àsuperfície crítica, maximizando as Forças Res-tauradoras pelo atrito. Manteve-se fixa a super-fície deslizante. Após várias redes esboçadas àmão para alcançar bem o mesmo PNFU, confir-mou-se com precisão pelo FLAC.

É obrigatório enfocar só um parâmetro decada vez. Portanto os cálculos de estabilidadecomparativos foram da rotina corrente, masusando apenas Equilíbrio de Momentos. Osparâmetros de solo empregados foram γ

nat =

19 kN/m3, E = 30000 kPa, µ = 0,3, e s = 65+ σ´tg270 kPa, todos de grandezas razoáveis. Re-sultados numéricos diferentes não invalidama conclusão visada e alcançada, do erroconceitual do apoio nas PNFU de redes paraos cálculos de estabilidade. Estes foram reali-zados com o programa STABL-STEDwin 2.39(2000), método de Bishop (1955) com PNFUs.Para os dois casos, B1 instabilizante, e B2estabilizante, os FS respeitaram ser iguais (cf.Tabela). Relembre-se que as presumidas For-ças Efetivas para os equilíbrios estáticos ∑V,∑H, e ∑M, são obtidas de Forças Totais –


PNFUs. Na realidade, porém, o comportamentopor pressões efetivas decorre da composiçãodos vetores mássicos efetivos, gravitacionais ede fluxos iγγγγγa

; isto é, das FEM de redes e detensões-deformações. Correspondentementediferenciam-se muito os FS, 1,01 mínimo, e 1,95máximo, representando erros entre +42% e –36% relativos aos FS aproximados postuladoscomo corretos, na teorização corrente.

Antecipando algum questionamento relati-vo ao emprego apenas de ∑M = 0, frisa-se asugestão clássica da Teoria das Estruturas(Spofford 1939) do proveito em usar somenteesta equação, no mínimo 3 vezes (fácil e preferi-velmente muitas vezes) com centros de rotaçãobem procurados para não ficarem espacialmen-te nos mesmos “traços”, tridimensionalmente.Cada elemento da malha fornece os vetores ne-

cessários: para praticidade juntaram-se gruposde elementos contíguos da malha, reduzindoos cálculos, ainda manuais laboriosos. Infere-se que tal postulação inovadora na geotecniapode ser bem útil em muitos casos típicos. En-tende-se o uso histórico sempre dos pesos comoagentes atuantes: em solos pré-adensados istoinverteria. Hipóteses diferentes empregadaspara as forças V e H como atuantes ou reagentesmerecem reapreciação. Extenso trabalho (sepa-rado, em publicação) materializa e ilustra o pro-cedimento. Da integração das deformações re-sultam os deslocamentos; o DESL compostoda superfície crítica determina o desequilíbrioglobal F-DESL.

5 INSTABILIZAÇÕES DE ENCOSTASINSATURADAS POR CHUVAS, SUCÇÕES.

É impositivo e proveitoso apreciar os tópi-cos historicamente: avanços significativos, di-ficuldades e lacunas, inclusive que continuem.Desde 1972 o Gov. de Hong Kong desenvolve

Fig. 5: Demonstração idealizada, com infiltrações desde a superfície, do erro PNFU comparando mediante vetoresefetivos V = iγγγγγa Instabilizantes (A1; B1) vs. Estabilizantes (A2; B2).


programa amplo e intenso relativo a azares eriscos de seus taludes insaturados, segundodiretrizes em que participou este autor Sênior,até 1979, conjuntamente com Morgenstern etal.

Reconhecem-se as dificuldades de medidasde sucções e suas variações, antes dostransdutores muito sensíveis (≈1992): variaçõescom profundidades e porosimetria capilar, prin-cipalmente argilosa; com clima; com o “avançodescendente da frente de molhagem”; com efei-tos secundários das próprias variações destesavanços; etc. Foi grande a participação deMorgenstern na Estabilidade de Taludes e nes-te programa e local.

