UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE … · Na Asa Sul foram instalados vários instrumentos para monitorar a obra, além de outras investigações complementares, que possibilitaram

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ASPECTOS DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA DA

ESCAVAÇÃO DO METRÔ DE BRASÍLIA - TRECHO ASA SUL

SÉRGIO BASTOS BLANCO

ORIENTADOR : ANDRÉ PACHECO DE ASSIS

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO EM GEOTECNIA

PUBLICAÇÃO G.DM - 019/95

BRASÍLIA / DF

MARÇO DE 1995

xv

UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA

FACULDADE DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ASPECTOS DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA DA

ESCAVAÇÃO DO METRÔ DE BRASÍLIA - TRECHO ASA SUL

SÉRGIO BASTOS BLANCO

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE

ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE.

APROVADA POR:

_______________________________

PROF. André Pacheco de Assis, Ph.D.

ORIENTADOR

_______________________________

PROF. Eraldo Luporini Pastore, D.Sc.

EXAMINADOR INTERNO

_______________________________

PROF. John Denys Cadman, Ph.D.

EXAMINADOR EXTERNO

DATA: BRASÍLIA-DF, 17 DE MARÇO DE 1995.

xv

FICHA CATALOGRÁFICA

REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA

BLANCO, S.B.; 1995. Aspectos de Geologia de Engenharia da Escavação do Metrô de

Brasília - Trecho Asa Sul. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM 019/95, Departamento

de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 95 p.

CESSÃO DE DIREITOS

NOME DE AUTOR : Sérgio Bastos Blanco

TÍTULO DA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO : Aspectos de Geologia de Engenharia da

Escavação do Metrô de Brasília - Trecho Asa Sul.

GRAU : Mestre. ANO : 1995

É cedido à Universidade de Brasília a permissão de reproduzir cópias desta dissertação de

mestrado e para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e

científicos. O autor reserva os outros direitos de publicação e nenhuma parte desta dissertação

de mestrado pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor.

___________________________

Sérgio Bastos Blanco

SQS 102 "D" apto 102

Brasília, DF. CEP 70330-040

DATA: BRASÍLIA-DF, 17 DE MARÇO DE 1995.

BLANCO, SÉRGIO BASTOS

Aspectos de Geologia de Engenharia da Escavação do Metrô de Brasília - Trecho Asa Sul

[Distrito Federal]

1995.

xv, 95 p., 297 mm (ENC/FT/UnB, Mestre, Geotecnia, 1995)

Dissertação de Mestrado - Universidade de Brasília.

Faculdade de Tecnologia. Departamento de Engenharia Civil.

1. Escavações Subterrâneas 3. Instrumentação

2. Bacia de Recalque 4. Retro-Análise

I. ENC/FT/UnB II. Título (Série)

xv

DEDICATÓRIA

Dedico esta dissertação de mestrado aos meus pais, Sérgio Luiz Teixeira Blanco e

Maria Lucinda Bastos Blanco, por toda a paciência, companheirismo e amor que

desprenderam durante todos estes anos para a minha formação, e também ao apoio financeiro

e estímulo quase diário para que pudesse completar com êxito mais este passo em minha vida.

xv

AGRADECIMENTOS

Ao Prof. André Pacheco de Assis pela orientação deste trabalho.

Aos demais professores do Mestrado em Geotecnia pelo incentivo e eventuais

auxílios.

A todos os colegas do Mestrado em Geotecnia pela amizade e companheirismo

durante todos estes anos.

A minha irmã, Valéria, pela ajuda de traduções de textos em língua inglesa.

Ao Diógenes Mortari e Éder Martins, pelas idéias e revisão de parte da dissertação.

À Andréa Amorim e Aarão Diamantino pelas correções de português.

Aos funcionários do laboratório e da administração que tanto ajudaram para a

realização deste e de outros trabalhos.

À CAPES pela ajuda financeira, sem a qual este trabalho não poderia ter sido

realizado.

Ao Metrô-DF pela liberação e autorização de publicação dos dados utilizados nesta

dissertação.

xv

RESUMO

O grande crescimento populacional do Distrito Federal, atualmente com mais

de 1.700.000 pessoas, implica na necessidade de expandir os sistemas de transportes urbanos.

Foi idealizado o Metrô de Brasília, com uma extensão de 42 km ligando o Plano Piloto à

várias cidades satélites. O trecho Asa Sul com 7,2 km é o único escavado de forma a ser

subterrâneo.

Na Asa Sul foram instalados vários instrumentos para monitorar a obra, além

de outras investigações complementares, que possibilitaram a realização de um perfil

geológico e geotécnico para a Asa Sul e um estudo do comportamento do solo desta região,

que apresenta características colapsíveis.

Foram analisados os dados de mais de 50 seções instrumentadas na Asa Sul do

Metrô de Brasília, e realizado um estudo comportamental do solo após a passagem da escava-

ção do túnel, sendo obtidos alguns parâmetros empíricos e correlações para a previsão da de-

formada de recalques superficiais deste solo, que é o mesmo que recobre a maior parte do

Distrito Federal.

xv

ABSTRACT

The Federal District of Brazil has had considerable populational growth,

having today more than 1.700.000 inhabitants, which makes it necessary to expand the urban

transportation system of the region. The metro in Brasília, is 42 km long and links Plano

Piloto to many satellite cities. However, the Asa Sul stretch, 7.2 km long, is the only

excavated area designed to be underground.

In Asa Sul, many instruments were installed to monitor the work; moreover,

other investigations were carried out making the outline of the geological and geotechnical

profile of Asa Sul possible. A behavioral study of the soils of this region, which present

collapsible properties, was also accomplished.

Moreover, the data regarding over fifty instrumented sections of the subway in

Asa Sul were analyzed, and a behavioral study of the soil was done after the tunnel

excavation had been finished. Some empirical parameters and correlations that predict the

superficial settlements of such soil, which covers a great part of the Federal District, were

obtained.

xv

ÍNDICE

CAPÍTULO PÁGINA

1.- INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 01

1.1 - APRESENTAÇÃO .................................................................................................. 01

1.2- OBJETIVOS, METODOLOGIA E ESCOPO DESTA DISSERTAÇÃO ................ 01

1.3- ACOMPANHAMENTO EVOLUTIVO DOS TÚNEIS ........................................... 02

1.3.1 - Túneis na Pré-História e Idades Antiga, Média e Moderna .................................. 03

1.3.2 - Túneis em solo na Idade Contemporânea ............................................................. 04

1.3.2.1 - 1a Parte (1789-1938): Avanços tecnológicos .................................................... 04

1.3.2.2 - 2a Parte (1938-1968): Advento da Mecânica dos Solos em túneis ................... 05

1.3.2.3 - 3a Parte (1968-Hoje): Grande desenvolvimento dos conhecimentos

adquiridos ............................................................................................................. 06

1.4 - ACOMPANHAMENTO EVOLUTIVO DOS METRÔS ....................................... 07

1.4.1 - Metrôs no mundo .................................................................................................. 07

1.4.2 - Metrôs no Brasil .................................................................................................... 08

2 - O METRÔ DE BRASÍLIA ......................................................................................... 09

2.1 - APRESENTAÇÃO .................................................................................................. 09

2.2 - A POPULAÇÃO E O METRÔ DE BRASÍLIA ...................................................... 09

2.3 - O VEÍCULO DO METRÔ DE BRASÍLIA .............................................................. 10

2.4 - LOCALIZAÇÃO DAS LINHAS METROVIÁRIAS ............................................. 10

2.5 - MÉTODOS CONSTRUTIVOS UTILIZADOS ...................................................... 12

2.6 - TÚNEL EXECUTADO NA ASA SUL ................................................................... 14

2.7 - AS ESCAVAÇÕES ................................................................................................. 15

2.8 - REBAIXAMENTO DO NÍVEL D'ÁGUA .............................................................. 16

2.9 - TRATAMENTO "JET GROUTING" ..................................................................... 16

3 - ASPECTOS FISIOGRÁFICOS .................................................................................. 19

3.1 - APRESENTAÇÃO .................................................................................................. 19

3.2 - VEGETAÇÃO E CLIMA ........................................................................................ 19

3.3 - GEOMORFOLOGIA ............................................................................................... 20

3.3.1 - Componentes geomorfológicos do DF ................................................................. 20

3.3.2 - Evolução geomorfológica do DF .......................................................................... 22

3.4 - CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DOS SOLOS .......................................... 23

3.4.1 - Perfil dos solos da Asa Sul ................................................................................... 23

3.4.1.1 - Solos residuais e saprólitos das ardósias ............................................................ 24

3.4.1.2 - Solos residuais e saprólitos dos metarritmitos arenosos .................................... 24

3.4.1.3 - Argila porosa ...................................................................................................... 24

3.4.2 - Colapsividade ........................................................................................................ 25

3.5 - GEOLOGIA ............................................................................................................. 26

3.5.1 - Geologia do Distrito Federal ................................................................................. 26

3.5.2 - Geologia estrutural ................................................................................................ 29

3.5.3 - Evolução geológica ............................................................................................... 30

3.5.4 - Hidrogeologia ....................................................................................................... 30

3.5.4.1 - Hidrogeologia no percurso do túnel na Asa Sul ................................................ 31

3.5.5 - Geologia da Asa Sul .............................................................................................. 31

xv

4 - A INSTRUMENTAÇÃO ............................................................................................ 35

4.1 - APRESENTAÇÃO .................................................................................................. 35

4.2 - MARCOS DE RECALQUE SUPERFICIAL .......................................................... 35

4.3 - TASSÔMETROS ..................................................................................................... 36

4.4 - PINOS DE RECALQUE ......................................................................................... 37

4.5 - PINOS DE CONVERGÊNCIA ............................................................................... 37

4.6 - INCLINÔMETROS ................................................................................................. 38

4.7 - INDICADORES DE NÍVEL D'ÁGUA ................................................................... 39

4.8 - REFERÊNCIAS PROFUNDAS ............................................................................... 40

4.9 - A INSTRUMENTAÇÃO NO METRÔ-DF ............................................................. 40

5 - DESCRIÇÃO GEOTÉCNICA DO TRECHO ASA SUL .......................................... 42

5.1 - DESCRIÇÃO DOS SUBTRECHOS ....................................................................... 44

5.1.1 - VCA - SHAFT (Subtrecho 1) ............................................................................... 44

5.1.2 - SHAFT - PP-7 (Subtrecho 2) ................................................................................ 47

5.1.3 - PP-7 - PP-6 (Subtrecho 3) ..................................................................................... 50

5.1.4 - PP-6 - PP-5 (Subtrecho 4) ..................................................................................... 53

5.1.5 - PP-5 - PP-4 (Subtrecho 5) ..................................................................................... 55

5.1.6 - PP-4 - PP-3 (Subtrecho 6) ..................................................................................... 58

5.1.7 - PP-3 - PP-2 (Subtrecho 7) ..................................................................................... 60

5.1.8 - PP-2 - PP-1 (Subtrecho 8) ..................................................................................... 63

5.1.9 - PP-1 - GAL (Subtrecho 9) .................................................................................... 65

6 - ANÁLISE DOS DADOS DA INSTRUMENTAÇÃO ............................................... 69

6.1 - BACIA DE RECALQUES ...................................................................................... 69

6.2 - PARÂMETRO i ....................................................................................................... 72

6.3 - PERDA DE SOLO ................................................................................................... 73

6.4 - QUALIDADE DE CONSTRUÇÃO ........................................................................ 77

6.5 - DEFORMAÇÃO HORIZONTAL ........................................................................... 78

6.6 - CORRELAÇÕES DO RECALQUE SUPERFICIAL .............................................. 80

6.6.1 - Correlação entre o recalque superficial e a litologia ............................................ 81

6.6.2 - Correlação entre o recalque superficial e a cobertura de solo .............................. 82

6.6.3 - Correlação entre o recalque superficial e o SPT ................................................... 83

6.6.4 - Correlação entre o recalque superficial e o método construtivo ........................... 83

6.6.5 - Correlação entre o recalque superficial e a saturação do solo .............................. 85

7 - CONCLUSÕES .......................................................................................................... 86

7.1 - CONCLUSÕES RELATIVAS À GEOLOGIA E AOS SOLOS DA ASA SUL .... 87

7.2 - CONCLUSÕES RELATIVAS AO RECALQUE ................................................... 87

7.2.1 - Perfis de recalque .................................................................................................. 87

7.2.2 - Bacias de recalque ................................................................................................ 89

7.2.3 - Tratamento "Jet Grouting" .................................................................................... 89

7.2.4 - Parâmetros geotécnicos da bacia e perfil de recalques .......................................... 90

7.2.5 - Conclusões das correlações .................................................................................. 91

7.3 - SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS ...................................................... 92

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................. 93

ÍNDICE DE FIGURAS

xv

FIGURA PAGINA

1.1 - Evolução histórica (modificado - Silveira, 1974) .................................................... 03

2.1 - Linha prioritária do Metrô-DF ................................................................................. 11

2.2 - Métodos construtivos típicos de escavação usados no Metrô-DF ........................... 12

2.3 - Localização do túnel escavado na Asa Sul de Brasília ............................................ 15

2.4 - Vista de uma estação da Asa Sul em construção ...................................................... 16

2.5 - Faixas de recalques observadas com o distanciamento em relação ao emboque,

discriminado por método construtivo ....................................................................... 18

3.1 - Localização de Brasília ............................................................................................ 19

3.2 - Mapa geomorfológico do Distrito Federal (modificado - Novaes Pinto, 1993). ...... 21

3.3 - Mapa geológico resumido do DF (modificado - Faria, 1988). ................................. 26

3.4 - Estratigrafia do Grupo Paranoá no DF (modificado - Faria, 1988) .......................... 27

3.5 - Modelo proposto para a geologia da Asa Sul .......................................................... 32

4.1 - Marco superficial ..................................................................................................... 35

4.2 - Tassômetro ............................................................................................................... 36

4.3 - Local de instalação de um pino de recalque ............................................................ 37

4.4 - Instrumentação interna do túnel ................................................................................ 38

4.5 - Inclinômetro e forma de utilização ........................................................................... 39

4.6 - Instrumentação completa de uma seção instrumentada ........................................... 40

5.1 - Disposição das estações e progressivas no trecho da Asa Sul ................................. 42

5.2 - Perfil geotécnico da Asa Sul ..................................................................................... 43

5.3 - Perfil geotécnico do Subtrecho 1 ............................................................................. 45

5.4 - Bacia de recalques das seções do Subtrecho 1 ........................................................ 45

5.5 - Perfil de recalques do Subtrecho 1 .......................................................................... 46

5.6 - Recalque no posto de combustíveis da 115 Sul ....................................................... 48

5.7 - Reconstrução do posto de combustíveis da 115 Sul ................................................ 48

5.8 - Perfil geotécnico do Subtrecho 2 ............................................................................. 49

5.9 - Bacia de recalques das seções do Subtrecho 2 ........................................................ 49

5.10 - Perfil de recalques do Subtrecho 2 ........................................................................ 50

5.11 - Perfil geotécnico do Subtrecho 3 ........................................................................... 51

5.12 - Bacia de recalques das seções do Subtrecho 3 ...................................................... 52















xv






6.1 - Perfil da bacia de recalques (modificado - Peck, 1969) .......................................... 70

6.2 - Relação entre profundidade versus parâmetro i ....................................................... 73

6.3 - Relação entre profundidade normalizada (z/a) versus o parâmetro i ....................... 73

6.4 - Diagrama de variação volumétrica de Hansmire, 1975 (modificado -

Heinz Jr, 1984) ......................................................................................................... 74

6.5 - Gráfico de qualidade de construção (modificado - Negro Jr., 1981) ........................ 77

6.6 - Diagramas da evolução das deformações horizontais (transversal e longitudinal

ao eixo do túnel) ....................................................................................................... 79

6.7 - Histograma de freqüências do recalque superficial nas diversas litologias ............. 81

6.8 - Histograma de freqüências do recalque superficial com diversas

coberturas de solo ..................................................................................................... 82

6.9 - Histograma de freqüências do recalque superficial em diferentes valores de SPT . 83

6.10 - Histograma de freqüências do recalque superficial nos diversos métodos

construtivos ............................................................................................................ 84

6.11 - Histograma de freqüências do recalque superficial em condição saturada

e não-saturada ......................................................................................................... 85

ÍNDICE DE TABELAS

TABELA PAGINA

2.1 - Dados construtivos dos métodos mais utilizados .................................................... 13

2.2 - Localização das estações na Asa Sul de Brasília ..................................................... 14

xv

2.3 - Recalques observados (milímetros) em relação a distância do emboque ................ 18

3.1 - Tempo Geológico (modificado - McAlester, 1971) ................................................. 21

5.1 - Dados resumidos das seções do Subtrecho 1 ........................................................... 46









6.1 - Parâmetros da bacia de recalques e do túnel da Asa Sul ......................................... 71

6.2 - Valores dos recalques finais superficiais do teto do túnel e Parâmetro n

de Atkinson e Potts, 1977 ......................................................................................... 76

6.3 - Valores de deslocamentos horizontais na área do túnel e os valores máximos

observados em relação ao recalque superficial, em milímetros e seus percentuais . 78

7.1 - Comportamento do recalque com a profundidade .................................................. 88

7.2 - Diminuição percentual dos recalques próximo aos emboques, devido a

eficiência do trataento .............................................................................................. 90

LISTA DE ABREVIAÇÕES, NOMENCLATURAS E SÍMBOLOS

a - Raio do túnel;

ABGE - Associação Brasileira de Geologia de Engenharia;

ABMS - Associação Brasileira de Mecânica dos Solos;

AC - Antes de Cristo;

Acad. - Academia;

xv

AID - Arco Invertido Definitivo;

AIP - Arco Invertido Provisório;

BR-040 - Rodovia Federal ligando Brasília à Belo Horizonte;

BR-060 - Rodovia Federal ligando Brasília à Goiânia;

BR-070 - Rodovia Federal ligando Brasília à Corumbá-GO;

Bras. - Brasileiro(a);

cap. - Capítulo;

CBGE - Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia;

CBT - Comitê Brasileiro de Túneis;

cm - Centímetro;

CMSP - Companhia do Metropolitano de São Paulo;

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnológico;

COBRAMSEF - Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia de Fundações;

Congr. - Congresso;

DC - Depois de Cristo;

Dept - Departamento;

DF - Distrito Federal;

V - Variação volumétrica do solo acima do túnel;

E - Leste;

EC - Estação Central (Rodoviária);

ed. - Editor;

EIA - Estudo de Impacto Ambiental;

EMBRAPA - Empresa Brasileira de Pesquisas Agropecuárias;

Eng. - Engenharia;

EPGU - Estrada Parque Guará;

EPIA - Estrada Parque Indústria e Abastecimento;

EPTG - Estrada Parque Taguatinga;

ERS - Eixo Rodoviário Sul;

ERSW - Eixo Rodoviário Sudoeste;

Escav. - Escavação;

et al. - E Outros;

EUA - Estados Unidos do América;

exp. - Exponencial;

fck - Resistência característica do concreto;

Fig.- Figura;

Fund. - Fundações;

Gal - Galeria dos Estados;

GDF - Governo do Distrito Federal;

Geol. - Geologia;

GI - Geratriz Inferior do túnel;

GS - Geratriz Superior do túnel;

H - Cobertura de solo acima da geratriz superior do túnel;

h - Hora;

i - Distância transversal horizontal do eixo do túnel ao ponto de inflexão da curva de

depressão dos recalques;

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística;

ICSMFE - International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering;

in situ - No campo;

IP - Índice de Plasticidade;

km - Quilômetro;

xv

kN - QuiloNewton;

kPa - QuiloPascal;

KR - Constante empírica de proporcionalidade do modelo de Rankin, 1988;

l - Balanço, distância entre a face da escavação e o rebaixo para complementação

(fechamento) do suporte do piso.

m - Metros;

M(1 a 5) - Marcos superficiais;

M.Sc - Mestre em ciências;

MC - Método Construtivo;

METRÔ-DF - Sistema metroviário do Distrito Federal ou Metrô de Brasília;

MG - Estado de Minas Gerais;

mm - Milímetro;

MPa - MegaPascal;

N - Norte;

n - Parâmetro empírico adimensional do modelo de Atkinson e Potts;

NATM - New Austrian Tunneling Method; oC - Grau centígrado;

P(1 a 5) - Pinos de convergência;

PCSMFE - Proceedings Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering;

PE - Estado de Pernambuco;

PP-(1 a 7) - Estações do Metrô localizadas no Plano Piloto;

PR - Estado do Paraná;

Proc. - Proceedings;

Publ. - Publicação;

R - Rodovia;

RETC - Rapid excavations and Tunneling conference;

RIMA - Relatório de Impacto Ambiental;

RJ - Estado do Rio de Janeiro;

S - Recalque;

s - Segundo;

S(x) - Recalque em uma posição x;

S0 - Foliação sedimentar;

S1 - Foliação posterior a sedimentar;

S2 - Foliação posterior a S1;

SBES - Simpósio Brasileiro de Escavações Subterrâneas;

SBG - Sociedade Brasileira de Geologia;

Sc - Recalque estabilizado no teto do túnel;

Sc' - Recalque estimado no teto do túnel;

SCS - Setor Comercial Sul;

Sem. - Seminário;

Simp. - Simpósio;

Smax - Recalque máximo na superfície;

SNLCS - Serviço Nacional de Levantamento e Conservação dos Solos;

SP - Estado de São Paulo;

SPT - Standard Penetration Test;

Ss - Recalque superficial máximo final ocorrido sobre o eixo do túnel;

Subter. - Subterrânea;

T(1,2) - Tassômetros;

Tab. - Tabela;

TBM - Tunnel Boring Machine;

xv

TERRACAP - Companhia Imobiliária de Brasília;

trad. - Tradutor;

UK - United Kingdon;

UnB - Universidade de Brasília;

USA - United States of America;

V - Volts;

VCA - Vala a Céu Aberto;

VLT - Veículo Leve sobre Trilhos;

vol. - Volume;

Vp - Volume de perda de solo;

Vs - Volume de recalque Superficial;

VT - Volume de escavação total de túnel;

W - Oeste;

w - umidade;

wL - Limite de liquidez;

wP - Limite de plasticidade;

x - Distância horizontal em metros a partir do eixo do túnel;

y - Distância vertical em metros a partir do eixo do túnel;

Z - Profundidade;

5

CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO

1.1 - APRESENTAÇÃO

Nesta dissertação de mestrado, serão apresentadas análises de comportamento

do solo da Asa Sul de Brasília, obtidas através do acompanhamento dos dados da

instrumentação instalada na obra do Metrô de Brasília (METRÔ-DF). Também será

apresentado um breve histórico sobre túneis em solos desde seus primórdios até a construção

do Metrô de Brasília, além das características próprias do material por onde o túnel foi

escavado e dos instrumentos utilizados para o acompanhamento da obra.