O assunto continua um dos mais desconhe-cidos segundo se infere de El-Ramly,Morgenstern et al (2005), a despeito dos 30 anosde contínuos estudos. Morgenstern e Matos(1975) frisam a condição insaturada dos hori-zontes residuais, a temperatura elevada e eva-poração, a umidade do ar e a chuva intensa.Frise-se que a despeito do nível primário demedições de sucções na época, concentramatenção neste fator. Frisa-se o grande fator daspressões hidrostáticas em fendas e buracos deraízes mortas comidas (“clefwater pressures”)na topografia superior ao corte. Pela lei de so-brevivência as árvores em crescimento enfiamas raízes nas descontinuidades, que se abrempela intumescência. É fator-tempo progressivo,sob fortes chuvas: esquecido; atendível pordrenagens judiciosas.

Concentraram em: “Potenciais gravitacio-nais e capilares se juntam a induzir a infiltra-ção no solo insaturado aumentando a satura-ção ...: a eliminação da sucção e redução conse-qüente da coesão parece ser o principal fatorinstabilizante”. Esbarram porém na própria so-lução da descida da “frente molhante”. Usamsolução de Philip (1957) da infiltração em soloinsaturado a partir de um espelho d’água su-

perficial, expondo depender dos parâmetros dofluxo insaturado e da umidade natural. A Figura6 resume só a imensa variabilidade do perfil atri-buível: é mais lata a variação da sucção comumidade (não reproduzida, figura seguinte dapublicação).

De Mello et al. (2004a) ampliaram a buscapor referências teóricas clássicas (ex. Mein &Larson 1973, Muskat 1946, etc...) para avançaralgo. Mas a inclusão de “interface de 2 fluídosincompressíveis” nas fórmulas para “FONTESe RALOS” de infiltrações não adiantou. A Figu-ra 7 ilustra um resultado, porém ainda sem suc-ção.

A frustração se selou com El-Ramly,Morgenstern et al. (2005) discutindo o azar as-sociado a um caso de 1999 (Figura 8) estudadopara e pelo Gov. de Hong Kong em nível mundi-al insuperado. É patente a incapacidade de ana-lisar a ruptura, mesmo com amplos dadosmonitorados (se só com pós-monitoramento).Resultou solução banalizada: recorre- se só acorte abrandado; o azar avaliado só qualitati-vo; e erros, como p. ex., usar triaxiais saturadosconvencionais de carregamento, quando o cor-te sofre alívio e é insaturado; etc...

Retornando ao gradiente de fluxo compos-to, surge a magna incógnita de se incrementara instabilização por vetores efetivos iγγγγγa des-cendentes “chupados”, e não apenas as PNFUsda rede. Em tal hipótese o incremento de gradi-entes seria análogo ao caso do ∆u = f(∆V) decompressão superposto à PNFU (de Mello etal. 2004a).

Imagina-se que a sucção aplique um incre-mento não distante da diferença de altimetriaentre o espelho d’água da cota superior com arede permanente quase saturada (drenada)? Istoestaria olvidado, e fator atuante bem grande,simultâneo ou defasado? (Ver Item 7). Uma redenormal já acopla as cargas Piezométrica eAltimétrica de Bernoulli, excluindo tal ∆(iγa).


Figura 6: Condutividade hidráulica vs. umidade.

Figura 7: Instabilizações de taludes por REDETRANSIENTE IDEALIZÁVEL de infiltrações pluvi-ais sob análises mais amplas.

6 EFEITOS CÍCLICOS DE INSTABILIZAÇÕESPROGRESSIVAS NOS TALUDES SOB REDESSIMPLES DE INFILTRAÇÕES.

Vê-se que monitoramentos vetorizados das en-costas insaturadas sofrem de lacunas compreen-síveis. Eram tradicionais os cálculos dos ARR comoinstabilizantes dos taludes de MONTANTE dasbarragens de terra: ajuda ser material homogêneo.Decisões de prudência são: saturação; REDE“PERMANENTE” (RP) de Reservatório Cheio; erapidez (instantaneidade) do ARR. Ocorremciclicamente ARRs até a soleira da tomada d’água(ou do vertedor). É útil usar a barragem para ilus-trar o princípio, facultando quantificações.

Figura 8: Condições de infiltração e nível d’água paraShek Kip Mei Landslide (El-Ramly et al 2005)

Análises FLAC forneceram variações devolumes (bidimensionais) idealizados (ver Fi-gura 9), empregando os mesmos parâmetros doItem 3, constantes. O resultado dispensa co-mentários, relembrando-se apenas que, depen-dendo da condição do projeto, ocorrem trechossujeitos a contrações, favoráveis, e outros àsdilatações, desfavoráveis. Com as repetições,pode ocorrer, após alguns anos, a RUPT, admi-tida dever surpreender. Frisa-se porém adicotomia admitida a favor da prudência. A “mu-dança de redes” crítica é a instantânea: porém,para que variações volumétricas ocorram, emsolo realmente saturado é necessário admitir acondição lenta para o ∆V.


7 RASTEJOS DE LONGO PRAZO, SOB TENS-CONTR: RUPTURAS SÚBITAS GERÁVEIS.

Nos Itens 2 e 3 consignaram-se as seqüências dehipóteses, decisões, e declarações dos principaismentores da Geotecnia histórica: esclarecem a tri-lha de coincidências pela qual as primeiras teoriase práticas se firmaram como verdades respeita-das, inabaláveis até agora. Interveio a sofregui-dão com que a atenção se concentrou em progra-mas de computação com a evolução exponencialinimaginável dos computadores. Os dois campos,computação e geotecnia, muito exigentes e dife-renciados, dificilmente seriam atendíveis por úni-ca pessoa. Ademais criou-se uma inércia peranteas pedras fundamentais; esta se associou ao di-minuto acesso às origens bibliográficas, e ao res-peito pelos Nomes em questão.

Lida-se atualmente com obras de grandesdimensões, e deformações-limite muito peque-nas. Pelas dimensões da massa sobre a superfí-cie deslizante reconhece-se que as Forças Atu-antes, de pesos e percolações, permanecem cons-tantes, dentro das precisões dos parâmetros deseus cálculos, durante o pequeno deslocamen-to, da ordem de decímetros a poucos metros. Porexemplo, admitindo uma argila indeformada comalta porcentagem de argilo-mineral lamelar e “Es-trutura” muito aberta (de “castelo de cartas”) ésabido que deslocamento em cisalhamento dire-to de 1000 a 10000 vezes a partícula (2 a 20 mm) jáas achata todas, levando a “superfície espelho”.Considera-se que são dois os avanços marcantesque requerem reapreciações do passado: (1)ROSCOE MEMORIAL SYMP. 1971, com con-firmação de que: (a) a Resist. ao Cis. (max.Obliqüidade) se define bem por (σ

1’/σ

3’)

max; (b)

as variações volumétricas ∆V, geradoras dos∆Us, são função de (σ

1+σ

2+σ

3)/3, fator bem me-

nos definível que afeta a trajetória desde (σ1-

σ3)

max em diante, na qual prepondera a

interveniência do ∆U positivo. É isto que justifi-ca a adoção do (σ

1-σ

3)

max quando ocorre primei-

ro. (2) As micro-medições PRE-RUPT da rigidezG/G

0 vs DEF ESP. O interesse concentrado nos

G/G0 começado em Firenze 1991 já foi menciona-

do no item 3.

Figura 9: Condições correntes em reservatórios,depleções operacionais max. (de Mello et 2004b)

O fator tempo acompanha toda Obra, pois,que todas as ditas permanentes têm que durardécadas a século(s). Alguns Mestres publica-

1 A partir do revelado no ROSCOE MEMORIALSYMP, é interpretável-previsível que a convencionalS

t não-drenada POS RUPT seja maior do que a

respectiva drenada StD. Faltam os ensaios, ou coleta-los. Feitas as correlações, a St convencional será rápidosubstituível por ensaios de palheta com cp idênticos.Questiona-se de novo a rotina de reverter às medidasdas TENS por facilidade rápida corrente da busca dosσ’ via subtração σ

t-U. (Nota Técnica elaborada, em

publicação).