A construção de um metrô é um projeto que desafia o intelecto, pois necessita

juntar em uma única obra conhecimentos de várias áreas, como a engenharia civil, elétrica e

mecânica; as ciências da geotecnia, pedologia, geologia, reologia de materiais, entre outras.

O custo da obra, para o caso específico de Brasília, é relativamente baixo se

comparado a outras obras similares no mundo, aproximadamente 15,5 milhões de dólares o

quilômetro construído (Ortigão & Macedo, 1993). Isto se deve ao fato desta ser sido realizada

em sua maior parte na superfície, sendo que, as partes escavadas foram em solo ou saprólito

de resistência e profundidade baixas. Soma-se a isto o fato de não terem sido necessárias

desapropriações e consequentes indenizações, uma vez que em toda a sua extensão, a obra foi

realizada em áreas pertencentes ao Governo do Distrito Federal (GDF).

O Metrô de Brasília apresentará na sua totalidade 42 km de extensão, sendo

que neste trabalho a área em que se realizou a interpretação dos dados de instrumentação é

referente a Asa Sul do Plano Piloto da Capital Federal, possuindo aproximadamente 7,2 km,

da Estação Central à saída no VCA (vala a céu aberto). Neste percurso são encontradas nove

estações, as quais foram construídas pelo método "cut-and-cover", além de um "shaft" para

ventilação e escavação de mais duas frentes, entre o VCA e a estação PP-7. Os túneis foram

escavados através da metodologia NATM (New Austrian Tunneling Method) de construção

de túneis.

1.2 - OBJETIVOS, METODOLOGIA E ESCOPO DESTA DISSERTAÇÃO

Os objetivos desta dissertação constam da análise do comportamento do solo

escavado na Asa Sul de Brasília através da instrumentação presente na obra do Metrô de

Brasília, e análise da geologia presente neste trecho com base nos novos dados fornecidos

pela obra. Para tanto, foram realizadas retro-análises dos dados obtidos pela instrumentação,

visando um melhor entendimento deste solo, incluindo as distribuições de tensões e

deformações, bacias de recalques e perda de solo, ocorridos após a passagem da escavação do

túnel. Os solos da região de Brasília, por vezes, apresentam características ímpares, como por

5

exemplo a alta colapsividade. As conclusões obtidas destas análises visam fornecer novos

subsídios para um melhor conhecimento geológico e geotécnico desta região, e fazer o custo

de possíveis ampliações do sistema menor.

Os trabalhos desenvolvidos podem ser divididos nas seguintes etapas: revisão

bibliográfica realizada de janeiro a abril de 1993; visita à obra (túneis da Asa Sul) e obtenção

dos dados no metrô durante os meses de maio a agosto; início da análise dos dados fornecidos

pelo Metrô de Brasília e visita à obra nos meses de julho a dezembro. Na metade do mês de

dezembro de 1993 as obras sofreram uma interrupção devido às festividades de fim de ano,

aliadas ao início do período chuvoso e a escassez de verbas. Os dados de instrumentação

obtidos até este período são os que constam nesta dissertação cuja confecção ocorreu nos

meses subseqüentes até a sua apresentação, sendo que as visitas ao Metrô de Brasília

continuaram ocorrendo até maio de 1994.

Esta dissertação foi dividida em sete capítulos. No capítulo 1 (Introdução), faz-

se uma revisão bibliográfica sobre túneis em solo e metrôs no mundo e no Brasil, além dos

objetivos, metodologia e escopo geral. No capítulo 2 (O Metrô de Brasília) faz-se a

apresentação da obra do metrô, sua localização, métodos construtivos, escavação e tratamento

do solo. No capítulo 3 (Aspectos Fisiográficos) são descritos o clima, vegetação, geologia,

geomorfologia e geotecnia da região. No capítulo 4 (A Instrumentação) são apresentados e

descritos os instrumentos utilizados para o monitoramentoda obra. No capítulo 5 (Descrição

Geotécnica do trecho Asa Sul) faz-se a descrição do trecho Asa Sul, quanto a sua geologia,

geotecnia e localização de interferências. Este trecho foi subdividido em 9 subtrechos. São

apresentados dados da bacia de recalque e do perfil de recalque para cada subtrecho. No

capítulo 6 (Análise dos Dados da Instrumentação) são apresentadas as análises e correlações

para o trecho da Asa Sul, sendo realizadas interações com parâmetros do solo e retro-análise

para previsão de recalques, gráficos de recalques etc. No capítulo 7 (Conclusões) são

apresentadas as conclusões globais a partir das análises realizadas, fazendo-se uma avaliação

do estudo e apresentação de sugestões para futuros trabalhos. Uma relação das referências

bibliográficas consultadas para a realização desta dissertação é citada em ordem alfabética

após o capítulo 7, e também no seu interior quando mencionadas.

1.3 - ACOMPANHAMENTO EVOLUTIVO DOS TÚNEIS

Para um melhor acompanhamento e entendimento da evolução histórica das

obras subterrâneas esta foi subdividida, segundo as divisões já tradicionalmente conhecidas

da evolução do homem. Neste acompanhamento evolutivo, prioritariamente, são tratados os

túneis em solos, devido a sua importância em relação a obra do Metrô de Brasília, que ocorre

em solos e saprólitos de fácil desmonte (Figura 1.1).

5

Figura 1.1 - Evolução histórica (modificado - Silveira, 1974).

1.3.1 - Túneis na Pré-História e Idades Antiga, Média e Moderna

Na Pré-História, os homens foram forçados a habitar as cavernas, para se

protegerem. Escavações arqueológicas revelaram a enorme importância que o homem pré-

histórico atribuía às cavernas e aos túmulos. É provavel que os túneis tenham sido uma das

mais antigas formas de construção executadas pelo homem. Neste período pequenas

escavações eram feitas não só para a sua proteção como para obtenção de minérios usados em

pequena escala. Estas obras podem ser consideradas de grande importância, levados em conta

os muito rudimentares e baixo grau de desenvolvimento técnico do homem da época, que

dependiam da mobilização de imensos recursos humanos, oriundos principalmente do

trabalho escravo.

Foi na Idade Antiga (4.000 AC a 476 DC), onde se documentou a primeira

obra deste gênero, sendo por volta do ano 2.200 AC, na região da Babilônia, atual República

do Iraque. No reinado da rainha Semíramis, realizou-se uma pequena ligação subterrânea

entre o palácio real e um templo, que distavam de 1,0 km. Este túnel possuía 4,5 x 5,5 m de

seção transversal e passou sob o rio Eufrates. Foi construído através do método "cut-and-

cover", revestido de tijolos. Uma obra notável para a época, principalmente devido ao fato do

rio Eufrates ter sido desviado para a sua realização. Em Jerusalém, próximo ao ano 700 AC,

5

foi construído um túnel com extensão de 200 m e seção de 0,7 x 0,7 m, tendo por finalidade o

abastecimento de água da cidade. No ano 600 AC, na ilha grega de Samos, também com a

finalidade de abastecimento de água, foi construído um túnel com 1,5 km e seção de 1,8 x 1,8

m. Ainda na Idade Antiga a civilização Romana construiu uma grande quantidade de túneis,

com a característica de serem obras que duraram muito tempo (algumas ainda existentes,

como os aquedutos construídos na cidade grega de Atenas). Os romanos construíram além de

aquedutos, túneis rodoviários (alguns com até 900 m de extensão e 7,5 m de largura) e

cavidades subterrâneas (catacumbas). Plínio, no século I, menciona a construção de um túnel

para a drenagem do lago Fucino como sendo a maior obra pública do seu tempo, sendo o mais

longo túnel do mundo de então, com cerca de 5 km escavados por baixo do Monte Salviano,

onde foram usados 30.000 operários durante 11 anos de execução. Com o declínio do Império

Romano houve um declínio também das obras deste gênero.

Na Idade Média (476 a 1453 DC), as obras subterrâneas eram principalmente

construidas com finalidade bélica, utilizando materiais como fogo e água para fissurar rochas,

sarilho para a remoção de material escavado, além da introdução de poços de ventilação. O

principal túnel da época foi um túnel de 5,6 km construído no ano 1400, na Hungria.

Na Idade Moderna (1453 a 1789 DC), foram construídos inúmeros túneis para

a navegação fluvial, principalmente a partir do século XVII. Estes túneis visavam o

escoamento de produções agrícolas, industriais e minerais. A pólvora foi utilizada pela

primeira vez na abertura do canal de Languedoc, na França, em 1679. Aos túneis para

navegação seguiram-se os túneis ferroviários e urbanos (Silveira, 1974).

1.3.2 - Túneis em solo da Idade Contemporânea

1.3.2.1 - 1a Parte (1789-1938 DC): Avanços tecnológicos

Marcada pelo grande desenvolvimento de técnicas e execução de construção

de túneis, o primeiro grande fato de importância ocorreu no ano de 1818, com o advento da

patente de couraça "shield", por M.I. Brunel, utilizada na construção de um túnel sob o rio

Tâmisa, no Reino Unido, só finalizado em 1843, devido às dificuldades executivas ligadas ao

escoramento do solo e às cheias do rio, tendo 150 m de extensão, seção de 6,7 x 11,3 m e

revestimento em alvenaria de tijolos.

Em 1828, o físico italiano Collandon desenvolveu a técnica da utilização do ar

comprimido em túneis, na tentativa de reduzir o risco de ruptura do maciço. Em 1830 Thomas

Cochrane registrou uma patente que representava uma eclusa (Teixeira, 1994).

Em 1869, foram construídos, em Londres e Nova York, dois túneis em

couraça. Em Londres, um pequeno túnel para pedestres, sob o rio Tâmisa, com 400 m de

comprimento e diâmetro de 2,2 m, em argila praticamente impermeável. O túnel construído

5

em Nova York, também para pedestres, pelo método da couraça, apresentava diâmetro de 2,4

m, onde foram empregados macacos hidráulicos e construído acima do nível d'água, em areia.

Ambos os túneis obtiveram ótimos resultados, construídos em períodos relativamente curtos,

aproximadamente um ano. Nestes solos não foi observada a presença da água, o que

estimulou bastante o emprego da couraça na construção de túneis em solos.

Várias outras patentes sobre couraça foram desenvolvidas. Em 1888, na cidade

de Londres, foi empregado o sistema couraça combinado com a utilização de ar comprimido

para a construção de 10 km de túneis para metrôs, com diâmetros de 3,3 m em camadas

aqüíferas (Silveira, 1974).

Com o advento das estradas de ferro, incrementou-se muito o transporte

humano e de carga. A partir do século XVII iniciaram-se as primeiras construções de túneis

ferroviários, e no período de 1830 a 1890 a evolução foi tão significativa que este foi

denominado Era das Ferrovias (Teixeira, 1994).

1.3.2.2 - 2a Parte (1938-1968 DC): Advento da Mecânica dos Solos em túneis

Um fato de enorme relevância ocorreu na construção do metrô de Chicago, nos

Estados Unidos da América (EUA), em 1938, quando Terzaghi introduziu a Mecânica dos

Solos racionalmente nas obras subterrâneas. Até então, o elemento solo era tratado de forma

empírica. O tipo de solo era determinado por inspeção superficial, consultas a mapas

geológicos ou por observações táctil-visuais de amostras retiradas de sondagens. Os terrenos

eram diferenciados, por exemplo, em rocha, argila seca, solo com água, solo misto, ou lama.

Ou ainda, como usado no caso de túneis de minérios, em firme e autoportante, firme, provável

de romper, terreno mole, terreno pedregulhoso, ou terreno escorregadio. Estas classificações

mostram o pouco conhecimento existente sobre os solos na época, pois não os caracterizavam

com nenhum grau de coerência científica, apenas empírica, o que aumentava a probabilidade

de insucessos e os custos das obras.

Terzaghi, no fim da década de 1930, nos primórdios da Mecânica dos Solos,

cujos estudos ele iniciara pelo menos 20 anos antes como professor do Colégio Robert

Istambul, foi convidado para ser o consultor do Metrô de Chicago (Cadman, 1995). Instalou

um laboratório de Mecânica dos Solos no local, sob a direção de R. B. Peck. Em menos de

um ano após o início da construção reuniu todos os resultados das observações, analisando os

recalques medidos e procurando separar os evitáveis dos considerados mínimos evitáveis, e

alterando detalhes do processo executivo para reduzir os recalques (Silveira, 1974).

Em 1940, as observações de duas seções experimentais instrumentadas

permitiram obter conclusões com relação às tensões da argila na couraça e no revestimento.

Concluiu-se que os deslocamentos na superfície tinham a forma de sino, que Peck identificou

como sendo uma curva de Gauss (Peck, 1969).

5

A Mecânica dos Solos abriu caminho para o entendimento de vários

problemas. Desenvolveram-se os conhecimentos das relações tensão-deformação dos solos,

intensificaram-se as pesquisas em busca de sua melhor definição, como a aplicação da teoria

da plasticidade, e o desenvolvimento cada vez maior da tecnologia de equipamentos e de

materiais, além do aprimoramento e uso cada vez maior da instrumentação e interpretação de

medidas (Teixeira, 1994).

Terzaghi, em 1950, declarou que as dificuldades e o custo da construção de um

túnel em solo dependem quase exclusivamente do tempo entre a exposição de uma zona no

teto do túnel e o início de movimentos perceptíveis do terreno sobre essa zona, o tempo de

auto-sustentação, que depende das dimensões do túnel, do tipo de solo, e da posição do nível

da água. Acima do nível d'água, o tempo de auto-sustentação depende, principalmente, das

resistências ao cisalhamento e à tração do solo. Abaixo do nível d'água, depende ainda, da

permeabilidade e da continuidade das camadas permeáveis. A antiga descrição dos tipos de

solos e terrenos existentes, inteiramente descritivas e empíricas, foram substituídas por

nomenclaturas ligadas à Mecânica dos Solos (Silveira, 1974).

1.3.2.3 - 3a Parte (1968 - Hoje): Grande desenvolvimento dos conhecimentos adquiridos

A partir de 1968, houve um grande desenvolvimento nas técnicas de projeto e

construção de túneis e metrôs, sendo observados uma grande utilização de computadores, de

técnicas de teoria de decisão e de pesquisa operacional, maior conhecimento da reologia dos

materiais, da importância dada aos aspectos deformacionais e sua variação com o tempo, dos

elementos finitos, técnicas cada vez mais sofisticadas de planejamento, equipes mais

aperfeiçoadas e específicas, e o uso intensivo da instrumentação e técnicas de controle mais

eficientes, aferição dos parâmetros de projeto visando melhor definição para obras

semelhantes (Silveira, 1974).

Começa a utilização do NATM, termo introduzido por Rabcewicz em 1957,

para as escavações de túneis em solos e em rochas, embora seja mais freqüente em solos. O

NATM, embora tenha sido denominado como método, seria melhor descrito como uma

filosofia de construção, onde a escavação se adapta às condições encontradas durante a

evolução da obra. O suporte é realizado por meio da combinação de concreto projetado,

cambotas de aço, tirantes e tela, sendo aqueles colocados o mais rápido possível, pois ajudam

na estabilidade da face e proporcionam um mínimo de deslocamento do solo. Nesta filosofia

de escavação de túneis inclui-se com fundamental importância o monitoramento do

comportamento da obra (Heinz Jr., 1988).

No início da década de 1970 o mundo encontrava-se em franco crescimento,

principalmente nas grandes metrópoles do planeta, sendo maior a necessidade de aquedutos,

esgotos, comunicações e transportes. A utilização de obras subterrâneas tornou-se uma

5

excelente opção, devido a possibilidade de ocupar amplos espaços ainda disponíveis e

próximos às áreas prioritárias. A preocupação crescente sobre este assunto e uma definição de

política estratégica de análise tecnológica, levou a "Organization for Economic Cooperation

and Development" (OECD) a promover em junho de 1970 em Washington, EUA, o primeiro

congresso internacional para tratar do assunto. Este congresso, entre outras determinações,

definiu que: "túnel refere-se à construção, por qualquer método, de uma cavidade aberta, de

geometria pré-dimensionada, cuja locação e uso finais estão sob a superfície, e cuja área da

seção transversal é maior do que 2 m2". Ao final do congresso definiram-se quatro

recomendações:

- Revisão periódica das estatísticas de demanda de túneis;

- Emprego dos resultados dos estudos de demanda no planejamento urbano;

- Financiamento de sua construção em obras públicas;

- Incentivo ao desenvolvimento tecnológico de túneis.

Depois deste congresso foi constituída a Associação Internacional de Túneis

(ITA), com associações no EUA, Canadá, Alemanha, Japão, Reino Unido entre outros, tendo

por finalidade buscar o desenvolvimento tecnológico referente a projetos e construção de

túneis (Silveira, 1974). Mais recentemente, em 1990, foi estabelecido no Brasil o Comitê

Brasileiro de Túneis (CBT) com as mesmas finalidades, além de estabelecer cooperação com

a ITA.

A engenharia de túneis é cada vez mais solicitada para resolver os problemas

crescentes das grandes e médias cidades, como o de transporte, água, esgotos, telefonia,

armazenamento, dentre outros, e ao mesmo tempo com a finalidade de diminuir a degradação

do meio ambiente devido à poluição sonora, do ar, da água, do espaço e até da estética.

1.4 - ACOMPANHAMENTO EVOLUTIVO DOS METRÔS

1.4.1 - Metrôs no mundo

O primeiro metrô a ser construído, foi o de Londres, no Reino Unido, que

iniciou suas obras em 1825, sendo concluído o primeiro trecho em 1842. A segunda cidade a

construir um metrô foi Paris que iniciou as obras em 1889, finalizando esta primeira linha em

1905. Outras cidades foram Boston, EUA (1896-1897); Berlim, Alemanha (1896-1899);

Estocolmo, Suécia (1914-1953); Moscou, Rússia (1934-1964) e outras (Silveira, 1974).

Com o inicio da Segunda Guerra Mundial (1939-1945), quase todas as obras

deste gênero foram paralisadas, porém este foi um período de grandes descobertas e

desenvolvimento de equipamentos e técnicas, com finalidade estratégica bélica que, após o

término do conflito, passaram a ser utilizadas de forma benéfica pela humanidade.