ram ensaios de DEF-CONTR, de prazos curtos.Por razões práticas compreensíveis, recorre-sea apenas uma, notável publicação de Bishop &Lovenbury (1969) acompanhada em ensaiosDrenados ao longo de 3,5 anos (Figura 10). Osensinamentos constituem paradigmas: concen-tra-se atenção na London Clay (veja-se o pri-meiro ensaio, que acompanhou “pós-pico” até3,7% DEF ESP, e o da Pisa (Pancone) Clay). Estarecebe a denominação de não-St por seguir ahipérbole (Kondner et al.) na qual o (σ

1’/σ

3’)

max

coincide com o (σ1-σ

3)

max. Na London Clay 1

avalia-se a convencional St ≈ 2,5 aplicando-a à

curva TENS DEF pós-pico, calculada via (σ1-

σ3)/(σ

1-σ

3)

f (f = RUPT NOMINAL (NOM) do

ensaio DEF ESP CONTR). Os dois casos representados (nas escalas

DEF ESP diferentes) interpretam-se como auto-explicativos. Resultam dois aspectos bem dife-rentes do ensinado e esperado corrente. Emambos solos, mesmo sob as TENS bem inferio-res às de RUPT-NOM, DEF CONTR, não preva-lece o enrijecimento semilog com tempo, dascompressões secundárias “confinadas”(edométricas). Destacam-se: (1) a DEF ESP con-tinuar crescente; (2) numa fase delongada in-clusive a aparência de ocorrer umadesestruturação adicional por “fadiga”.

Perante prisma acadêmico de pesquisar sóum fator por passo, nos ensaios meticulososnão-confinados, os Autores excusam-se das va-riabilidades por fatores secundários, trepida-ções, descontroles das TENS, temperaturas,etc... Porém sob prisma prático lembra-se queestas e outras variabilidades são inexoráveis,impedindo o repouso perfeito colimado da pes-quisa: por ex. gelo-degelo, infiltrações, níveisd’água, secas, etc...

Conclusão muito importante, de alerta sé-rio, é a da súbita “explosão” na TENS CONTR(mesmo drenada) entre 87% e 98% (médios) doFS NOM com fatores secundários de ± 7,5 %do FS NOM. Isto com apenas 3,7% de DEF ESP1.

Obviamente recomenda-se abandonar as StPÓS RUPT pela lógica de preferir tudo PRÉRUPT. Haveria assim quatro valores St, parainvestigações EP: as pré-ruptura, via as G/G

0,

específicas, tanto a volume constante com me-dida de U, como Drenadas; e as PÓS RUPT.

Conclui-se que o desenvolvimento dassobrepressões U de cisalhamento, para se po-der basear em σ

t’, resulta não-acompanhável pró-

ximo à RUPT mesmo em ensaios. Ratifica o usodo (σ

1-σ

3)

max como indicador crítico, e a ojeriza

prática, por muitas razões, a monitoramentosde Us em obra. A elevada precisão dos ensaioscom medições de G/G

0 deve facultar determinar

as duas Stpré-ruptura

. Como a drenagem “cicatri-za” uma parte da desestruturação os S

tCD de-

vem ser menores do que os respectivos StCU

.

Figura 10: Ensaios Paradigma sob TENS CONTR efe-tivas controladas; rastejos de longo prazo (Bishop &Lovenbury 1969)


8 PROGRAMAÇÃO ATUALIZADA CONSCI-ENCIOSA PARA CONSTITUIR “ESCOLA”.

Resultam impressões de que a profissãodispende(u) muitos esforços sem a otimizaçãode uma árvore de decisão e ação que estabeleçaa espinha dorsal de investimento coletivo. E acada sucesso parcial, iludente, postergam-secorreções. Frise-se p. ex. as publicações desdehá trintena de anos, sobre escorregamentos de-penderem de grandes chuvas, documentadas apartir de isohietas de pluviometrias diárias dis-tantes, interpoladas: condição associável neces-sária, mas não suficiente, nem perspicaz. O quedetermina é a infiltração mássica, e as pressõeshidrostáticas de descontinuidades enchidas pelapluviografia local, de intensidades maiores doque algum valor. Análogo aos sismógrafos sóacionados por relays com tremores acima de al-gum valor, seriam monitoradas chuvas acima decertas intensidades, etc... Deseja-se estabelecera curto prazo a EP que abranja o prazo calendá-rio, médio a longo, da operacionalidade prevista:número de pontos vezes anos à escolha “benefí-cio-custo conceitual”.