5

Ocorreram grandes aprimoramentos nas técnicas de escoramento de valas a

céu aberto, com uso de escoras, tirantes ou paredes diafragma utilizados no metrô de Milão,

Itália, em 1960 (Silveira, 1974), de sistemas de rebaixamento do lençol freático, baseados em

ensaios de bombeamento e executados por ponteiras, poços profundos, vácuo e eletrosmose,

usados no metrô da Cidade do México (Powers, 1972). O uso de técnicas de injeções

químicas alcançaram grande desenvolvimento com o uso de novos materiais, nas décadas de

1950 e 1960. Os equipamentos se sofisticaram e técnicas mais eficientes passaram a ser

utilizadas em vários metrôs do mundo.

A partir do final da década de 1960, com o grande desenvolvimento de

tecnologias para a construção de túneis urbanos se intensificaram os projetos e as execuções

de metrôs. No ano de 1971, 21 cidades alemãs iniciaram a execução de seus metrôs, com uma

taxa de escavação de 20 km por ano (Silveira, 1974).

1.4.2 - Metrôs no Brasil

No Brasil, as obras subterrâneas passaram a ser utilizadas com maior destaque

a partir da década de 1960. A cidade do Rio de Janeiro foi a que mais utilizou obras

subterrâneas na década de 1970, construindo inúmeros túneis rodoviários e metroviários,

além dos de comunicação, água e esgotos. Atualmente, a cidade de São Paulo é, no país, a

cidade que mais utiliza obras subterrâneas para solucionar seus problemas de transporte,

comunicação e água, crescimento este que já era evidenciado desde a década passada.

O Metrô de São Paulo foi o primeiro no Brasil, sendo suas obras iniciadas em

1968. Possui uma rede básica atualmente com 66,6 km de extensão, e começou a funcionar no

dia 14 de setembro de 1974. Seguiu-se o Metrô do Rio de Janeiro inaugurado em outubro de

1981. Agora o Metrô de Brasília, que iniciou suas obras em janeiro de 1992. Existem ainda

outras cidades no país que dispõe de metrôs, porém sem a realização de escavações

subterrâneas, sendo estes apenas de superfície, como é o caso de Recife, Belo Horizonte e

Teresina.

9

CAPÍTULO 2 - O METRÔ DE BRASíLIA


O Metrô de Brasília, no Distrito Federal (DF), possui uma extensão de 42 km,

ligando a estação rodoviária de Brasília (passando pela Asa Sul) às cidades satélites de

Ceilândia, Samambaia, Taguatinga, Guará e o futuro bairro de Águas Claras (Figura 2.1). A

obra foi estimada em aproximadamente 650 milhões de dólares, tendo sido iniciada em 1992.

Quando concluída, deverá funcionar 18 horas ininterruptamente (5:30 às 23:30 h), com 20

composições, sendo que cada composição terá capacidade para 1.368 passageiros.

2.2 - A POPULAÇÃO E O METRÔ DE BRASÍLIA

No dia 21 de abril de 1960, Brasília foi inaugurada, e a partir de então a cidade

tem apresentado um crescimento bastante elevado. Até a década de 1970, a cidade cresceu

basicamente devido à imigração de pessoas de outras regiões do país. Nas décadas seguintes,

seu crescimento ocorreu devido tanto à imigração quanto aos nascimentos ocorridos na

capital federal, sendo que em 1990 aproximadamente 41% da população era natural da

própria cidade. O crescimento populacional foi muito maior que o estimado na época de sua

construção. Segundo o censo realizado pelo IBGE, em 1991, existem residentes no DF,

1.596.274 pessoas, e apenas 16% da população reside dentro dos limites geográficos do plano

urbanístico da capital federal (Plano Piloto). A expectativa para o ano de 2015 é de 2.500.000

pessoas residindo no DF (PROGEA, 1992).

Pode ser observada uma tendência da população, com o seu crescimento

quantitativo, a ir gradualmente ocupando a região sudoeste do DF, o que se deve, em grande

parte, ao Governo do Distrito Federal (GDF), o qual incentivou os assentamentos a ocuparem

estas áreas, por questão de disponibilidade de recursos hídricos. Nos últimos anos tem sido

intenção do GDF, por motivos diversos, que a população seja alojada nesta região, margeando

as rodovias que ligam Brasília a Goiânia (BR-060), a rodovia que liga Brasília a Belo

Horizonte (BR-040) e a rodovia que liga Brasília à cidade de Corumbá de Goiás (BR-070).

Fato interessante é o grande crescimento que vem sendo observado ao redor da rodovia BR-

040, em toda sua extensão dentro do DF, assim como o aparecimento e o crescimento de

cidades goianas localizadas nos limites entre o DF e o estado de Goiás.

Este grande número de pessoas necessita de locomoção para seus trabalhos e

seu lazer, que geralmente se localizam em Brasília. No DF, com exceção de Brasília e a

cidade satélite de Taguatinga, todas as demais são cidades tipicamente dormitório.

Diariamente uma grande quantidade de pessoas deslocam-se das cidades satélites em direção

aos seus serviços, geralmente localizados em Brasília, regressando após o período de trabalho.

18

Com isto, os movimentos pendulares da população usuária do transporte coletivo são muito

intensos pela manhã e ao entardecer e reduzidos fora deste horário. Atualmente este serviço é

realizado por frotas de ônibus, mas que apresentam sinais de saturação. A forma escolhida

pelo GDF para resolver este problema foi a implantação do Veículo Leve sobre Trilhos

(VLT), ou metrô leve.

2.3 - O VEÍCULO DO METRÔ DE BRASÍLIA

O Veículo do metrô ou metrô é uma tecnologia ferroviária constituída de

veículo de tração elétrica sobre trilhos, do tipo monoarticulado e bidirecional; onde, em

função da demanda, a composição poderá ter até quatro unidades (vagões), com linhas

metroviárias de via dupla. É alimentado por energia elétrica em corrente contínua, com tensão

de 750 V, realizada a partir de um terceiro trilho (Engevix, 1991).

O VLT apresentará as seguintes características principais:

- segurança: com o metrô dificilmente ocorrem acidentes, como os que ocorrem

eventualmente com os ônibus, reduzindo portanto os acidentes no transito;

- conforto: maior espaço para acomodação, devido a maior freqüência da passagem dos

veículos pelas estações;

- eficiência: redução, em um terço, dos tempos médios das viagens das cidades satélites ao

plano piloto;

- não poluente: movido por força elétrica, não emitirá gases à atmosfera ou produzirá grande

quantidade de ruídos;

- confiabilidade: grande regularidade do horário, devido a ausência de congestionamentos e

por ser protegido das intempéries climáticas.

2.4 - LOCALIZAÇÃO DAS LINHAS METROVIÁRIAS

A cidade de Brasília, localiza-se no Planalto Central Brasileiro, na porção

centro-leste do estado de Goiás, ocupando a porção central do DF, sendo que as cidades

satélites beneficiadas pela passagem do metrô estão na porção sudoeste do DF (Figura 2.1).

A linha do Metrô de Brasília possui 42 km em dois ramais: um principal com

36 km e um secundário com 6 km. Para melhor compreensão do trajeto a ser percorrido este

foi dividido em seis trechos, que correspondem aos locais onde se encontram a maior

concentração populacional do DF.

11

Figura 2.1 - Linha prioritária do Metrô-DF.

O trecho Asa Sul é totalmente subterrâneo, com cerca de 7,2 km de extensão.

Inicia-se na Estação Central (rodoviária), passando sob o estacionamento inferior do Setor de

Diversões Sul, por baixo da Galeria dos Estados, continua sob o canteiro entre o eixo

rodoviário sul (eixão) e o eixo rodoviário sudoeste (eixo W), percorrendo a Asa Sul até o seu

término no VCA, nas proximidades da Super Quadra Sul 316. Este é o trecho analisado nesta

dissertação, sendo o mesmo dividido em dez subtrechos para melhor análise e compreensão,

como será mostrado mais adiante.

O trecho Asa Sul - Guará, com aproximadamente 5,7 km de extensão, todo em

superfície (em nível), percorre o final da Asa Sul pela Estrada Parque Guará (EPGU),

cruzando a Estrada Parque Indústria e Abastecimento (EPIA), em desnível entre o

Parkshopping e o supermercado Carrefour, seguindo até o estádio de futebol Pelezão e

finalmente à feira do Guará, após cruzar o parque do Guará.

O trecho Guará - Taguatinga, com pouco menos de 10 km, executado no Guará

em trincheira pelo método "cut-and-cover" e o restante em nível. Acompanha o traçado das

linhas de transmissão de alta tensão de Furnas, que atravessa áreas rurais e o bairro de Águas

Claras. Próximo à cidade de Taguatinga sofre uma deflexão para norte no sentido da Estrada

Parque de Taguatinga (EPTG), em direção ao centro desta cidade.

18

O trecho Taguatinga - Ceilândia Sul, de aproximadamente 5,8 km de extensão,

possui partes em superfície e partes subterrâneas. Da entrada, na avenida central de

Taguatinga, até a passagem do cruzamento com o viaduto da avenida Sandu, o trecho é

subterrâneo, executado pelo método "cut-and-cover". Passando para nível, o trecho percorre a

via de ligação centro-norte, passando ao lado do estádio de futebol Serejão e da estação

rodoviária de Taguatinga.

O trecho Ceilândia, com aproximadamente 6,5 km de extensão, ocorre todo em

nível, seguindo toda a extensão da via NM-2, onde termina o trajeto da linha do metrô.

O trecho Águas Claras - Samambaia consiste em um ramal que se inicia na

região de Águas Claras, antes da deflexão que a linha sofre na chegada à Taguatinga. Possui

6,0 km de extensão, todo em nível, acompanhando as linhas de transmissão de alta tensão de

Furnas no interior da cidade satélite de Samambaia.

2.5 - MÉTODOS CONSTRUTIVOS UTILIZADOS

Os túneis escavados entre a estação central (rodoviária) e o início do VCA

seguiram a filosofia NATM, tendo sido executados através de quatro métodos construtivos

distintos (Figura 2.2). Estes métodos foram utilizados conforme as situações de estabilidade,

recalques induzidos e características geológicas e geotécnicas locais (METRÔ-DF, 1992).

Figura 2.2 - Métodos construtivos típicos de escavação usados no Metrô-DF.

13

No método A (seção plena), reveste-se a calota junto à face de escavação e

fecha-se o arco invertido definitivo (AID) de primeira fase logo atrás da face, com distâncias

variando de 4,8 a 7,2 m. Nos casos de ocorrência de solos competentes na região do piso da

calota, uma escavação alternativa poderá ser usada. Esta consiste em apoiar-se a cambota em

uma cota superior, o que resultará no alargamento da base (método base alargada). O método

de seção plena era o prioritário, quando as condições permitiam, devido ao seu menor custo.

Existindo para o método Ferradura entrevias com valores de 3,87, 4,11 e 4,35 m com áreas de

escavação de respectivamente 66,82, 70,22 e 71,80 m2, e diâmetros equivalentes (referência a

um círculo) de 9,22, 9,46 e 9,56 m. Para o método base alargada as áreas de escavação são de

67,14, 70,51 e 72,08 m2, e os diâmetros equivalentes (referência a um círculo) de 9,25, 9,47 e

9,58 m, respectivamente (Tabela 2.1).

No método B (calota com arco invertido provisório), o túnel é escavado

revestindo-se a calota junto à face de escavação, fechando-se o arco invertido provisório

(AIP) após a face, a uma distância entre 4,8 a 7,2 m. Posteriormente, escava-se a bancada e

fecha-se o arco invertido definitivo (AID) de primeira fase. Para as mesmas entrevias, as

áreas de escavação são respectivamente 41,38, 50,75 e 51,36 m2, e os diâmetros equivalentes

(referência a um círculo) de 7,26, 8,04 e 8,09 m (Tabela 2.1).

No método C (galeria lateral plena), a escavação é feita em galeria lateral à

mesma altura da seção plena. O fechamento da parte correspondente do AID de primeira fase

ocorre após a face de escavação, com distâncias variando de 4,0 a 5,6 m. O túnel é alargado,

finalizando a escavação da seção total e o revestimento de primeira fase.

No método D (galeria lateral na calota com AIP), a calota do túnel é

parcializada com uma galeria lateral, fechando-se a parte correspondente do AIP após a fase

de escavação, a uma distância de 4,0 a 5,0 m.

Tabela 2.1 - Dados construtivos dos métodos mais utilizados.

Método

Construtivo

Seção Plena

(método A)

(Ferradura)

Seção Plena

(método A)

(Base Alargada)

Calota com AIP

(método B)

Entrevia (m) 3,87 4,11 4,35 3,87 4,11 4,35 3,87 4,11 4,35

Área de Esca-

vação (m2)

66,82

70,22

71,80

67,14

70,51

72,08

41,38

50,75

51,36

Diâmetro

Equivalente

"círculo" (m)

9,22

9,46

9,56

9,25

9,47

9,58

7,26

8,04

8,09

18

2.6 - TÚNEL EXECUTADO NA ASA SUL

Para esta dissertação o trecho em estudo localiza-se na Asa Sul do Plano

Piloto, devido ao fato deste ser subterrâneo. Na região central da cidade satélite de

Taguatinga, a escavação do metrô também foi realizada de forma subterrânea, porém pelo

método construtivo "cut-and-cover", não servindo aos interesses desta dissertação. Nos 7,2

km de túneis, existem nove estações do metrô que correspondem a 828 metros de construção

em "cut-and-cover", com paredes diafragma pré-moldadas. Na Asa Sul, as estações receberam

as denominações de PP-1 a PP-7 (as iniciais "PP" são referência a Plano Piloto), além da

Estação Central (EC) e da estação Galeria dos Estados (GAL). A Tabela 2.2 mostra a

localização destes subtrechos.

Tabela 2.2 - Localização das estações na Asa Sul de Brasília.

Estações Localização

Estação Central Rodoviária de Brasília

Galeria dos Estados Setor Comercial Sul

PP - 1 Super Quadras Sul (102/103)







Para um melhor entendimento e estudo, este trecho foi subdividido em dez

subtrechos, iniciando no VCA e seguindo em direção a Estação Central, sendo que foram

utilizados como limites de cada subtrecho as estações e o shaft (Figura 2.3).

Os túneis foram construídos segundo o método NATM, possuindo um

diâmetro médio de túnel de 9,2 m e uma cobertura média de 8 a 10 m entre as estações, sendo

a cobertura máxima de pouco mais de 16 m, entre a PP-1 e a PP-2.

Entre a estação PP-7 e o início da fase em nível, no VCA, existe uma distância

de 1.096 m. Tal distância, por ser demasiadamente grande exigiu a construção de um poço de

emboque auxiliar (shaft) a 408 m da estação, de onde se iniciaram duas frentes de escavação.

15

Figura 2.3 - Localização do túnel escavado na Asa Sul de Brasília.

2.7 - AS ESCAVAÇÕES

As escavações dos túneis nas estações da Asa Sul realizaram-se geralmente em

duas frentes (norte e sul), no emboque com pequena cobertura e entre as estações com

coberturas máximas (Figura 2.4). O fato das estações estarem nos pontos mais elevados do

trecho deve-se a facilidade construtiva, ao seu custo mais baixo, e também à facilidade de

frenagem dos veículos do metrô que se aproximam, assim como a aceleração dos que partem.

Foi também escavado um poço vertical (shaft) para adiantamento da obra, apresentando

aproximadamente 15,5 m de profundidade e 18 m de diâmetro, de onde duas frentes de

escavação se iniciaram. As escavações seguiram o método NATM, método este surgido a

partir da experiência prática, registros construtivos e medições de comportamento de campo

(Rabcewicz, 1979).

As escavações foram realizadas manualmente, com a ajuda de rompedores

pneumáticos (marteletes), sendo posteriormente o material desagregado retirado da frente de

escavação por retroescavadeiras e caminhões carregadeira.

O suporte durante a fase construtiva foi realizado por cambotas metálicas

treliçadas com espaçamento variando de 0,60 a 1,00 m. No suporte primário foi utilizado

concreto projetado com 21 cm de espessura, e o secundário com concreto projetado aliado à

tela metálica do tipo "telcon", com espessura de 19 cm. O concreto projetado apresenta um

fck de 18 MPa (Pinto, 1994).

18

Figura 2.4 - Vista de uma estação da Asa Sul em construção.

2.8 - REBAIXAMENTO DO NÍVEL D'ÁGUA

O rebaixamento do lençol freático fez-se necessário em toda a extensão entre o

VCA e o meio das estações PP-6 e PP-5, nas proximidades da progressiva 2400, onde o nível

da água se encontrava entre 10 e 12 m, que pelo projeto se localizaria entre as geratrizes

inferior e superior do túnel e não raras vezes acima da geratriz superior. No restante do

percurso o nível d'água não é encontrado.

O rebaixamento foi executado com poços injetores profundos à vácuo, em

pontos fora do túnel. As linhas transversais de poços foram acionadas mantendo a distância de

25 m da frente, e o desligamento do sistema ocorria 30 m após a passagem da frente. Foram

instalados, para monitoramento do rebaixamento, medidores de nível d'água, que mostraram

ser o rebaixamento do nível da água da ordem de 2 a 8 m. Como as leituras só foram

realizadas durante o rebaixamento, os dados de como se comporta a variação do lençol

freático sazonalmente não puderam ser determinados, porém é sabido que esta variação na

região é grande, podendo chegar a mais de 4 m.

2.9 - TRATAMENTO "JET GROUTING"

Nos emboques dos túneis, para evitar deformações indesejadas e a

instabilização da face no início da escavação, foi utilizado um método de tratamento do solo

17

denominado "jet grouting". Este método consiste na aplicação ao solo de um ou mais jatos de

calda de cimento com elevada velocidade (190 a 280 m/s), que saem de bicos ejetores de

reduzido tamanho (1,8 a 4,0 mm) dispostos na extremidade de uma composição de perfuração

com movimento de rotação e/ou translação. A energia dos jatos com altíssima pressão (20 a

50 MPa) desagrega o solo com o impacto e o mistura com a calda de cimento,

homogeneizando-o, aumentando sua resistência e diminuindo a permeabilidade. A aplicação

do "jet grouting" cria um pré-revestimeto de solo cimento resistente, rígido, no contorno da

escavação, estabilizando a face e o teto do túnel, minimizando as deformações internas e as

ocorridas na superfície do terreno. A finalidade deste método de tratamento do solo é

transformar um solo com características desfavoráveis em um material que simularia uma

rocha branda (Guatteri et al., 1994).

O solo próximo aos emboques recebeu um tratamento de calda de cimento

através de "jet grouting", onde eram executadas quatro linhas de colunas secantes entre si,

verticais a partir da superfície. Foram feitas também enfilagens metálicas injetadas, sendo

estas executadas com tubos "schedule 40" com comprimento de 12 m, manchetes a cada

metro e com uma pressão de injeção de 500 kPa (Teixeira, 1994). O tratamento do solo, na

região do emboque, mostrou-se eficiente para que o início da escavação fosse realizado com

maior segurança, rapidez e eliminação de incertezas geotécnicas.

Em cada emboque a cada 5 m, a partir dos primeiros metros (2 a 3 m), foram

instalados marcos superficiais para medição de recalque na superfície. Estes marcos puderam

medir o recalque ocorrido na área submetida ao tratamento do solo nos três métodos

construtivos utilizados para iniciar a escavação dos emboques. A Figura 2.4 mostra a faixa de

variação dos recalques superficiais ocorridos nos diversos emboques em função do

distanciamento em relação ao emboque e do método construtivo de escavação (MC), o

método D por ter sido realizado em apenas um emboque aparece como uma reta, e o método

C não se faz presente por não ter sido utilizado nos emboques.

O acompanhamento dos recalques superficiais próximos dos emboques foi

realizado em 12 emboques (Tabela 2.3), onde foi observada uma sensível diminuição dos

recalques nos dez primeiros metros, e uma diminuição cada vez menor até os 25 m. Após esta

distância os recalques superficiais não são mais influenciados pelo tratamento do solo.

Os resultados encontrados em cada emboque foram agrupados para obtenção

de valores médios da relação entre o recalque superficial e o distanciamento da frente de

escavação dos emboques. Foram obtidos valores de recalques de 25% daquele esperado para

solos sem tratamento nos cinco primeiros metros, de 50% aos 10 m do emboque, 85% aos 15

m, 90% aos 20 m e de 96% aos 25 m. A partir desta distância, os recalques superficiais são

aqueles observados para solos sem tratamento, ou seja, o efeito do tratamento dos emboques

desaparece.

18

Figura 2.5 - Faixas de recalques observadas com o distanciamento em relação

ao emboque, discriminado por método construtivo.

Tabela 2.3 - Recalques observados (milímetros) em relação a distância do emboque.

Distância 5 m 10 m 15 m 20 m 25 m 30 m 35 m

Emboque M.C

VCA D 126,5 231,9 250,9 291,8 319,6 298,1 293,1

PP-6 sul A 9,4 19,6 63,6 67,4 79,9 61,8 60,5

PP-6 norte A 7,3 23,2 91,0 102,6 107,4 120,8 121,7

PP-5 sul B 20,5 71,3 130,6 145,1 154,6 -- 155,7

PP-4 sul B 37,6 77,3 98,6 91,7 92,6 101,7 110,8

PP-3 sul A 8,1 56,3 76,4 76,6 71,2 56,7 62,7

PP-3 norte A 80,9 98,0 123,4 131,2 152,0 154,6 166,8

PP-2 sul A 11,5 68,9 136,2 186,0 223,1 153,3 --

PP-2 norte A 8,4 69,1 90,6 102,4 100,9 109,6 118,0

PP-1 sul B 43,0 94,6 186,8 204,2 215,6 219,6 216,0

PP-1 norte B 63,7 -- 128,7 -- 120,3 -- 115,1

Gal B 82,9 124,2 172,1 182,1 266,9 -- 267,0

34

CAPÍTULO 3 - ASPECTOS FISIOGRÁFICOS


A cidade de Brasília situa-se na unidade federativa do Distrito Federal, que

possui uma área de 5.814 km2. Localizado no Planalto Central Brasileiro, na região Centro-

Oeste, o Distrito Federal é englobado pelas coordenadas longitudinais 48o15'W e 47o20'W e

latitudinais 15o30'S e 16o03'S (Figura 3.1).

Figura 3.1 - Localização de Brasília.

3.2 - VEGETAÇÃO E CLIMA

A vegetação característica é o cerrado (85% da área), seguido de tipos menos

freqüentes de vegetação, como matas galerias e campos úmidos. O cerrado ocorre

principalmente sobre latossolos, com variado conteúdo de argila, sendo muito rico em

espécies vegetais, com até 450 espécies por hectare. Nas árvores e arbustos, os troncos e

galhos são grossos e retorcidos. A casca é geralmente grossa e corticosa (Eiten, 1993).

O clima é do tipo tropical de savana e temperado chuvoso de inverno seco.

Apresenta duas estações predominantes, uma quente e chuvosa entre outubro e abril e outra

fria e seca, entre maio e setembro. A temperatura média anual varia entre 18 e 22oC, sendo os

meses mais quentes os de setembro e outubro (20 a 22oC) e os mais frios os de junho e julho

(16 a 18oC). A umidade relativa do ar entre janeiro e abril fica em torno de 75%, sendo que

34

nos meses de agosto e setembro, período mais crítico, já foram registrados índices oficiais de

11% (Mortari, 1994).

3.3 - GEOMORFOLOGIA

3.3.1 - Componentes geomorfológicos do DF

A geomorfologia do Planalto Central possui feições próprias, devido as suas

características climáticas, geológicas e antrópicas (Figura 3.2). As chapadas apresentam,

predominantemente, relevo residual e de aplainamento, com topografia plana a levemente

ondulada ou em lombadas. A cobertura existente é formada de laterita vesicular, pisolítica ou

nodular e de latossolo. São encontradas também áreas serranas, depressões periféricas e

interplanálticas, resultado de processos de pediplanação e vales fluviais alongados, cujas

encostas testemunham processos múltiplos de dissecação e de pedimentação.

No DF é marcante a ação antrópica, a interferência humana é visível nos

projetos urbanísticos, áreas agrícolas, núcleos rurais, estradas, barragens etc. São identificadas

na região três macrounidades geomorfológicas: região de chapada, região dissecada de vale e

área de dissecação intermediária (Novaes Pinto, 1993).

A região de chapada ocupa perto de 34% da área do DF. Caracteriza-se por

apresentar topografia plana e plano ondulada acima da cota altimétrica de 1.000 m. A região

dissecada de vale, ocupa aproximadamente 35% da área, corresponde às depressões de

litologias de resistências variadas, ocupadas pelas principais drenagens regionais. Sua gênese

remonta ao Neógeno (Tabela 3.1), quando foram definidas em torno do anticlinório de

Brasília as drenagens dos afluentes dos rios São Bartolomeu, Maranhão, Descoberto e

Alagado. A área de dissecação intermediária ocupa cerca de 31% e corresponde as áreas de

ocorrência de chapada neogênica retrabalhada por processos de pediplanação durante o

Pliopleistoceno. Modelada sobre ardósias, filitos e quartzitos, posteriormente recoberta por

latossolo vermelho-escuro, apresenta duas subunidades distintas, em decorrência da geologia:

Vale do Rio Preto e Depressão do Paranoá, sendo nesta última onde se encontra Brasília.

A depressão do Paranoá, situa-se no núcleo semidômico do Paranoá, apresenta

uma área deprimida de cerca de 700 km2 e uma variação topográfica suave acima da cota de

1.000 m. Os interflúvios da depressão do Paranoá estão constituídos por afloramentos de

ardósias e quartzitos em contato com latossolo vermelho-escuro, laterita e fragmentos de

quartzo. Esses afloramentos rochosos correspondem a uma antiga frente de intemperismo,

sendo residuais de aplainamento por etchiplanação neogênica, favorecido pela

superimposição de uma drenagem de padrão anelar. A retirada do manto de intemperismo

deveu-se à ocorrência de basculamentos pliocênicos. O material detrítico, movimentado em

direção às calhas de drenagem e aplainado por erosão lateral durante o Plioceno-Pleistoceno,

34

originou um extenso pediplano embutido, com inclinação geral para leste em direção ao vale

do rio Paranoá. Esse pediplano, que sofreu retrabalhamentos durante todo o Pleistoceno,

apresenta anfiteatros de erosão nas encostas e níveis pedimentados de perfil retilíneo-

côncavo, inclinados para os vales abertos e amplos da drenagem anelar dos formadores do rio

Paranoá (Novaes Pinto, 1993).

Figura 3.2 - Mapa geomorfológico do Distrito Federal (modificado - Novaes Pinto, 1993).

Tabela 3.1 - Tempo Geológico (modificado - McAlester, 1971).

PERÍODOS ÉPOCAS DURAÇÃO

(anos)

TEMPO PASSADO

(anos)

Quaternário Holoceno 10.000 Últimos 10.000

Pleistoceno 2,5 Milhões 2,5 Milhões

Terciário Plioceno 4,5 Milhões 7 Milhões

(Neógeno) Mioceno 19 Milhões 26 Milhões

Terciário Oligoceno 12 Milhões 38 Milhões

(Paleógeno) Eoceno 16 Milhões 54 Milhões

Paleoceno 11 Milhões 65 Milhões

Cretáceo 70 Milhões 135 Milhões

34

3.3.2 - Evolução geomorfológica do DF

A evolução geomorfológica é explicada segundo Novaes Pinto (1993) a partir

de um extenso aplainamento cretácico por pediplanação, sob condições ambientais

caracterizadas por aridez. Uma reativação tectônica iniciada no Cretáceo Médio (Tabela 3.1)

propiciou um continuado soerguimento e inclinação da área para E/SE. O ambiente cretácico

foi alterado no início da era Cenozóica, quando condições de clima quente e úmido com duas

estações bem marcadas e de longa duração facilitaram a instalação de uma cobertura vegetal

semelhante à de campo cerrado.

No final do Eoceno, os níveis de base da erosão foram alterados em virtude da

diminuição do ritmo da epirogênese. Durante o Neógeno, a redução da atividade

epirogenética associou-se a alterações no clima tropical semi-úmido, passando a apresentar

períodos mais curtos de chuvas e de secas. A drenagem reorganizou-se adaptando-se às linhas

de falhas preexistentes e pela erosão regressiva. Definiram-se as drenagens dos afluentes dos

rios São Bartolomeu, Maranhão, Descoberto e Preto. As rochas do interior do grande

anticlinal, formaram através da alteração, lixiviação e rastejamento, uma depressão

interplanáltica, resultando na formação dos afluentes do rio Paranoá.

Durante o Plioceno ocorreu um novo desequilíbrio nos sistemas naturais,

devido a uma reativação tectônica e uma transição climática para condições de um clima

tropical menos úmido que os anteriores. Nas áreas de contato litológico e estrutural ocorreram

soerguimentos e basculamentos das superfícies terciárias. A frente de intemperismo do

substrato de ardósias, xistos, filitos e eventuais quartzitos, passou a alternar-se com o regolito

localizado nas depressões topográficas. A transição climática rebaixou gradualmente o lençol

freático, provocando a imobilização e concentração de sesquióxidos.

Alternâncias climáticas pleistocênicas e a variação litológica nas áreas das

calhas de drenagem formaram uma nova seqüência de desdobramentos. As fases pluviais

formaram relevos residuais de aplainamento com topo plano em forma de pseudomesas, além

da formação de novos tributários.

No final do Pleistoceno, uma transição climática para condições de umidade e

calor provocou nova ruptura no equilíbrio, com chuvas esporádicas e violentas que

transportaram grande quantidade de material sedimentar pelas encostas em direção às calhas

de drenagem, formando depósitos coluviais concrecionários e linhas de seixos no horizonte B

dos solos nas encostas.

No Holoceno, as condições são idênticas às do final do Pleistoceno, com

definição do clima semi-úmido atual da região. Verifica-se a ocorrência do intemperismo

diferencial químico, da ação solvente da água de subsuperfície, da lixiviação e do

rastejamento provocando o rebaixamento topográfico. Atualmente os resultados do

intemperismo diferencial químico em subsuperfície são a formação do regolito. O manto de

34

intemperismo empobrecido pela lixiviação intensa formou os latossolos e tornou os solos

suscetíveis ao processo erosivo. O solo rico em sesquióxidos, quando em contato com o ar

atmosférico, se endurece formando níveis mais resistentes (cangas lateríticas).

3.4 - CARACTERÍSTICAS GEOTÉCNICAS DOS SOLOS

Os solos de Brasília apresentam características geotécnicas próprias. As

camadas superficiais são geralmente porosas, apresentando elevado índice de vazios e sofrem

uma deformação brusca quando saturadas. E também podem ocorrer deformações bruscas sob

condições de carregamento elevado, mesmo quando o solo não estiver saturado.

Na região existem três unidades mais representativas de solos, denominados

pedologicamente de solos hidromórficos, cambissolos e latossolos (EMBRAPA, 1978). Os

solos hidromórficos, geralmente são encontrados junto às regiões aluvionares, em condições

permanentes de saturação e associados ao acumulo de material orgânico. Os cambissolos,

ocorrem geralmente associados a um relevo ondulado a suave ondulado, são pouco profundos

e pouco desenvolvidos. Apresentam predominância de fração siltosa e pH próximo de 5,

aparecem associados a locais de ocorrência de rochas do Grupo Canastra (filitos e

micaxistos). Os latossolos, ocupam a maior parte da região, apresentam processo de

laterização, e estão associados a locais de ocorrência de rochas do Grupo Paranoá. É sobre

este tipo de solo que está edificada toda a Asa Sul.

Os latossolos são solos submetidos a processos de laterização e apresentam

espessuras centimétricas a até mais de 40 m. Predomina a ocorrência do argilo-mineral

caulinita, além de óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio. Os elementos cálcio, magnésio,

potássio e sódio, entre outros, são lixiviados pelo processo de intemperismo. A estrutura é

mantida por pontes de argila e apresenta elevada porosidade e permeabilidade, similar a solos

granulares (10-3 a 10-4 cm/s). Mortari (1994) classificou este latossolo como sendo

predominantemente composto de solos lateríticos cauliníticos e em menor expressão lateritas

e lateritas silicosas.

3.4.1 - Perfil dos solos da Asa Sul

Na Asa Sul encontram-se três tipos marcantes de solos: o solo residual e

saprólito das ardósias, o solo residual e saprólito dos metarritmitos arenosos e a argila porosa,

considerada de origem alóctone (transportada) por Mortari (1994), que recobre os outros dois

tipos de solo.

34

3.4.1.1 - Solos residuais e saprólito das ardósias

São constituídos por solos argilo-siltosos com consistência mole a dura, índice

de resistência a penetração (SPT) 2 a 25 e espessura entre 2 e 5 metros, geralmente saturados.

Abaixo destes encontra-se o saprólito da ardósia, material silto-argiloso marrom avermelhado,

de consistência média a dura, índice de resistência a penetração (SPT) 5 a 71 e espessura

superior a 100 m sendo fortemente estruturado com três famílias de foliação proeminente

(Macedo et al., 1994).

3.4.1.2 - Solos residuais e saprólito dos metarritmitos arenosos

São constituídos por solos areno-siltosos, com alternâncias de camadas

arenosas finas e siltosas que sofreram um forte intemperismo, espessuras centimétricas a até

20 m, compacidade fofa a muito compacta, índice de resistência a penetração (SPT) 2 a 50. O

saprólito do metarritmito arenoso constitui-se por areia fina a média, siltosa a pouco siltosa,

variegado, de compacidade fofa a muito compacta, com índice de resistência a penetração

(SPT) 7 a até impenetrável. Muitas porções deste material tiveram o cimento lixiviado,

resultando em níveis de areia friável. São comuns blocos ou lentes de quartzito silicificado, de

pequenas dimensões (Macedo et al., 1994).

3.4.1.3 - Argila porosa

O termo argila porosa tem sido cada vez mais utilizado para denominar todo o

solo encontrado na Asa Sul como nas demais regiões do DF, apresenta-se por solos finos

(argilosos, com ou sem silte e fração arenosa) e alta porosidade (índice de vazios elevados) e

que não apresenta qualquer tipo de estrutura reliquiar preservada. Na Asa Sul, apresenta-se

como um material muito mole a mole, com índice de resistência a penetração (SPT) 1 a 6 e

sua espessura varia de poucos metros a mais de 40 m. Sobre as ardósias, este se apresenta

saturado e sobre os metarritmitos não-saturado, porém indiscutivelmente colapsível (Macedo

et al., 1994).

Ensaios realizados no Laboratório de Geotecnia da Universidade de Brasília,

em amostras deformadas e indeformadas de blocos, obtidos em poços na Asa Sul, mostraram

limites de Atterberg de : wL = 25 - 78%, wP = 18 - 58% e umidade natural w = 16 - 70%. Os

valores do índice de plasticidade (IP), são de 4,4 a 38,0. A fração argila (partículas menores a

2um) varia de 0 a 78,5% e a percentagem de finos (partículas menores a 42um) de 84 a 100%.

O peso específico dos grãos varia de 20,0 a 28,5 kN/m3, com os valores menores próximo a

superfície. O índice de vazios no topo é de 1,7 e o grau de saturação de 60 a 80%. (Paixão,

1995).

34

3.4.2 - Colapsividade

O colapso é um fenômeno muito comum na argila porosa de Brasília. Segundo

Carvalho et al. (1994) o colapso é caracterizado pela súbita ou gradual redução de volume do

solo, associada a perda de resistência estrutural, através da redução da sucção matricial

existente no solo e devido ao ataque as ligações, pelo intemperismo. Segundo Carvalho et al.

(1987) os principais fatores que influenciam o colapso dos solos, são: o índice de vazios, o

grau de saturação inicial, a natureza das ligações cimentíceas, a natureza do meio (fluido de

saturação), o aumento das tensões externas, a variação do estado de tensões, a história do

material e a sucção/capilaridade inicial.

Segundo Knodel (1981) vários são os fatores que concorrem para que ocorra o

colapso: o clima, a geomorfologia e a estrutura dos minerais no solo. Cita ainda, que em

períodos de chuvas de grande intensidade e curta duração, intercalados a períodos de

estiagem, ocorridos em encostas íngremes e formadas por solos não consolidados, estes solos

tendem a escoar e se depositar em bacias adjacentes. Motivo pelo qual estes solos apresentam

geralmente grandes vazios entre as partículas de solo, conferindo-lhe um equilíbrio

metaestável.

A estrutura dos solos consiste no arranjo de partículas não lixiviadas, forças

elétricas, forças capilares e a cimentação. O colapso ocorre quando há uma ruptura de

parcelas de resistência desta estrutura, que pode se dar pela ação da água, para cada estado de

tensão (Cruz et al., 1994).

Os solos colapsíveis de Brasília, observados ao microscópio eletrônico de

varredura, mostram partículas maiores (geralmente grumos de caulinitas, embora apareçam

grãos de quartzo), ligadas por pontes ou agregados de caulinita, que possuem enormes vazios

entre si. São observados também óxidos e hidróxidos de ferro e alumínio e amorfos deste

material. Paixão & Carvalho (1994) e Paixão (1995), mostram que os solos porosos

colapsíveis naturais de Brasília apresentam estrutura constituída por micro e macroporos,

sendo a instabilização desta o motivo do colapso.

Segundo Cardoso (comunicação verbal), para o DF, a origem dos solos

(transportados ou residuais) não é relevante, pois embora na região diversas litologias sejam

encontradas todas sofreram um alto grau de intemperismo, e com isto materiais residuais ou

transportados podem possuir índices de colapso semelhantes.

A construção do Metrô de Brasília causou um alívio das tensões ao redor do

túnel, fazendo com que os vínculos estruturais entre as partículas rompessem. Os micro e

macroporos antes em situação metaestável, buscam um novo equilíbrio que é obtido através

de um colapso brusco do solo. Nos locais onde o teor de umidade é elevado o recalque

observado foi maior do que em áreas de menor umidade, pois ocorreu uma diminuição da

sucção no solo, alteração da constante dielétrica e da tensão superficial, além de possíveis

34

quebras de ligações cimentíceas. O colapso acima do túnel se propaga em direção a

superfície, motivo pelo qual os recalques superficiais foram maiores aos recalques próximo ao

túnel.

3.5 - GEOLOGIA

3.5.1 - Geologia do Distrito Federal

A geologia do DF necessita ser melhor entendida, principalmente na sua

estratigrafia e sua geologia estrutural, onde extensas áreas cobertas por solos dificultam o

conhecimento geológico da área (Figura 3.3). Pertencente a porção central da província do

Tocantins, situa-se a oeste do cráton do São Francisco e a leste do Maciço Mediano de Goiás

(Almeida, 1968). Dois grandes Grupos ocorrem na área: Grupo Canastra e Grupo Paranoá.

Figura 3.3 - Mapa geológico resumido do DF (modificado - Faria, 1988).

As rochas do Grupo Canastra são as mais antigas da seqüência estratigráfica e

apresentam o mais alto grau de metamorfismo regional. Sobrepõem-se às rochas do Grupo

Paranoá por contato anormal resultante de cavalgamento proveniente da direção oeste. Estas

rochas foram submetidas a pelo menos três fases de deformação (Mendonça, 1994).

O Grupo Canastra apresenta xistos de baixo grau metamórfico com

intercalações de quartzitos e lentes calcárias, ocorrendo na porção sudoeste, e resultantes do

34

metamorfismo regional de baixo grau sobre uma seqüência pelítica, areno-argilosa a

subordinadamente carbonatada. Ocorrem também no vale do rio São Bartolomeu e na faixa

norte, rochas metamórficas de baixo grau, da fácies xisto verde, com predominância de filitos.

Estas rochas foram submetidas a pelo menos três fases de deformação. Sobrepôem-se aos

litótipos do Grupo Paranoá em contato anormal, resultante de cavalgamento (Barros, 1993).

O Grupo Paranoá ocupa a maior parte do DF sendo os túneis do metrô de

Brasília escavados neste domínio geológico. Este grupo atinge uma espessura de

aproximadamente 550 m, constituído pela alternância de metassedimentos detríticos, com

associações argilo-carbonatadas, e apresentam no topo características de deposição em uma

plataforma marinha (Figura 3.4). A bacia Paranoá nesta região, foi preenchida e estruturada

no Proterozóico Superior (1.000 a 570 milhões de anos atrás), quando foi cavalgada de oeste

para leste pelos metassedimentos do Grupo Canastra e, posteriormente, arqueada em formas

dômicas através de interferência de tensões. Segundo Faria (1989) o Grupo Paranoá encontra-

se dividido em cinco unidades deposicionais, que da base para o topo são (Figura 3.4):

- Unidade A - Ardósias

- Unidade B - Metarritmito inferior (arenoso)

- Unidade C - Quartzitos

- Unidade D - Metarritmito superior (argiloso)

- Unidade E - Argilo-Carbonatados

Figura 3.4 - Estratigrafia do Grupo Paranoá no DF (modificado - Faria, 1988).