Ilustre-se com o sucesso rápido alcançadonas plataformas de petróleo do Mar do Norte,sujeitas a ondas de até 40m. Primeiro é necessá-rio escolher AREAS-PARADIGMA (AR PRD),com relação tanto aos parâmetros intervenientes(Atuantes, Fixos, e Resistentes) quanto aosazares e riscos decorrentes. Segundo importaconcentrar nas observações de maior priorida-de e freqüência.

São inquestionavelmente as chuvas, de in-tensidades conseqüentes muito diferenciadas,várias por ano. Tem que compor a E de AR PRDa substituir o “uniforme” segundo isohietas,topografia, e geologia. As duas últimas tem avantagem de serem fixas: podem ser definidastanto antes como depois, bem como, conformeenfatizado, tanto na área escorregada como aci-ma e dos dois lados, não escorregados.

Nas AR PRD realizar investigaçõesgeotécnicas e estabelecer os pré-monitoramentos (perfis de sucções e varia-ções, com variações de umidade): tanto os queresultem inócuos, como os que ameacem ge-rando rastejos, e os da RUPT. O ponto chavesegue (adotado em 1º grau pela COBAST-LIGHT em Cubatão, 1949). Para evitarincontáveis instalações e pré-monitoramentosdelongados, esperançosos das coincidênciasde não resultarem estéreis, recomenda-se: quea interveniência da pluviografia, segundo ainformação EP coletada, seja aplicada judicio-samente por chuvas artificiais controladas.Estas são produzíveis por “toldo-fronha” den-tro do qual sejam aplicáveis diferentes pres-sões, alterando as intensidades à vontade.Exemplo sugerido pela intuição da experiênciaé o de manter por dias pequena intensidade,maximizar a infiltração e perda de sucção: emseguida, em curto episódio (“tromba d’água”sempre pontual) aumentar muito a intensida-de para nutrir as pressões hidrostáticas de fen-das e macro-poros, e mantê-los cheios a des-peito de aberturas. Serão as FORÇAS cons-tantes moles, provocando os DESLOCAMEN-TOS.

Progressivamente estabelecer o universo Epara compor os universos P coletados dos 3níveis de cota referidos.

9 AGRADECIMENTO

Agradece-se o apoio recebido da CONSTRU-TORA ANDRADE GUTIERREZ S.A. na elabo-ração deste trabalho.

10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Bishop, A.W. & Bjerrum, L. (1960) “Relevanceof the triaxial test to the stability problems”.Conf. shear strength of cohesive soils,Boulder, Colo., ASCE, 437-501.


Bishop, A.W. & Lovenbury, H.T. (1969) “Creepcharacteristics of two undisturbed clays”.VIII ICSMFE, Mexico, 1, 29-37.

Bishop, A.W. (1952) “Stability of Earth Dams”.London Univ., Ph.D. Thesis.

Bishop, A.W. (1955) “Use of the slip circle instability analysis of slopes”. I Tec. Sess.:Gen. Theory of Stab. of Slopes, Géotech., 5-1, 7-17.

Bishop, A.W. (1957) “Some factors controllingthe pore pressures set up during theconstruction of earth dams”. 4thICSMFE,London, 2, 294-300.

De Mello, V.F.B. (1966) “Quod memorandumest – com respeito aos ensaios decisalhamento in situ em emprego na mecâ-nica das rochas”. III COBRAMSEF, BH/MG, 1, VIII, 23-41.