34

A unidade A (ardósia), é a parte basal da seqüência deposicional Paranoá,

possuindo mais de 50 m de espessura, constituída de ardósias roxas e vermelhas, com

bandamentos brancos, apresenta foliação metamórfica (S1), foliação sedimentar (S0) oblíqua

a primeira, e uma terceira (S2) pouco penetrativa. Contém leitos centimétricos de quartzitos

finos e metassiltitos que exibem estrutura gradacional na parte superior.

A unidade B (metarritmito arenoso), mostra grande alternância de camadas

arenosas e argilosas, com predomínio da fração arenosa. Apresenta contato gradacional com a

litofácies ardósia e possui cerca de 150 m de espessura. Consta de alternâncias de bancos de

quartzitos finos a médios que atingem até 8 m na base da unidade, sendo as demais

intercalações predominantemente centimétricas e raramente de até dois metros. Alguns corpos

mostram estratificação cruzada truncada por ondas tipo "hummocky". Na parte superior

ocorrem metassiltitos e metargilitos que constam essencialmente de quartzo, sericita e argila

com intercalações onduladas e lenticulares "Wavy-linsen" de areia fina a muito fina e

raramente grossa, que internamente exibem microlaminações cruzadas. Possui gretas de

contração e diques de areia deformados.

A unidade C (quartzito), possui mais de 50 m de espessura, apresenta

localmente leitos de granulometria grossa e microconglomerática, constituída de quartzo com

pouca sericita. Possui acamamento plano paralelo, e estratificações cruzadas tabulares e

acanaladas, inclusive as do tipo espinha de peixe "herringbone", e ainda marcas onduladas.

Esta unidade sustenta as principais chapadas do DF.

A unidade D (metarritmito argiloso), possui cerca de 100 m de espessura,

constituída pela litofácies metarritmito superior, com certo domínio da fração silte-argila, que

é composta por alternância de metassiltito, metargilitos e quartzitos finos, em camadas

preferencialmente centimétricas. Aparecem intercalações onduladas e lenticulares "Wavy-

linsen" de areia fina com microlaminações cruzadas, e raras gretas de contração. Apresenta

forte dobramento em "chevron" de eixo N70E a EW e vergência para SSE.

A unidade E (argilo-carbonatadas), possui cerca de 150 m de espessura,

litofácies argilo-carbonatada, com metargilitos, ardósias, metassiltitos, metamargas, lentes de

calcários e calcarenitos que atingem até 40 m de espessura em afloramentos na superfície.

Sem posição estratigráfica definida, ocorrem lentes de quartzitos médios a

microconglomeráticos (Faria, 1989).

Foi proposta por Faria (1994), a subdivisão da unidade A em duas, ardósias

(roxas, vermelhas, com bandamentos brancos e leitos centimétricos de quartzitos finos a

metassiltitos no topo) e metassiltitos (argilosos, cinza-claros, vermelhos a brancos, sericíticos,

com intercalações de até 5 m de espessura de quartzito), além da inclusão de uma nova

unidade localizada estratigraficamente abaixo das demais composta por um quartzito

microconglomerático (quartzitos médios a grossos, com leitos microconglomeráticos no topo,

rosa, bem selecionados, arredondados a sub-arredondados, algo argiloso com estratificações

34

cruzadas, plano paralela e revirada, ocasionalmente com intercalações métricas lenticulares de

metarritmito). Também propondo a alteração da simbologia utilizada para denominar cada

unidade:

- A nova unidade incluída, Q2 (Quartzitos microconglomeráticos).

- A unidade A (Ardósias), para unidades A (Ardósias) e S (Metassiltitos).

- A unidade B - Metarritmito arenoso para unidade R3.

- A unidade C - Quartzitos médios para unidade Q3.

- A unidade D - Metarritmito argiloso para unidade R4.

- A unidade E - Argilo-Carbonatados para unidade PC.

3.5.2 - Geologia estrutural

Várias fases tectônicas atuaram afetando as rochas, com uma intensidade de

deformação muito grande, devendo este tectonismo estar associado a processos metamórficos

que agiram sobre sedimentos pelíticos, psamíticos e químicos existentes em uma antiga bacia

intracratônica.

A complexidade estrutural da região mostra que várias fases tectônicas

atuaram, com superposição de seus efeitos. Além da tectônica plástica, a tectônica rígida

afetou as rochas causando diáclases de tração e de compressão. As grandes estruturas do tipo

falhas regionais também são encontradas do DF, como a falha de cavalgamento do rio São

Bartolomeu e diversas falhas transcorrentes (Mendonça, 1994).

A formação de anticlinais e sinclinais, em um relevo por vezes com inversão,

dobrou as diversas litologias presentes, não somente as rochas incompetentes como também

os quartzitos de elevada competência. Nas rochas da seqüência deposicional do Paranoá,

observam-se duas fases deformacionais, uma primeira com dobras com eixo de direção N/S a

N30E, e uma segunda com dobras tipo "chevron" com eixo de direção N70E e E/W e

vergência para SE/S. Estas duas fases de dobramentos geram domos e bacias assimétricas.

Grandes falhas regionais são identificadas no extremo sudoeste, onde as rochas do Grupo

Canastra foram jogadas por cima do Grupo Paranoá, por falha de empurrão. O fraturamento é

nítido e marcante, onde dois sistemas são os mais importantes, um na direção N/NW e outro

secundário E/NE, com mergulho vertical e subvertical (Mortari, 1994).

Segundo Ladeira et al. em 1972, citado por Barros (1993), a parte central do

DF mostra uma feição semidômica, que condiciona o padrão de drenagem semi-anular,

apresentado pelo rio Paranoá e seus afluentes. O centro da estrutura é constituído,

principalmente, por ardósias em uma seqüência rítmica com quartzitos e metassiltitos e

mostra um relevo invertido com altitude média de 1000 m. Outras estruturas de menor porte

do tipo domo braquiforme assimétrico ocorrem na área, como na cidade satélite de

34

Sobradinho. Além da tectônica plástica, a tectônica rígida afetou as rochas causando diáclases

de cisalhamento e outras de terceira ordem dissociadas ao sistema binário angular.

3.5.3 - Evolução geológica

A bacia Paranoá foi sedimentada no Proterozóico Superior (1.000 a 570

milhões de anos atrás), quando predominava um ambiente marinho raso, dominado pelas

marés e por ondas. A fácies ardósia, sugere um ambiente de águas calmas, com ocorrências

episódicas de períodos de tempestade. A fácies metarritmito arenoso, sugere deposição em

planície de maré, onde predominam estruturas onduladas e lenticulares do tipo "Wavy-

linsen", que são mais características de inframaré a intermaré, onde o ritmo das marés

condiciona a alternância de sedimentos arenosos e lamosos. Os corpos associados a estruturas

tipo "hummocky" foram originados abaixo da ação das ondas normais, pela ação das ondas de

tempestade. Os corpos associados a fendas de ressecamento e diques de areia sugerem uma

sedimentação rápida em meio saturado de água com emersões temporárias, caracterizando

ambiente de supramaré. A fácies quartzito apresenta estratificações cruzadas tipo espinha de

peixe e outras cruzadas de crista reta e de crista sinuosa, sugerindo ondas de areia subaquosas,

indicando um ambiente de planície de maré em regime calmo, em plataforma de baixo

gradiente. E finalmente a fácies argilo-carbonatada está relacionada a uma plataforma

carbonática com ambientes de intermaré e submaré. Os corpos de quartzito grosso e

microconglomerático intercalados indicam possível participação eólica num ambiente costeiro

(Faria, 1989).

3.5.4 - Hidrogeologia

As diferentes litologias, apresentam características próprias com relação ao

armazenamento de água no seu interior. Uma unidade geológica que apresente condições

favoráveis de armazenamento e circulação da água é denominada de aqüífero e, no DF, pode-

se delimitar dois tipos de domínios de aqüíferos: o poroso e o fissural (Barros, 1993).

O domínio poroso compreende as coberturas detrito-lateríticas e os aluviões.

Os aluviões são poucos expressivos ocorrendo principalmente ao longo das drenagens, sendo

aqüíferos contínuos, livres, com água rasa e de extensão limitada. As coberturas detrito-

lateríticas compõem aqüíferos contínuos de extensão restrita ou regional e livres. São

reservatórios das águas pluviais, onde parte é armazenada e parte percola e infiltra em rochas

metamórficas subjacentes (Barros, 1993).

O domínio fissural ocorre nas litologias de idades Pré-Cambriana Média a

Superior, que corresponde ao Grupo Canastra e ao Grupo Paranoá. A permeabilidade destas

rochas é muito baixa, e o armazenamento e a circulação da água fica condicionada a presença

34

de descontinuidades do maciço. São aqüíferos locais, restritos a zonas fraturadas ou falhadas e

cársticas. O abastecimento ocorre pela infiltração da água da chuva, diretamente na litologia

ou indiretamente após percolar pelo domínio poroso (Mortari, 1994).

3.5.4.1 - Hidrogeologia no percurso do túnel na Asa Sul

Na Asa Sul por onde passa o túnel do metrô de Brasília, pode-se observar três

litologias diferentes: a cobertura detríto-laterítico, a ardósia (unidade A do Grupo Paranoá) e

o metarritmito arenoso (unidade B do Grupo Paranoá).

Ao longo deste trecho observa-se uma cobertura composta por argila porosa de

coloração avermelhada, com boa infiltração e circulação, elevada porosidade (50 a 65%), e

permeabilidade de 10-3 a 10-5 cm/s. Pode apresentar uma espessura de poucos metros a mais

de 40 m, como é observado entre as estações PP-2 e PP-3, entre as progressivas 4000 e 5100.

Na região compreendida entre o VCA e as estações PP-5 e PP-6 (progressiva 0

a 2225) observa-se a ocorrência da ardósia, rocha que apresenta as características de

circulação e infiltração bastante baixas.

Das proximidades da estação PP-5 (progressiva 2225) até adiante da estação

Galeria dos Estados (progressiva 6300), encontram-se os metarritmitos, rochas que

apresentam características hidrogeológicas variáveis, são bons aqüíferos quando está presente

o quartzito e ruins na presença de ardósias e metargilitos. A ocorrência de descontinuidades é

comum e as condições de circulação e infiltração são baixas a médias, dependendo da

composição local da rocha.

Nas proximidades do VCA (progressiva 0 a 700), a surgência de água na frente

de escavação do túnel, dificultando o processo executivo foi um fator preocupante que exigiu

a realização de rebaixamento do lençol freático. O nível da água neste local encontrava-se

acima da geratriz superior do túnel. Este fato deve-se ao substrato, ardósia, ter características

de permeabilidade e infiltração muito baixas estabelecendo a existência de um lençol

suspenso na argila porosa sobre a ardósia. Próximo a estação PP-5 (progressiva 2225), o nível

d'água acompanha o contato da argila porosa com a ardósia que aprofunda-se nesta região.

Após a estação PP-5, o nível d'água se torna muito profundo, investigações geológico-

geotécnicas mostram uma mudança litológica da ardósia para metarritmitos. Os metarritmitos

não formam lençóis suspensos, devido as suas boas características de permeabilidade e

infiltração, o nível do lençol freático desta litologia ocorre em profundidades maiores.

3.5.5 - Geologia da Asa Sul

Para o reconhecimento geológico e geotécnico na Asa Sul, foi realizado um

programa de investigações através de sondagens, antes da escavação. Foram realizados furos

34

a percussão (mais de 50 furos), com a finalidade de elaborar o perfil geológico-geotécnico

inicial com informações preliminares para a escavação. Tais sondagens perfuraram até 40 m

de profundidade, quando possível.

Estas sondagens mostram que a litologia a ser encontrada durante a escavação

seria referente a porção basal do Grupo Paranoá. Foram observados a partir do VCA em

direção a Estação Central, respectivamente, a ardósia e o metarritmito arenoso, ambos

cobertos por uma argila porosa avermelhada. Estas duas litologias mostram-se bastante

dobradas e fraturadas, e muitas destas fraturas preenchidas por quartzo leitoso. Tais fraturas

podem ter ocasionado deslocamento de grandes blocos (Figura 3.3).

Figura 3.5 - Modelo proposto para a geologia da Asa Sul.

Estruturalmente, segundo Mello et al. (1992), este conjunto foi dobrado em

amplas anticlinais e sinclinais associadas a dobras menores, que posteriormente foram

intensamente fraturadas e, muitas vezes tais fraturas foram preenchidas por quartzo leitoso ou

proporcionaram deslocamento dos blocos (falhamentos).

Durante o trajeto da escavação do túnel, foi encontrado sempre um material

bastante afetado pelo intemperismo, representando saprólitos e solos bem desenvolvidos. As

lentes de quartzitos presentes no metarritmito, mostram-se extremamente friáveis e com

34

enriquecimento em óxido de ferro, que lixiviaram o cimento deixando vestígios das camadas

em blocos descontínuos que resistiram à lixiviação por serem mais silicificados, além da

própria geometria deposicional que era de camadas lenticulares e onduladas (Mello et al.,

1992).

As rochas existentes sofreram um ataque químico bastante forte, motivo pelo

qual foi comum encontrar saprólitos e até solos bem desenvolvidos, como no caso da argila

porosa encontrada em grande porção do trajeto. Estes saprólitos e solos encontrados são

alterações químicas que ocorreram nas ardósias, metarritmitos e quartzitos. Além da geração

de saprólitos e solos residuais, formaram-se também perfis alóctones que cobrem toda a

depressão do Paranoá com espessura que chega a ser superior a 10 m (Blanco et al., 1993) e

que segundo Macedo et al. (1994) pode ser de mais de 40 m. Não foram observadas

evidências de gradação, apenas a presença de seixos arredondados de quartzo e quartzito, com

diâmetro de até 5 cm, em níveis de cascalho laterítico, próximos à base.

A partir do VCA até próximo a estação PP-5, encontra-se abaixo da camada de

solo (argila porosa) a ardósia (unidade A) bastante intemperizada de coloração vermelho-

arroxeada a cinza prateada, com clivagem proeminente e muito fraturada. O acamamento da

ardósia tem direção N/NW e mergulhos de 20 a 45o W/SW. Nesta área a profundidade média

do lençol subterrâneo é de 10 m (Macedo et al., 1994).

Entre as estações PP-6 e PP-5 até a estação da Galeria dos Estados, abaixo da

argila porosa são encontrados solos residuais arenosos e areno-siltosos, e sob estes um pacote

intemperizado de metarritmito arenoso (unidade B) com espessura de aproximadamente 40 m

e direção N30E a N50E. Estruturalmente este pacote se encontra dobrado segundo duas

antiformes e uma sinforme, com eixos N20W a N40W e mergulho para SE. Entre as estações

PP-2 e PP-4 a cobertura de solo (argila porosa) ultrapassa os 40 m, devido a uma calha

estrutural. O lençol freático neste trecho não foi encontrado (Macedo et al., 1994).

Com base nas informações obtidas das sondagens, os conhecimentos existentes

de geologia, geomorfologia, e de formação e origem dos solos do DF, além das observações

durante a construção da obra, foi proposta uma seção geológica longitudinal à escavação de

superfície e subsuperfície (até 40 - 50 m) da Asa Sul, na área entre os eixos rodoviários ERS

(eixão) e ERSW (eixinho W).

A argila porosa aparece recobrindo as litologias da ardósia e metarritmito

inferior do Grupo Paranoá, onde estas rochas são encontradas dobradas e fraturadas. As

sondagens determinaram grandes falhamentos nas progressivas 2100 e 5000, além da

disposição estratigráfica das litologias. Estes falhamentos podem estar relacionados a grandes

blocos que teriam se movimentado verticalmente ("grabens" e "horsts"), provavelmente

devido a reativação de antigas falhas existentes. Nas áreas mais baixas teria ocorrido uma

sedimentação do material erodido das áreas mais elevadas, formando um solo poroso

34

transportado (colúvio), que posteriormente teria sofrido um processo de intemperização,

juntamente com as rochas e solos residuais (Figura 3.5).

Este modelo confere com os dados obtidos por Martins et al. (1994) para a

região de Águas Claras, DF, onde foi demonstrada a existência de perfis de intemperismo

falhados adjacentes à calhas com a presença de argila porosa.

35

CAPÍTULO 4 - A INSTRUMENTAÇÃO


A instrumentação utilizada para monitorização do METRÔ-DF na Asa Sul de

Brasília, consiste de instrumentos simples e de larga utilização em obras similares no Brasil e

no mundo. Os equipamentos para medição de recalque são: marcos de recalque superficial,

tassômetros e pinos de recalque. Os equipamentos para controle da convergência no interior

do túnel do metrô são os pinos de convergência. Para mensurar deslocamentos horizontais em

pontos próximos a escavação do túnel do METRÔ-DF foram utilizados inclinômetros. E por

último, foram instalados também equipamentos para auxílio à topografia e controle do nível

da água, como referências profundas e indicadores de nível de água.

4.2 - MARCOS DE RECALQUE SUPERFICIAL

São instalados logo abaixo da superfície e constituídos de tubos de aço

galvanizados de diâmetro de 19 mm soldados a uma placa de aço, onde a extremidade

superior apresenta um apoio, cabeça de latão, para a mira topográfica que facilita a leitura

topográfica (Figura 4.1). A leitura pode ser realizada diariamente ou conforme o interesse da

obra. No Metrô de Brasília, as leituras foram realizadas diariamente a partir do momento em

que a frente de escavação se encontrava a três diâmetros do instrumento e após a sua

estabilização, mensalmente.

Figura 4.1 - Marco superficial.

36

Estes equipamentos estão colocados distantes um do outro ao longo do túnel,

dez metros normalmente, vinte metros quando obras preexistentes interferem em sua

colocação e cinco metros em locais onde se fez necessário um acompanhamento mais

minucioso.

4.3 - TASSÔMETROS

Tassômetros são instrumentos utilizados para medir o recalque em

profundidade, sendo instalados abaixo dos marcos de recalque superficial para possibilitar o

cálculo da bacia de recalques e a propagação de recalques com maior precisão. Estão

dispostos, geralmente, entre 50 a 100 m no sentido longitudinal do túnel um conjunto do outro

(Figura 4.2).

São instalados sempre dois Tassômetros por vez, o mais profundo, dois metros

acima da geratriz superior do túnel e o outro, na metade da distância deste com a superfície. A

medição é realizada, como nos marcos superficiais, diariamente a partir do momento em que a

frente de escavação se encontra a três diâmetros da seção instrumentada, e mensalmente após

sua estabilização. As leituras são realizadas na superfície por equipes de topografia.

Os tassômetros são constituídos de tubos de aço galvanizado com diâmetro de

25,4 mm e comprimento variável, são revestidos por um tubo de aço galvanizado com

diâmetro de 50,8 mm. A extremidade superior, para apoio da mira topográfica, apresenta uma

cabeça esférica de latão. A instalação junto ao maciço ocorre em furos com diâmetro de 63,5

mm, onde é adicionada calda de cimento (Figura 4.2).

Figura 4.2 - Tassômetro.

37

4.4 - PINOS DE RECALQUE

São colocados em obras já existentes antes da passagem da escavação do túnel,

onde o controle do recalque deve ser acompanhado. Estas obras são principalmente viadutos e

postos de abastecimento de combustíveis que se encontram no perímetro de interferência

devido a passagem das escavações. Os dados são obtidos através de topografia como os

demais (Figura 4.3).

Figura 4.3 - Local de instalação de um pino de recalque (canto esquerdo inferior da parede).

4.5 - PINOS DE CONVERGÊNCIA

São idênticos aos pinos de recalque com a diferença de serem instalados no

interior do túnel, nas suas laterais, topo e piso. Conecta-se um equipamento específico (trena),

onde se aplica uma tensão conhecida, e depois realiza-se a leitura da distância entre estes

pontos por um micrômetro, similar a uma fita métrica. A posição espacial dos pinos no

interior do túnel, também é calculada através de topografia. Estão dispostos a cada dez metros

ao longo do túnel e a sua função principal é verificar se ocorre variação na distância entre os

pontos mensurados. Medindo-se a distância de um pino em relação aos demais, onde cada

pino é denominado com um número de 1 a 5. O pino de número 1 é o do teto, 2 e 3 das

laterais superiores e 4 e 5 das laterais inferiores. As distâncias entre estes pinos foram

denominados através das letras maiúsculas A, B, C, D, E e F (Figura 4.4). Devido a

38

dificuldades operacionais a maior parte das seções apresentaram leituras apenas nos pinos 1, 2

e 3 e as distâncias A, B e C.

Figura 4.4 - Instrumentação interna do túnel.

4.6 - INCLINÔMETROS

São instrumentos capazes de medir deslocamentos horizontais de massas de

solo e até determinar superfícies potenciais de ruptura, devido a concentração de deformações

em um determinado local.

Um inclinômetro consiste em um torpedo, de aproximadamente 0,5 m de

comprimento, com rodas nas laterais de seu corpo, que é inserido em um tubo específico. No

seu interior existe um sensor que possibilita medir variações da inclinação, ou seja, o ângulo

entre o eixo do torpedo e a vertical. As medidas de inclinação e profundidade do torpedo são

determinadas para calcular os deslocamentos horizontais do tubo guia (furo) com a vertical

real. Este instrumento mede somente os deslocamentos na direção perpendicular ao eixo do

tubo guia (Figura 4.5).

Existem vários tipos de sensores que podem ser instalados em um torpedo:

como o que utiliza uma ponte de Wheatstone; um outro que utiliza um pêndulo; resistências

com o formato de um circuito de meia ponte, onde um das metades fica em contato com uma

caixa de controle. A precisão do inclinômetro depende muito da forma como é usado e como

é instalado, embora seja de altíssima precisão.

39

O inclinômetro, utilizado no METRÔ-DF, é do tipo pendular onde um pêndulo

mede a inclinação de um sensor que se desloca no interior do tubo cilíndrico de alumínio

instalado no solo. São instalados geralmente a 1,5 m da lateral do túnel.

Figura 4.5 - Inclinômetro e forma de utilização.

4.7 - INDICADORES DE NÍVEL D'ÁGUA

Consistem de tubos de PVC perfurados e envolvidos com tela metálica, onde o

espaço entre o tubo e a parede do furo de PVC é preenchido com pedrisco e areia grossa. A

leitura do nível do lençol freático é realizado através de um sensor elétrico, o qual consiste em

dois fios elétricos (positivo e negativo) dispostos um ao lado do outro, sem se tocarem.

Quando estes fios são introduzidos nos furos, caso haja água, esta conduzirá a eletricidade de

um fio para o outro acionando uma pequena buzina ou uma lâmpada e indicando o nível

d'água. São equipamentos utilizados para controlar o nível da água em subsuperfície e o

rebaixamento realizado nos pontos próximos ao túnel. São dispostos a cada cem metros ao

longo do túnel e são instalados a menos de 2 m da lateral do túnel.

4.8 - REFERÊNCIAS PROFUNDAS

Não são propriamente equipamentos usados para a instrumentação direta do

túnel, consistem em marcos colocados distantes da escavação para que possam ser

considerados como pontos que não sofrem interferência da obra. É importante para que a

40

topografia não apresente distorções. Estão distanciados pelo menos de 50 m do eixo do túnel,

para estarem localizados fora da área de influência de recalques do túnel que é de cerca de

quatro diâmetros do túnel, instalados geralmente dez metros mais profundos que a porção

inferior do túnel, e estão dispostos a cada trezentos ou seiscentos metros um do outro,

acompanhando o sentido do túnel.

4.9 - A INSTRUMENTAÇÃO NO METRÔ-DF

As informações apresentadas nesta dissertação foram obtidas de mais de 40

seções instrumentadas no Metrô de Brasília e escolhidas por apresentarem os instrumentos

considerados essenciais ao estudo. Nem todos os dados existentes em uma seção foram

utilizados nas análises, pois ocasionalmente apresentaram problemas de execução ou leitura.

Foram escolhidas seções que possuíam cinco marcos superficiais transversais ao eixo do túnel

distanciados de 4 m e 6 m do marco superficial central (M1) e mais dois tassômetros

localizados abaixo do marco central. Foi utilizado também o pino de convergência (P1),

localizado no teto do túnel, porém este nem sempre se localizava exatamente abaixo do marco

superficial central. Uma seção esquemática com a localização dos diversos instrumentos

adotados no Metrô de Brasília, é mostrada na Figura 4.6, consistindo de cinco marcos

superficiais e dois tassômetros.

Figura 4.6 - Instrumentação completa de uma seção instrumentada.

41

As Seções completas se localizam espaçadas geralmente de 50 m, porém

quando ocorre mudança do material escavado uma seção extra é realizada, assim como em

locais onde se deseja um acompanhamento mais minucioso, como foi o caso da escavação

próximo ao VCA onde ocorreram problemas com o rebaixamento. Interferências superficiais

também podem modificar este espaçamento.

42

CAPÍTULO 5 - DESCRIÇÃO GEOTÉCNICA DO TRECHO ASA SUL

Neste capítulo, as informações obtidas através dos instrumentos de

monitoração instalados no túnel da Asa Sul e a geotecnia são apresentados para o estudo do

recalque . Para um melhor entendimento, o trecho Asa Sul foi subdividido em dez subtrechos.

Destes dez subtrechos nove foram analisados. O Subtrecho 10 (Galeria dos Estados a Estação

Central) não foi analisado, pois na época da interpretação dos dados o mesmo se encontrava

paralisado a poucos metros do emboque. Os subtrechos são numerados do VCA a Estação

Central, sendo as estações e também o poço vertical ("shaft") como seus limites de separação

(Figura 5.1). Uma visão completa do trecho Asa Sul é apresentada na Figura 5.2.

Figura 5.1 - Disposição das estações e progressivas no trecho da Asa Sul.

Para cada subtrecho apresenta-se uma descrição de sua geotecnia,

hidrogeologia e litologias presentes, além de uma figura esquemática onde são colocados os

contatos litológicos determinados pelas sondagens. A localização das seções instrumentadas

completas do subtrecho aparecem na porção superior do perfil com um asterisco (*), assim

como as localizações das interferências, onde os sinais gráficos utilizados foram: rodovia (R),

alça de acesso L - W ou tesourinha (T), passagem subterrânea para pedestres (P) e postos de

abastecimento de combustíveis (PO).

43

Figura 5.2 - Perfil geotécnico da Asa Sul.

Os dados obtidos das seções instrumentadas completas forneceram

informações para a elaboração de duas figuras, uma referente à bacia de recalques superficiais

e outra referente ao perfil de recalques com a profundidade. Em ambos os casos, são plotados

os recalques estabilizados após a construção do túnel. É apresentada também uma tabela com

os dados principais de cada seção completa por subtrecho, onde se observa o recalque do

marco sobre o eixo do túnel (M1), a espessura da cobertura de solo acima do túnel (H), o

valor do índice "Standard Penetration Test" (SPT) no eixo do túnel, o método construtivo

utilizado na seção (MC) e o balanço da seção (l), que é a distância entre a face de escavação e

o rebaixo para complementação do suporte no piso.

As bacias de recalques foram obtidas utilizando a definição de Peck (1969), em

um programa de ajuste de curvas, que calcula a curva de distribuição normal em cada seção,

utilizando os valores de recalque superficial em cinco pontos (marcos superficiais) distintos e

transversais ao eixo do túnel.

Os gráficos de perfis de recalques foram obtidos através da utilização dos

valores de recalques superficiais do marco sobre o eixo do túnel (M1), acrescido dos

44

recalques observados nos tassômetros. Tanto o perfil de recalques das seções instrumentadas,

quanto as bacias de recalques são apresentadas por subtrecho.

5.1 - DESCRIÇÃO DOS SUBTRECHOS

5.1.1 - VCA - SHAFT (Subtrecho 1)

Este primeiro subtrecho faz contato com o trecho Asa Sul - Guará, em

superfície, na progressiva 0, de onde inicia a escavação do túnel percorrendo 687 m até o

"shaft" (poço vertical escavado para diminuir a distância entre as frentes de escavação). O

túnel apresenta uma pequena inflexão para adentrar a Asa Sul, passa abaixo de inúmeras

rodovias de grande fluxo, sendo que uma delas teve de ser recapeada devido ao grande

recalque ocorrido no local, superior a 300 mm.

Geotecnicamente o solo próximo a superfície é caracterizado por uma argila

porosa avermelhada, que pode alcançar dezenas de metros e apresenta propriedades

colapsivas. Abaixo deste solo, encontra-se o saprólito da ardósia, sendo o contato entre os

dois de difícil determinação, visto que a alteração é bastante forte. A alteração da ardósia gera

um solo caracterizado por uma argila siltosa avermelhada com presença de seixos de quartzo.

Com a profundidade, a ardósia se apresenta menos alterada sendo caracterizada como um silte

argiloso avermelhado com intercalações de metassiltito (Figura 5.2). O nível d'água é bastante

elevado, mesmo no período de seca, podendo ser encontrado entre 10 e 12 m de profundidade,

muitas vezes acima da geratriz superior do túnel, sendo necessária a realização do

rebaixamento do lençol para o prosseguimento das obras com segurança.

Foram plotadas as bacias de recalques das seções instrumentadas em um único

gráfico (Figura 5.4). Todas as seções foram escavadas pelo método B, com entrevia (distância

entre os centros geométricos de duas vias metroviárias paralelas) de 4,11 m, exceto as S-122

e S-198 (seções localizadas nas progressivas 122 e 198) que utilizaram entrevias de 3,87 m.

Pode-se observar três feições características de comportamento das bacias de recalque. A S-

198, apresentando a menor cobertura e o maior SPT, neste subtrecho, foi a seção que

apresentou os menores recalques. As S-122, S-497 e S-516 apresentaram grandes recalques,

possuindo SPT baixo e uma cobertura mais elevada, porém o motivo de recalques da ordem

de 300 mm, devem estar relacionados a problemas com o rebaixamento do nível d'água que

ocorreram durante a obra (Tabela 5.1).

Este é o subtrecho onde mais aparecem seções instrumentadas completas,

devido aos grandes recalques apresentados. Os perfis de recalque de subsuperfície mostraram

uma tendência de aumento do recalque com a profundidade de uma forma geral ou pouca

variação com a profundidade, o que é uma evidência do colapso. Alguns perfis se mostraram

anômalos, devido a possíveis problemas com o rebaixamento do nível d'água (Figura 5.5).

45

Figura 5.3 - Perfil geotécnico do subtrecho 1.

Figura 5.4 - Bacia de recalques das seções do Subtrecho 1.

46

Figura 5.5 - Perfil de recalques do Subtrecho 1.

Tabela 5.1 - Dados resumidos das seções do Subtrecho 1.

Seção M1 H SPT MC l

(mm) (m) (eixo) (m)

84 337,7 9,65 6 BT3 4,15

122 292,1 10,05 9 BT3 5,36

198 36,9 8,70 18 BT3 5,63

300 157,4 12,65 4 BT2 7,00

353 133,3 11,90 7,5 BT2 5,40

393 210,3 11,95 -- BT2 5,40

476 278,9 10,15 4 BT2 5,40

497 310,9 10,00 3,5 BT2 4,80

516 359,9 9,60 3,5 BT2 5,00

47

5.1.2 - SHAFT - PP-7 (Subtrecho 2)

Este subtrecho inicia-se no "shaft" e percorre 408 m na direção norte até a

estação PP-7. Seu traçado é entre o Eixo Rodoviário Sudoeste (ERSW), mais conhecido na

cidade como "eixinho de cima", e o Eixo Rodoviário Sul (ERS), mais conhecido como

"eixão", em uma área destinada, na superfície, para ser um pequeno bosque entre as duas vias.

O túnel passa abaixo de vias rodoviárias de retorno, alças de acesso entre as superquadras

localizadas a oeste (de numeração cento e trezentos) e a leste (de numeração duzentos e

quatrocentos) do trajeto do túnel, denominada comumente de "tesourinha", além de um posto

de abastecimento de combustíveis.

Neste subtrecho aparece o único evento significativo de recalque que causou

danos em obra pré-existente, ocorrido no posto de abastecimento de combustíveis, localizado

no ERSW próximo à 115 Sul. Os recalques diferenciais progrediram até causar a paralisação

total dos serviços prestados pelo estabelecimento, o qual teve de ser completamente

reconstruído, inclusive com a retirada dos tanques de armazenamento de combustíveis, que

posteriormente foram recolocados (Figuras 5.6 e 5.7).

Próximo a superfície encontra-se uma argila porosa de coloração avermelhada,

com concreções lateríticas e fragmentos de quartzo na sua porção inferior, próximo ao contato

com o saprólito da ardósia. O saprólito da ardósia deste subtrecho apresenta descrição

semelhante a do Subtrecho 1, apenas a porção mais profunda apresenta intercalações

amareladas de caráter micáceo. O nível d'água é bastante elevado, entre 11 e 14 m de

profundidade, mesmo no período da seca, situando-se entre a geratriz inferior e superior do

túnel. Nesta área continua sendo necessária a realização do rebaixamento do nível d'água

(Figura 5.8).

Todas as seções apresentam cobertura, valores de SPT, método construtivo

utilizado e balanço muito semelhantes. Os recalques observados foram bastante elevados e

próximos entre si (200 a 260 mm), devido provavelmente ao fato deste subtrecho ser escavado

em terreno saturado (Figura 5.9). A S-1086 teve recalques 30% menores em relação às demais

seções estudadas. Este fato deve estar relacionado com a proximidade desta seção com o

posto de abastecimento de combustíveis da 115 Sul, e com isto maiores cuidados devem ter

sido tomados durante a escavação, tais como a diminuição do espaçamento entre as cambotas

(Tabela 5.2).

Os dados obtidos pelos tassômetros neste subtrecho foram muito semelhantes.

Neste subtrecho existe pouca variação da cobertura acima do túnel, na maioria das seções, os

valores do recalque superficial foram de 250 mm. A S-958 apresentou os menores recalques,

devido provavelmente a escavação se localizar em um saprólito de ardósia menos alterado.

Continua evidente a tendência de diminuição do recalque com a profundidade, devido ao

colapso do solo (Figura 5.10).

48

Figura 5.6 - Recalque no posto de combustíveis da 115 Sul.

Figura 5.7 - Reconstrução do posto de combustíveis da 115 Sul.

49

Figura 5.8 - Perfil geotécnico do Subtrecho 2.


50




(mm) (m) (eixo) (m)

850 261,6 8,20 4 BT3 7,00

901 258,0 8,45 5,5 BT3 5,40

958 132,0 8,30 5 BT2 5,40

1008 256,7 8,20 4,5 BT2 5,40

1048 284,8 8,25 7 -- 5,40

1086 192,3 8,10 4 BT1 5,40

5.1.3 - PP-7 - PP-6 (Subtrecho 3)

Este é o primeiro subtrecho realizado entre estações, distando de 626 m em

linha reta, entre as vias ERSW e ERS. Passa abaixo de vias de retorno, uma "tesourinha" e um

posto de abastecimento de combustíveis.

51

A argila porosa avermelhada apresenta as mesmas características até agora

descritas nos subtrechos anteriores. O solo saprolítico de ardósia apresenta-se como uma

argila siltosa avermelhada no topo e um silte argiloso vermelho a cinza com intercalações

arenosas amareladas, bastante micáceas, nas partes mais profundas (Figura 5.11). Esta

rocha/saprólito se apresenta dobrado e com descontinuidades. O nível do lençol d'água varia

de 7,5 a 11 m de profundidade, tais variações dependem da superfície (sua cota) e das

posições do contato do saprólito da ardósia e a argila porosa. A infiltração da água em

ardósias é bastante baixa, devido a sua alta plasticidade que tende a fechar as

descontinuidades, ocorrendo infiltração apenas nas porções mais alteradas da rocha,

indicando a existência de um lençol suspenso. Continua necessário o rebaixamento do nível

da água.

Apenas uma bacia de recalques pôde ser plotada neste subtrecho, pois a

escavação não havia sido terminada quando da interpretação dos dados (Tabela 5.3). A S-

1809 apresentou recalques relativamente baixos em relação aos encontrados na região com

rebaixamento do lençol d'água (Figura 5.12). O perfil de recalques deste subtrecho se

apresentou anômalo (Figura 5.13).


52

Figura 5.12 - Bacia de recalques da seção do Subtrecho 3.


53



(mm) (m) (eixo) (m)

1809 79,90 7,60 6 AT1A 7,60

5.1.4 - PP-6 - PP-5 (Subtrecho 4)

São 626 m em linha reta, que separam as estações PP-6 e PP-5, passando

embaixo de vias rodoviárias de retorno, uma "tesourinha" e uma passagem subterrânea para

pedestres.

A camada de argila porosa avermelhada torna-se cada vez mais espessa até o

contato com o metarritmito, onde sua espessura diminui bruscamente. O saprólito da ardósia é

encontrado cada vez mais profundo e apresenta características semelhantes aos subtrechos

anteriores, sendo que aparecem alguns veios preenchidos com material siltoso e argilo-

arenoso, contudo na progressiva 2223 esta não é mais observada (Figura 5.14). O

metarritmito, como o nome já indica, aparece como uma rocha com intercalações de porções

meta-arenosas a meta-argilosas, e se encontra bastante dobrado e fraturado. Neste subtrecho o

saprólito do metarritmito aparece do topo para a base, como sendo:

- areia fina a média, pouco siltosa com intercalações centimétricas de areia argilosa amarela,

branca e avermelhada, possivelmente oriunda da alteração de uma lente de quartzito,

espessura de 8 a 12 m;

- silte arenoso amarelo, branco e arroxeado;

- areia siltosa com intercalações de óxido de ferro;

- areia fina e média, pouco siltosa, amarelada e com intercalações de quartzito alterado;

- silte arenoso, com intercalações de areia siltosa, fragmentos de quartzito e metarenitos

centimétricos e areia fina a média siltosa com intercalações de silte-arenoso até onde a

sondagem foi realizada (máximo de 40 m de profundidade).

O nível d'água sobre o saprólito da ardósia é encontrado entre 10 e 12 m de

profundidade, e se aprofunda para mais de 20 m quando ocorre mudança na litologia. Este

fato ocorre devido a formação de um lençol suspenso sobre a ardósia. O rebaixamento do

lençol só foi necessário até a metade do subtrecho, na área de domínio de ardósias.

Os recalques foram relativamente baixos (de 40 a 100 mm), e as seções tiverem

recalques muito próximos, exceto a S-2275 que teve recalque 40% menor em relação às

demais seções (Figura 5.15), provavelmente por apresentar uma cobertura menor e estar

próximo a uma passagem subterrânea de pedestres, onde os cuidados construtivos são maiores

(Tabela 5.4). A maior parte dos recalques se situaram próximos a 100 mm (Figura 5.16).

54



55




(mm) (m) (eixo) (m)

2098 103,2 9,30 6 AT2A 7,32

2275 41,9 7,90 6 AT3A --

2384 92,4 8,60 4,5 AT3A 8,12

5.1.5 - PP-5 - PP-4 (Subtrecho 5)

Entre a estação PP-4 e a estação PP-5, este subtrecho apresenta 626 m em linha

reta entre as vias ERSW e ERS, passando sob vias rodoviárias de retorno, uma tesourinha,

uma passagem subterrânea para pedestres e um posto de abastecimento de combustíveis.

A camada de argila porosa avermelhada se torna bastante menos espessa que

nos subtrechos anteriores, chegando a aflorar o saprólito do metarritmito na progressiva 2915

(Figura 5.17). Nas porções próximas ao contato com o saprólito do metarritmito, observa-se a

56

presença de concreções lateríticas. O metarritmito apresenta várias camadas alternadas e

bastante dobradas e fraturadas, onde nos primeiros 20 m de profundidade encontram-se:

- areia fina a média, pouco siltosa, siltosa e argilosa, com fragmentos de quartzito, quartzo e

laterita, com espessura de cerca de 6 a 10 m (possível alteração de lente de quartzito);

- lentes de silte argiloso a arenoso com intercalações de areia siltosa (provavelmente oriundo

de um metassiltito), ocorrem localmente, com espessuras de no máximo 3 m;

- silte-argiloso com intercalações centimétricas de material arenoso, micáceo, com fragmentos

de quartzito, quartzo e laterita (material provavelmente derivado de ardósia), devendo ser uma

intercalação de ardósia alterada no interior do saprólito do metarritmito.