De Mello, V.F.B. (1972) “Thoughts on soilengineering applicable to residual soils”.III Southeast Asia CSFME, Hong Kong,5-34.

De Mello, V.F.B. (1977) “Reflections on designdecisions of practical significance toembankment dams”. Rankine Lecture,Géotech., 27 (3), 279-355.

De Mello, V.F.B. (1979) “Apreciações sobre aengenharia de solos aplicável a solos resi-duais”. Boletim ABGE, Tradução 9.

De Mello, V.F.B. (1981) “Soil exploration andsampling”, X ICSMFE, Stockholm, 4, 749-’51.

De Mello, V.F.B. (1984) “Closing remarks”. IVIntern. Symp. Landslides, Toronto, 3, 147-’50.

De Mello, V.F.B. et al (2004c) “Profissõesapaixonadamente abraçadas e cultuadas; oumanietadas por normas, códigos, ISOs, ar-caicos incompreendidos?”. SEFE V, 1, 1-32.

De Mello, V.F.B. et al. (2004a) “Taludesinstabilizados por percolações, e correçãodas análises correntes e das drenagensestabilizantes significativas”. Geotecnia,100, 57-79.

De Mello, V.F.B. et al. (2004b) “Reappraisinghistorical coincidences that radically misledslope destabilization analyses ofhomogeneous earth dams”. The SkemptonConference, London, 2, 881-’97.

El-Ramly e Morgenstern, N. R. et al (2005)“Probabilistic assessment of stability of acut slope in a residual soil”. Géotech., 55-1,80.

Fredlund, D.G. & Rahardjo, H. (1993) “SoilMechanics for Unsaturated Soils”. Wiley,N.Y.

Fredlund, D.G. et al. (1981) “GLE method-gene-ral limit equilibrium method”. X ICSMFE,Stockholm, 3, 409-416.

Henkel, D.J. (1960) “The shear strength ofsaturated remolded clays”. ASCE Conf.Shear Strength Cohesive Soils, Boulder,533-554.

Int. Symp. “Prefailure deform. characteristicsof geomaterials” Eds. 1) Shibuya, S.,Sapporo 1994; 2) Jamiolkowski, M. et al,Torino 1999; 3) Di Benedetto, H. et al, Lyon2003; Balkema

Janbu, N. (1980) “Critical evaluation of theapproaches to stability analysis oflandslides and other mass movements”.Intern. Symp. Landslides, New Delhi, 2, 109-128.

Mein, R.G. e Larson, C.L. (1973) “Modellinginfiltration during a steady rain”. WaterResources Research, 9, 2, 384-394.

Morgenstern, N.R. e de Matos, M.M. (1975)“Stability of slopes in residual soils”. VPANAM CSMFE, 3, 367-383.

Muskat, M. (1946) “The flow of homogeneousfluids through porous media”. Chapters: 6,10. Edwards, Inc., Ann Arbor, Mich.

Spofford, C.M. (1939) “The theory ofstructures”. McGraw-Hill Book Co.

“Stress strain behaviour of soils” (1971), Ed.Parry, R.H.G. Proc.Roscoe Memorial Symp.,Foulis & Co, Cambridge.


Taylor, D. W. (1937) “Stability of EarthSlopes”, J. Boston Soc. C.E.

Taylor, D. W. (1948) “Fundamentals of SoilMechanics”, Wiley, N.Y.

Terzaghi, K. V. (1936) “Critical height and factorof safety of slopes against sliding”, IICSMFE, Cambridge, 1, G-6, 156-161.

Terzaghi, K.V. (1943) “Theoretical SoilMechanics”. Wiley, N.Y.

Terzaghi, K.V. e Peck, R.B. (1948) “SoilMechanics in Engineering Practice”.Wiley. And 2nd Ed., (Revised, 1967).

Wright, S.G. et al. (1973) “Accuracy ofequilibrium slope stability analysis”. ASCE,99-10, 783-791.


Documents

Instabilizações de taludes, por infiltrações ... · Faltou expor o conceito básico para a revisão da Edição. ... tência, e estabilidade de taludes, repete a postulação