O nível da água aparece neste subtrecho bastante profundo, na progressiva

2800 o lençol é encontrado a quase 30 m de profundidade, e na progressiva 3000 em 15 m de

profundidade, fato devido a uma porção da ardósia estar muito próxima do local da

sondagem.

São observados dois grupos distintos de bacias de recalques, um pelas S-3014 e

S-2750 e um outro composto pelas S-3140 e S-3243 com recalques 40% maior (Figura 5.18).

Embora o primeiro grupo apresente uma cobertura maior, valores de SPT maiores e o balanço

menor (Tabela 5.5). Os perfis de recalque do primeiro grupo, S-3014 e S-2750, pouco

variaram com a profundidade e os do outro grupo, S-3140 e S-3243, aumentas com a

profundidade (Figura 5.19).

57



58




(mm) (m) (eixo) (m)

2750 39,8 11,75 12 AT3A 9,12

3014 47,9 13,45 10 AT3A 9,16

3140 136,6 9,55 9 AT3A 8,08

3243 101,7 7,30 7,5 AT1A 6,55

5.1.6 - PP-4 - PP-3 (Subtrecho 6)

Entre a estação PP-4 e a estação PP-3 existe uma distância de 624 m,

acompanhando ainda o canteiro (bosque) entre as vias ERSW e ERS. Acima do eixo central

do túnel, observa-se vias rodoviárias de retorno de tráfego, uma "tesourinha" e um posto de

abastecimento de combustíveis.

A espessura da camada de argila porosa vermelha se tornar maior, sendo que

na progressiva 4000 é detectada nos primeiros 25 m (Figura 5.20). O saprólito do metarritmito

apresenta-se menos dobrado, onde encontra-se:

- areia fina a média siltosa com fragmentos de quartzo, espessura de aproximadamente 7

metros, oriunda possivelmente de uma lente de quartzito;

- silte argiloso a arenoso com intercalações de areia siltoso, espessura de 1 a 2 m, oriundo

possivelmente de um siltito;

- areia fina pouco siltosa com fragmentos de quartzo e quartzito, oriundo possivelmente de

um quartzito.

O nível d'água não é mais observado, pois a água deve estar percolando pelas

descontinuidades dos metarritmitos, principalmente do quartzito, e esta migra para áreas de

maiores profundidades.

Três seções foram analisadas neste subtrecho, duas apresentaram recalques

próximos e baixos, fato provavelmente relacionado a se localizarem próximo à obras pré-

existentes, como uma passagem subterrânea para pedestres e um posto de abastecimento de

combustíveis (Figura 5.21). A S-3850, que embora tenha características de cobertura, SPT e

outros parâmetros analisados idênticos (Tabela 5.6), teve um recalque duas vezes maior,

provavelmente por não terem sido tomados os mesmos cuidados construtivos. Os dados

obtidos dos tassômetros aparecem na Figura 5.22.

59



60




(mm) (m) (eixo) (m)

3720 75,9 10,80 12,5 AT3A 9,16

3837 178,4 8,90 6 AT2A 8,97

3967 76,5 8,30 5 AT1A 10,10

5.1.7 - PP-3 - PP-2 (Subtrecho 7)

Entre a estação PP-3 e a estação PP-2 existem 624 m, onde aparecem quatro

vias rodoviárias de retorno, uma tesourinha, uma passagem subterrânea de pedestres e um

posto de abastecimento de combustíveis. Metade deste subtrecho já fora estudado

anteriormente por Teixeira (1994), devido ao fato da argila porosa apresentar-se em condição

não-saturada e ter uma espessura superior a 40 m, e com isso apresentar maior influência das

propriedades da argila porosa com relação ao recalque.

61

A argila porosa vermelha é encontrada em todo o percurso. A espessura desta

não foi determinada, porém ultrapassa os 40 m (Figura 5.23). O nível d'água não foi

encontrado.


As bacias de recalques se apresentaram bastante próximas (Figura 5.24),

embora a cobertura, os valores de SPT, o método construtivo utilizado e o balanço da seção

sejam distintos (Tabela 5.7). Os perfis de recalque se apresentaram semelhantes, com valores

de 150 mm, exceção para a S-4455 (Figura 5.25).

62



63



(mm) (m) (eixo) (m)

4104 152,0 8,75 6,5 AT1A 9,20

4294 168,4 11,20 11 AT3A 8,68

4455 99,3 11,15 7,5 AT3A 10,35

4495 150,8 10,25 6,5 AT3A 8,95

4675 153,3 7,95 6 AT1A 10,07

5.1.8 - PP-2 - PP-1 (Subtrecho 8)

Entre a estação PP-2 e a estação PP-1, observa-se a existência de 622 m, onde

encontra-se sob o traçado do túnel, duas vias rodoviárias de retorno do tráfego, uma

tesourinha e um posto de abastecimento de combustíveis.

A argila porosa vermelha ocorre da superfície até grandes profundidades (mais

de 40 m) próximo a PP-2, porém a presença do saprólito do metarritmito, a partir da

progressiva 5200, diminui rapidamente sua espessura. O saprólito do metarritmito gera um

material caracterizado por uma areia fina a média siltosa com intercalações centimétricas de

argila siltosa com fragmentos de quartzo (Figura 5.26). Não há sinal da presença de água em

subsuperfície.

Todos os recalques apresentaram os mesmos padrões até agora observados,

exceto a S-5401, que se mostrou bastante elevada (Figura 5.27). Esta seção foi a única neste

subtrecho escavada pelo método B. Os menores recalques estão relacionados nitidamente a

maiores coberturas e valores de SPT, assim como a um balanço menor (Tabela 5.8).

As informações fornecidas pelos tassômetros indicam pouco aumento do

recalque com a profundidade, exceto para a S-5350 onde o tassômetro mais profundo

apresentou recalques maiores. Esta seção localiza-se abaixo da área de influência de um posto

de abastecimento (Figura 5.28).

64



65




(mm) (m) (eixo) (m)

4822 100,8 9,10 5 AT1A 10,49

5010 62,7 13,80 8 AT3A 9,61

5150 39,7 12,10 11,5 AT3A 8,65

5350 113,7 9,45 7,5 AT2A 10,06

5401 215,6 8,30 12 BT1 8,63

5.1.9 - PP-1 - GAL (Subtrecho 9)

Existem 667 m separando a estação PP-1 da estação Galeria dos Estados

(GAL). O túnel sofre uma pequena inflexão para oeste, saindo do canteiro entre as vias

ERSW e ERS, passando abaixo de uma via rodoviária de retorno do tráfego, uma

"tesourinha", uma passagem subterrânea para pedestres que cruza a via ERSW e a

"tesourinha" do Setor Comercial Sul (SCS).

66

Próximo a superfície é encontrada a argila porosa vermelha. O saprólito do

metarritmito é composto por uma areia fina a média siltosa a pouco siltosa com intercalações

centimétricas de silte arenoso e intercalações métricas de argila arenosa (Figura 5.29). Não se

observa a presença de água.

As bacias de recalques foram bastante elevadas (Figura 5.30). A de menor

recalque, a S-5587, apresenta valores de SPT elevado, uma cobertura menor em relação as

demais e o valor do balanço maior. As demais seções mostram uma relação característica com

os parâmetros analisados (Tabela 5.9). Os perfis de recalque mostram uma diminuição deste

com a profundidade, exceto na S-5587 (Figura 5.31)


67



68



(mm) (m) (eixo) (m)

5587 114,5 7,95 10 AT1 8,51

5691 221,1 11,15 8 AT1 6,87

5721 -- 11,50 8 AT1 7,09

5350 149,3 12,70 9,5 AT1 7,50

5401 267,0 11,00 8,5 AT1 7,94

79

CAPÍTULO 6 - ANÁLISE DOS DADOS DA INSTRUMENTAÇÃO

6.1 - BACIA DE RECALQUES

A realização do Metrô de Brasília na Asa Sul induziu no maciço de solo

deformações devido à alteração do equilíbrio existente, gerando recalques verticais e

deslocamentos horizontais, especialmente nos solos de Brasília que possuem características

colapsivas. O conhecimento do comportamento do solo é muito importante, principalmente

para evitar danos em edificações próximas à obra. Recalques superficiais maiores que o

esperado podem causar danos a edifícios, obras de arte e tubulações entre outros. O Metrô de

Brasília, por ser escavado sob um canteiro entre duas vias sem grandes obras próximas,

apenas rodovias, passagens subterrâneas rasas, viadutos, adutoras e pequenos postos, teve

poucos problemas mesmo com recalques de mais de 300 mm. O caso mais grave ocorreu no

posto de abastecimento de combustíveis da 115 Sul que apresentou grandes recalques

diferenciais e que teve de ser reconstruído.

Neste estudo os métodos utilizados para a previsão dos deslocamentos do solo

foram os métodos empíricos e semi-empíricos, baseados em Peck (1969), Cording e Hansmire

em 1975, Attewell em 1977, Oteo & Moya em 1979 e Reséndiz & Romo em 1981, citados

por Fontoura & Barbosa (1982) e Teixeira (1994).

Peck (1969) propôs uma curva de distribuição dos recalques superficiais,

supondo a superfície do terreno livre de sobrecargas, transversalmente ao túnel, tendo esta a

forma da curva de distribuição normal de Gauss ou curva função densidade de probabilidade,

que representa o volume da bacia de recalque sob o eixo do túnel (Figura 6.1).

Segundo Peck (1969) e Teixeira & Assis (1994), considerando o túnel como

sendo circular, com o eixo a uma profundidade z, os valores dos recalques superficiais são

calculados da seguinte forma:

S(x) = Smax . exp (-x2 / 2i2) (6.1)

onde:

S(x) ...... recalque superficial medido a uma distância transversal;

x ........... distância horizontal a partir do eixo do túnel;

Smax ... máximo recalque que ocorre acima do eixo do túnel;

i ........... distância horizontal transversal do eixo do túnel ao ponto de inflexão da curva de

depressão de recalques (desvio padrão da curva).

79

Figura 6.1 - Perfil da bacia de recalques (modificado - Peck, 1969)

O valor do recalque máximo é definido como:

Smax = Vs / [i (2.)0.5] (6.2)

onde:

Vs ... volume de recalques superficiais, sendo expresso em m3/m.

Os valores de i, Smax e Vs foram obtidos utilizando a equação apresentada por

Peck (1969). Os valores de cobertura (H) e volume total de solo escavado na seção do túnel

(VT) são informações conhecidas da obra. Os valores de Smax e i (Eq. 6.1) foram obtidos de

uma regressão linear através de um programa de ajuste de curvas, em função dos valores dos

recalques medidos nos cinco marcos superficiais com espaçamentos conhecidos. A Eq. 6.2

fornece os valores de Vs. Estes parâmetros são listados na Tabela 6.1.

79

Tabela 6.1 - Parâmetros da bacia de recalques e do túnel da Asa Sul

i Smax. H VS VP VT

Seções (m) (mm) (m) (m3/m) (m3/m) (m2)

122 6,15 312,7 12,05 4,82 3,07 41,38

198 5,68 37,0 8,70 0,53 0,46 41,38

300 8,68 161,6 12,65 3,52 1,87 50,75

393 9,98 212,9 11,95 5,33 2,29 50,75

497 7,84 317,0 10,00 6,23 3,20 50,75

516 7,17 363,8 9,60 6,54 4,16 50,75

850 6,77 247,2 8,20 4,19 2,88 41,38

901 6,39 267,7 8,45 4,29 2,78 41,38

1008 6,49 273,2 8,20 4,45 2,78 50,75

1086 5,95 207,3 8,10 3,09 2,22 51,36

1809 7,12 86,0 7,60 1,53 1,15 71,22

2098 5,64 107,4 9,30 1,52 1,32 70,22

2275 6,61 42,2 7,90 0,70 0,61 66,82

2384 5,52 96,5 8,60 1,34 1,19 66,82

2750 6,03 41,0 11,75 0,62 0,63 66,82

3014 5,96 48,8 13,55 0,73 0,64 66,82

3140 6,00 140,3 9,55 2,11 1,35 66,82

3243 6,85 102,7 7,30 1,76 0,96 71,80

3720 6,84 72,9 10,80 1,25 1,00 66,82

3837 6,69 171,8 8,90 2,88 2,29 70,22

3967 6,70 64,2 8,30 1,08 0,88 71,80

4104 6,53 137,0 8,75 2,24 1,83 71,80

4294 7,50 163,4 11,20 3,07 1,96 66,82

4455 6,69 95,7 11,15 1,61 1,29 66,82

4495 7,35 146,6 10,25 2,70 1,87 66,82

4675 7,07 144,0 7,95 2,55 1,88 71,80

4822 7,30 95,5 9,10 1,75 1,29 71,80

5010 10,17 59,3 13,80 1,51 0,71 66,82

5150 6,38 36,7 12,10 0,59 0,50 66,82

5350 5,98 111,8 9,45 1,68 1,45 70,22

5401 5,94 212,0 8,30 3,16 2,50 51,36

5587 5,41 118,3 7,95 1,60 1,56 72,08

5691 8,66 203,4 11,15 4,42 1,85 71,80

5769 8,37 152,2 12,70 3,19 1,58 71,80

6162 7,43 271,9 11,00 5,06 2,37 72,08

79

6.2 - PARÂMETRO i

O parâmetro i corresponde à distância horizontal do eixo do túnel até o ponto

de inflexão da curva normal de probabilidade ou de Gauss e foi obtido através da Eq. 6.1.

Este parâmetro fornece a localização dos pontos onde ocorrem os máximos recalques

diferenciais, indicando possíveis danos às estruturas limítrofes existentes. Com os diversos

valores de i para as diversas seções estudadas, confeccionou-se um gráfico de profundidade

do eixo do túnel (z) versus o parâmetro i (Figura 6.2).

O'Reilly e New (1982) propuseram para as argilas de Londres a expressão:

i = 0,43 z + 1,1 (6.3)

Já para o caso de uma escavação ser realizada em solos granulares, O'Reilly e

New (1982) propuseram a seguinte expressão:

i = 0,28 z - 0,1 (6.4)

Rankin em 1988, citado por Mair et al. (1993), conclui que o parâmetro i é

função da profundidade do túnel (z) e com base em dados de diversos túneis do mundo todo,

recomenda assumir de uma forma geral o valor do parâmetro i como sendo:

i = KR . z (6.5)

onde KR é uma constante empírica de proporcionalidade.

Rankin em 1988 (Mair et al., 1993) sugere adotar KR como sendo igual a 0,5

para solos coesivos e 0,25 para solos granulares. Para os solos da Asa Sul, obteve-se um

ajuste de reta para esta relação utilizando mais de 30 seções, sendo obtida a relação:

i = 1,19 z - 10,12 (6.6)

Esta equação apresentou um coeficiente de correlação (r2) de 0,26. Embora os

dados possam indicar uma tendência visual, estatisticamente esta é uma correlação fraca, pelo

fato dos pontos estarem localizados numa faixa de variação de profundidade muito estreita.

Esta relação pode ser utilizada para obtenção preliminar do parâmetro i, na

região de Brasília, quando de uma escavação sem instrumentação ou quando esta for

insuficiente, mas devendo ser modificada com a adição de novos dados. É importante notar,

que a relação encontrada na Eq. 6.6 apresenta-se bastante diferente das equações de O'Reilly e

79

New (1982) e Rankin em 1988. Este fato mostra as peculiaridades do solo de Brasília quanto

a colapsibilidade e a dificuldade de utilizar para solos tropicais, porosos e colapsíveis

correlações consagradas na engenharia de túneis, realizadas em países de clima temperado.

Como a expressão anterior não considera o raio do túnel, foi confeccionado um

outro gráfico (Mair et al., 1993), com a razão da profundidade do eixo do túnel (z) pelo raio

do túnel (a) e a relação encontrada para a Asa Sul foi (Figura 6.3):

i = 5,56 . (z / a) - 11,1 (6.7)

Esta equação apresentou um coeficiente de correlação (r2) de 0,20.

Figura 6.2 - Relação entre profundidade Figura 6.3 - Relação entre profundidade

versus parâmetro i. normalizada (z/a) versus o

parâmetro i.

6.3 - PERDA DE SOLO

Segundo Cording & Hansmire em 1975, citados por Fontoura e Barbosa

(1982), a variação de volume do solo acima do túnel, ocorre devido a variação das tensões e

deformações no maciço com a escavação, e é definida como:

V = Vp - Vs (6.8)

onde:

V ... variação de volume do solo acima do túnel;

Vp .... volume de perda de solo, em m3/m;

Vs .... volume de recalques superficiais, sendo expresso em m3/m.

79

Neste trabalho, a perda de solo (Vp) foi calculada através da equação sugerida

por Cording & Hansmire, em 1975 (Teixeira, 1994), usando os dados do tassômetro (T2),

situado a dois metros do teto do túnel:

Vp = 2 . Sv . (a + y) (6.9)

onde:

Sv ... recalque de um ponto qualquer situado na vertical acima do túnel, sobre o seu eixo;

a ..... raio do túnel;

y ..... distância do teto do túnel até o ponto onde mediu-se Sv.

Pode-se construir um gráfico (Figura 6.4) entre as relações percentuais de Vs e

Vp divididos pelo volume total de escavação na seção do túnel (VT):

Vs (%) = Vs / VT (x100) (6.10)

Vp (%) = Vp / VT (x100) (6.11)

Figura 6.4 - Diagrama de variação volumétrica de Hansmire, 1975 (modificado - Heinz Jr.,

1984).

79

O volume total do túnel (VT), corresponde ao volume de material escavado da

seção do túnel, fornecido pelo Metrô-DF, através da entrevia utilizada e o método construtivo

em cada seção instrumentada.

Quando Vs = Vp os solos apresentam variações volumétricas igual a zero,

enquanto ocorrem as deformações cisalhantes. Os valores de Vs > Vp, representam solos

contrácteis, solos que sofreram redução do seu volume original e os valores de Vs < Vp, são

solos dilatantes onde ocorreu o contrário.

Os valores encontrados na sua totalidade localizaram-se na região dos solos

contrácteis, o que era esperado, principalmente devido a colapsividade do solo de Brasília,

embora a grande massa de dados da bibliografia mundial mostrem pontos localizados sobre a

reta Vs = Vp e na porção dilatante.

Atkinson & Potts em 1977, citados por Assis (1992), propuseram uma relação

empírica correlacionando os recalques superficiais e os ocorridos no teto do túnel, definida

como:

Ss / Sc = 1 - n . (z - a) . [1 / (2a)] (6.12)

onde:

Ss ... recalque superficial estabilizado sobre o eixo do túnel;

Sc ... recalque estabilizado no teto do túnel;

n ..... parâmetro empírico adimensional.

Os autores sugerem n = 0,10 para argilas sobre-adensadas, n = 0,13 para argilas

normalmente adensadas e 0,40 para solos granulares. Nota-se que pelos valores sugeridos de

"n", assume-se que Ss é sempre menor que Sc, exatamente o contrário do que ocorre nos

solos de Brasília, devido ao colapso do solo.

A obtenção do valor de n para os solos da Asa Sul requer a quantificação do

recalque final no teto do túnel (Sc). Como os pinos de convergência somente são instalados e

iniciadas as suas leituras após a passagem da frente de escavação no referido ponto, parte do

recalque já terá acontecido.

Uma forma de estimar esta diferença é feita a partir do próprio conceito de

perda de solo, que é a somatória dos deslocamentos do solo, normais ao perímetro do túnel,

ao longo de um comprimento unitário deste, expresso em m3/m. Assim adotou-se um Sc'

(médio) como:

Sc' = Vp / (2..a) (6.13)

79

A perda de solo é comparada com a depressão de recalques medida na

superfície, ou seja, a área da curva dos recalques da seção transversal de um túnel, ajustados

pela função inversa de Gauss com as medidas obtidas da instrumentação.

Entre os valores Sc (obtidos pelos pinos de convergência) e Sc' existiu um

acréscimo no recalque de até 61% (S-4294). Embora muitas seções não apresentassem

aumento do recalque no teto utilizando o artifício da Eq. 6.13, o valor médio de aumento dos

valores de recalque no teto utilizando esta equação foi de 9%, o que não indica que os

recalques anteriores a primeira leitura do pino de convergência no interior do túnel não

tenham sido maiores, porém sabe-se que não foram inferiores aos valores obtidos, e com isto

pode-se obter o valor aproximado do parâmetro "n" de Atkinson e Potts através da Eq. 6.12,

sabendo-se que estes valores serão maiores que os reais.

A razão dos recalques superficiais com os recalques no teto do túnel

apresentou a mesma média, tanto utilizando-se Sc quanto Sc', de 2,37, ou seja, o recalque foi

em média mais do que o dobro na superfície em relação ao teto do túnel. Foram obtidos para

os solos da Asa Sul valores de "n" variando de -0,58 a -1,63 (n < 0, solo contráctil) e a média

dos valores para a Asa Sul foi de "n" = -1,06. Logo uma boa aproximação deste valor é adotar

"n" = -1,0 (Tabela 6.2).

Tabela 6.2 - Valores dos recalques finais superficiais do teto do túnel e parâmetro n de

Atkinson e Potts, 1977.

Seções Ss Sc Sc' Ss / Sc Ss / Sc' n n'

(mm) (mm) (mm)

122 292,1 111,4 134,5 2,62 2,17 -0,98 -0,71

3720 75,9 35,8 34,4 2,12 2,21 -0,96 -1,03

3837 178,4 65,2 77,2 2,74 2,31 -1,85 -1,39

3967 76,5 39,8 29,4 1,92 1,60 -1,06 -1,84

4104 152,0 59,5 61,0 2,55 2,49 -1,70 -1,63

4294 168,4 41,9 67,6 4,02 2,49 -2,49 -1,23

4455 99,3 44,9 44,5 2,21 2,23 -1,00 -1,02

4495 150,8 74,2 64,6 2,03 2,34 -0,93 -1,20

4675 153,3 66,4 62,8 2,31 2,44 -1,57 -1,73

4822 100,8 61,5 42,8 1,64 2,35 -0,67 -1,42

5010 62,7 33,5 24,6 1,87 2,54 -0,58 -1,03

5150 39,7 16,7 17,4 2,38 2,28 -1,05 -0,98

79

6.4 - QUALIDADE DE CONSTRUÇÃO

Segundo Peck et al. (1972) o parâmetro qualidade da construção deveria ser

incorporado quantitativamente aos métodos de previsão de recalques superficiais, visto que a

qualidade da construção do túnel é intimamente relacionada aos deslocamentos induzidos no

maciço. Foi proposta por Negro Jr. (1981a, b e c), uma forma gráfica, onde a variação do

volume de recalques superficiais (Vs), em função do volume de escavação total (VT) por

metro linear de túnel, poderia avaliar a qualidade de construção de um túnel. São propostos

três níveis de qualidade: construção extremamente cuidadosa, construção cuidadosa e

construção pouco cuidadosa. É colocada neste gráfico uma curva limite superior de recalques,

onde Vs = 0,4 VT, e que acima desta não existem registros, pois são construções que tiveram

rupturas catastróficas (Figura 6.5). O valor de Vs é obtido pela Eq. 6.2.

Figura 6.5 - Gráfico de qualidade de construção (modificado - Negro Jr., 1981)

Foi observado que 57% das seções estudadas se encontram no campo de

construção pouco cuidadosa, 37% das seções se encontram no campo de construção

cuidadosa, e apenas 6% das seções nos limites de construção extremamente cuidadosa. Isto

pode levar a pensar que a construção do túnel na Asa Sul tenha sido realizada de forma

inapropriada, porém o que deve ser questionado é a validade desta relação para os recalques

apresentados em Brasília, onde os solos não se comportam de forma similar, ou sequer

79

próxima dos solos de onde as relações foram obtidas para a confecção das curvas propostas

por Negro Jr. (1981a, b e c). O próprio solo de Brasília com sua colapsividade elevada, dentre

outras características próprias, apresenta características que nem sempre se adequam a

correlações realizadas em outros tipos de solos. Para a região seria conveniente que as curvas

limites de cada nível de qualidade fossem elevadas para melhor definição do parâmetro

qualidade da construção.

6.5 - DEFORMAÇÃO HORIZONTAL

Para a análise da deformação horizontal, foram estudados os resultados de seis

inclinômetros, instalados a 1,5 m da parede lateral do túnel. Destes instrumentos foram

obtidos os valores dos deslocamentos horizontais nas direções transversal e longitudinal ao

túnel. As informações apresentadas são referentes aos deslocamentos estabilizados (Tabela

6.3).

Tabela 6.3 - Valores de deslocamentos horizontais na área do túnel e os valores máximos

observados em relação ao recalque superficial, em milímetros e seus percentuais.

Inclinômetro 466 615 807 3717 4452 5022

Litologia Ardósia Ardósia Ardósia Ardósia Metarrit. Ardósia

Ss (mm) 296,1 -- 175 75,9 99,3* 55,5**

Desl. túnel (T) -33,3 3,4 3,2 -2,4 -4,6 3,1

Desl. túnel (L) -15,5 -14,7 2,5 -3,2 -7,7 -1,1

Desl. max. (T) 40,1 -15,6 -7,7 -7,9 -14,4 11,1

Desl. max. (L) -107,3 8,9 2,8 26,7 27,0 16,9

Desl. túnel (T)% 11 -- 2 3 5 5

Desl. túnel (L)% 5 -- 1.5 4 8 2

Desl. max. (T)% 14 -- 5 10 14 18

Desl. max. (L)% 36 -- 4 35 27 27

* - Seção mais próxima a 3 m. (T) - Transversal ao eixo do túnel.

** - Seção mais próxima a 8 m. (L) - Longitudinal ao eixo do túnel.

Os deslocamentos horizontais evidenciaram valores mais elevados, geralmente,

próximo à superfície. Dentro do túnel os valores dos deslocamentos são baixos, exceto na S-

466, mas este fato provavelmente está relacionado a problemas com o rebaixamento de lençol

freático.

79

(a) - S-466 (b) - S-615

(c) - S-807 (d) - S-3717

(e) - S-4452 (f) - S-5022

Figura 6.6 - Diagramas da evolução das deformações horizontais (transversal e longitudinal

ao eixo do túnel).

Quando observa-se os deslocamentos dos inclinômetros localizados apenas na

argila porosa, S-4452 e S-5022, nota-se uma coincidência bastante grande dos valores tanto

79

no túnel como próximo a superfície. A S-807 apresenta deslocamentos reduzidos, reagindo de

modo diferente das demais seções. Este fato pode ser explicado pelo aparecimento da ardósia

de forma mais rígida (menos alterada) no fundo do túnel, enquanto nas demais seções a

ocorrência é apenas da argila porosa e do saprólito, e também provavelmente a um maior

cuidado durante a execução deste trecho. De uma forma geral todos os inclinômetros, exceto

o instalado na S-807, apresentaram um comportamento bastante semelhante (Figura 6.6).

Estas informações podem ser importantes para o caso de no futuro obras

similares serem realizadas em solos com comportamento idêntico, na região do DF, pois os

deslocamentos horizontais próximos às interferências, como adutoras e fundações, poderão

ser previstos com maior precisão.

6.6 - CORRELAÇÕES DO RECALQUE SUPERFICIAL

Foram realizadas diversas correlações do recalque superficial com parâmetros

que são reconhecidamente relacionados com o aumento ou diminuição das deformações.

Devido a grande quantidade de dados, foram utilizados valores de recalques médios.

O recalque é função de inúmeros fatores: litologia, cobertura do solo,

parâmetros de deformabilidade e resistência do solo (SPT), profundidade normalizada (z/a),

métodos e procedimentos construtivos, saturação do solo e outros. Foram utilizados alguns

destes fatores diretamente para tentar obter respostas sobre como agem tais parâmetros em

relação aos recalques superficiais.

O interesse primordial destas correlações foi determinar tendências, visto que

valores estatisticamente corretos são difíceis de obter, pois a forma utilizada para agrupar e

calcular as médias implica em um desvio padrão muito elevado, geralmente em torno da

metade do valor correspondente. Este fato se deve também ao reduzido número de seções

para um estudo estatístico, assim como o interrelacionamento de fatores que causam o

recalque superficial. Nestas classes encontram-se, de 10 a 20% das seções, valores bastante

diferentes das demais, causando o aumento do desvio padrão. Tais valores díspares ocorrem

devido a problemas no rebaixamento, maiores cuidados sob interferências ou problemas

técnicos durante a execução.

Todos os gráficos apresentados neste capítulo, são gráficos de barras onde as

classes podem ser quantitativas como a cobertura de solo e a sua rigidez ou qualitativas como

a litologia, o método construtivo e a presença d'água no solo. Os dados apresentados pelas

seções foram agrupados e obtidas as médias aritméticas e depois correlacionadas com o

recalque superficial observado em cada seção.

79

6.6.1 - Correlação entre o recalque superficial e a litologia

A região superficial da Asa Sul se encontra recoberta por uma argila porosa e

abaixo desta existem saprólitos provenientes de ardósias e/ou metarritmitos. Nesta correlação

definiram-se três classes: da ardósia, dos metarritmitos e da argila porosa, sendo que se

considerou a classe da argila porosa como locais onde a espessura da sua camada fosse

superior a 15 m. Nos locais onde a espessura se apresenta menor que 15 m, aparecem as

classes da ardósia ou metarritmito dependendo de qual estiver abaixo da argila porosa na

seção estudada (Figura 6.7).

Figura 6.7 - Histograma de freqüências do recalque superficial nas diversas litologias.

Os maiores valores médios de recalque são observados na ardósia (225 mm).

Este fato ocorre devido a ardósia ser uma litologia muito pouco permeável e com isso eleva o

nível do lençol d'água para mais próximo da superfície, formando um lençol suspenso. A zona

saturada encontra-se mais próxima à superfície e o fenômeno da colapsividade no solo

aumenta causando valores mais elevados de recalque. Para evitar tais recalques foi realizado

um rebaixamento do nível d'água na área escavada, porém ocorreram dificuldades executivas

neste rebaixamento causando em determinados locais recalques elevados. No metarritmito e

79

na argila porosa os valores encontrados são muito próximos, indicando não existir uma

grande diferença nos recalques nestas duas classes. Estas apresentam-se não-saturadas, e o

nível d'água nem sempre é encontrado. O desvio padrão dos valores utilizados foi de 50 mm

para a argila porosa, 73 mm para o metarritmito e 104 mm para a ardósia.

6.6.2 - Correlação entre o recalque superficial e a cobertura de solo

A cobertura de solo acima do teto do túnel foi dividida em seis partes distintas:

menor que 8 m, de metro em metro até 12 m, e maior que 12 m (Figura 6.8). O menor nível de

recalques ocorre abaixo de 8 m de cobertura (100 mm), e se eleva até os 11 m e depois

diminui novamente. Para a Asa Sul o que deve ocorrer é que quanto menor a cobertura,

menores são os recalques, porém com o aumento da cobertura outros fatores que antes eram

menos importantes começam a influenciar no recalque, principalmente acima da classe de 10

a 11 m de profundidade, como método construtivo e balanço que modificam esta relação. É

importante salientar também que as menores coberturas se encontram próximas aos

emboques, que sofreram tratamento do solo para aumentar sua rigidez e resistência, o que

pode estar mascarando de certa forma os resultados. O desvio padrão dos valores utilizados se

encontra entre 41 mm para o menor valor de recalque superficial e 122 mm para o maior.

79

Figura 6.8 - Histograma de freqüências do recalque superficial em diversas coberturas do

solo.

6.6.3 - Correlação entre o recalque superficial e o SPT

O uso do "Standard Penetration Test" (SPT), é muito comum em obras

brasileiras para definição da rigidez e resistência do solo e também foi utilizado no Metrô de

Brasília. Foram definidas quatro classes, com base na distribuição de freqüência dos dados

observados: com valor de SPT menor que 6, de 6 a 9, de 9 a 12 e maior de 12 (Figura 6.9). Os

resultados observados eram os esperados, quanto maior o valor do SPT, menor o recalque

superficial. Em locais onde o SPT foi menor que 6 (baixa resistência a penetração) os valores

de recalque foram superiores a 200 mm e nos locais onde o SPT era maior do que 12, o

recalque foi inferior a 100 mm. O desvio padrão dos valores utilizados variou de 84 a 94 mm.

Figura 6.9 - Histograma de freqüências do recalque superficial em diferentes valores de SPT.

6.6.4 - Correlação entre o recalque superficial e o método construtivo

Entre os quatro métodos de construção utilizados no Metrô-DF, pela

quantidade de informação obtida, serão analisados os métodos A e B, mas cada um destes

79

subdividido conforme o tamanho da entrevia utilizada, pois o tamanho da entrevia modifica a

área de escavação do túnel (Tabela 6.3). O método A foi subdivido em quatro classes e o

método B em três (Figura 6.10).

Observa-se que o método A (seção plena) teve menores recalques em relação

ao método B. Fato este que não era esperado, embora estes métodos (B, C e D) visassem a

estabilidade da frente de escavação e não propriamente a diminuição dos recalques. O método

construtivo em seção plena era o preferencial, devido ao menor custo. Os demais só eram

usados quando da instabilidade eminente da escavação ou recalques muito elevados. Por isso

locais onde se utilizou o método B, eram áreas com riscos maiores e onde maiores cuidados

foram tomados, o que necessariamente não ocorreu em muitas seções escavadas pelo método

A, onde o túnel se mantinha estável e não eram necessários maiores cuidados construtivos,

podendo ocorrer uma inversão das tendências de recalque, induzidos não pelo método

construtivo em si, mas pelos procedimentos construtivos. O desvio padrão dos valores

utilizados se situou entre 17 mm e 117 mm.

Figura 6.10 - Histograma de freqüências do recalque superficial nos diversos métodos

construtivos

79

6.6.5 - Correlação entre o recalque superficial e a saturação do solo

Do VCA até a progressiva 2400 onde se encerra o rebaixamento, considerou-se

uma classe, e o restante da Asa Sul, onde a presença da água não foi detectada, uma outra

classe (Figura 6.11). A argila porosa na porção com água, se constitui em um aqüífero do tipo

livre, que normalmente apresenta características colapsíveis quando saturado, gerando

grandes deformações.

Na região saturada os valores de recalque são maiores (200 mm) e na região

não-saturada menores (125 mm). A ausência de saturação mantém os recalques em 60% do

que seriam se saturados, e estes valores seriam ainda maiores se inúmeras medidas de redução

dos recalques não tivessem sido realizadas. O desvio padrão dos valores utilizados foi de 102

mm para o solo saturado e de 62 mm para o solo não-saturado.

Figura 6.11 - Histograma de freqüências do recalque superficial em condição saturada e

não-saturada.

90

CAPÍTULO 7 - CONCLUSÕES

A execução de uma escavação subterrânea é um empreendimento complexo e

único. Complexo por envolver inúmeras incógnitas e estas estarem relacionadas a diversas

ciências diferentes, porém interligadas, como a geologia, hidráulica, reologia dos materiais,

geotecnia entre outras. E único, pois cada obra apresenta características próprias das ciências

citadas, além das interferências antrópicas presentes.

As escavações subterrâneas avançaram muito em técnica, qualidade e

segurança, e um fator que muito auxiliou nestes avanços, e deve auxiliar ainda mais no futuro,

é a realização de um detalhado monitoramento das escavações antes, durante e depois da obra.

A importância da instrumentação de uma obra subterrânea é muito grande, pois ajuda na

prevenção de rupturas, falhas de projeto, falhas de execução, ou evidencia maneiras de

diminuir o custo. O acompanhamento da frente de escavação pode ser realizado diariamente

ou no tempo desejado, onde pode-se observar o comportamento do maciço, os níveis de

recalque, e outros dados que sejam de interesse. Os dados deste monitoramento, que devem

ser coletados e armazenados, podem posteriormente ser analisados e trazer um maior

conhecimento sobre esta ciência, que é a construção de túneis subterrâneos, e com isto

facilitar a construção, diminuir o custo, aumentar a segurança e prever possíveis problemas

em obras similares na região e até em outros locais.

Na construção do Metrô de Brasília foram observados níveis de recalques

muito elevados, onde os volumes de recalques superficiais foram superiores aos volumes de

perda de solo (volume de solo que se desloca no sentido do centro do túnel pelo perímetro da

escavação), indicando a presença do fenômeno do colapso nos solos de Brasília. Apesar

destes recalques serem superiores ao esperado, quando do início das escavações, não

ocorreram acidentes significativos ou rupturas do maciço, e a única estrutura situada na área

de influência da escavação que apresentou recalques e teve de ser reconstruída foi um posto

de abastecimento de combustíveis, localizado na 115 Sul.

As conclusões obtidas nesta dissertação serão divididas em duas partes, para

uma melhor compreensão: relativas a geologia e formação dos solos da Asa Sul; e relativas

aos recalques observados após a escavação do túnel. A seguir apresentam-se as conclusões

das análises dos dados e informações referentes ao estudo do comportamento do solo da Asa

Sul após a realização de uma escavação de pouca profundidade, com a finalidade da

construção do Metrô de Brasília, além de sugestões para pesquisas futuras relacionadas com

esta temática.

90

7.1 - CONCLUSÕES RELATIVAS À GEOLOGIA E AOS SOLOS DA ASA SUL

Na Asa Sul de Brasília é encontrada superficialmente uma argila porosa com

características colapsíveis, que recobre as litologias da ardósia e metarritmito inferior do

Grupo Paranoá. As sondagens realizadas evidenciaram, além do posicionamento espacial das

litologias, falhamentos sub-verticais. Estes falhamentos podem estar relacionados com a

formação de "grabens e horsts", blocos de rochas que sofreram movimentação quase vertical,

devido a uma provável reativação de antigas falhas existentes. Com o soerguimento de blocos

("horsts") estes teriam sofrido um processo erosivo e o material erodido teria sido

transportado para as regiões mais baixas ("grabens"), vindo a formar um solo poroso

transportado (colúvio), que posteriormente teria sofrido um processo de intemperização

bastante intenso (Figura 3.3).

Para a região do DF uma dúvida de longa data tem consistido na origem dos

seus solos, se estes seriam residuais ou transportados. A rocha sã não foi encontrada, apenas

seus saprólitos e acima destes finas lentes de solo residual (solo residual das ardósias e solo

residual dos metarritmitos arenosos) que dificilmente ultrapassam um metro de espessura, e

sendo a maior parte do solo da Asa Sul correspondente a argila porosa. O termo argila porosa

tem sido utilizado para denominar todo o solo encontrado na Asa Sul como em demais regiões

do DF, caracterizado por solos finos e de alta porosidade, devido ao elevado índice de vazios,

e que não apresentam qualquer tipo de estrutura reliquiar preservada, e a sua origem está

relacionada a material transportado de outras áreas. Com os dados de geomorfologia e

geologia da região mais os dados obtidos e observados durante a obra do Metrô de Brasília a

provável origem deste solo (argila porosa) seria devido ao transporte de regiões próximas.

De forma resumida a formação deste solo pode ser explicada em três etapas:

- Soerguimento de blocos devido a reativação tectônica causando uma diferença topográfica:

- Características climáticas de ambiente tropical com chuvas violentas iniciam o processo de

erosão dos pontos mais elevados para pontos mais baixos na presença de um intemperismo

intenso;

- Contínua deposição de material proveniente de transporte para partes mais baixas da

topografia, formando as argilas porosas e continuação do intenso intemperismo.

7.2 - CONCLUSÕES RELATIVAS AO RECALQUE

7.2.1 - Perfis de recalque

Foram analisadas 42 seções que apresentavam um marco superficial sobre o

eixo do túnel e mais dois tassômetros. Destes dados, 19 seções corresponderam a seções onde

90

o recalque é decrescente com a profundidade, o que aponta para o fato dos solos serem

colapsíveis, sendo que em quase todos os subtrechos o perfil de recalque característico foi o

decrescente (M1>T1>T2). Este fato ocorrido em Brasília, devido ao fenômeno da

colapsividade, normalmente é o inverso em outras regiões, onde o recalque tende a aumentar

da superfície para o teto do túnel, pelo fato das tensões sofrerem um alívio máximo próximo a

escavação e este alívio decrescer em direção a superfície, causando deformações no maciço

que se propagam do teto à superfície. Em quinze seções os recalques foram praticamente

idênticos (M1=T1=T2), independente da profundidade o que também é um indício de

colapsividade.

Em quatro seções o recalque apresentado no tassômetro mais raso (T1) foi

menor que o ocorrido no mais profundo (T2) e no marco superficial (T1>M1>T2), fato este

mais comumente observado nos subtrechos 1 e 2, onde foi realizado rebaixamento do nível

d'água o que deve ter influenciado no resultado (Tabela 7.1).

Em três seções o tassômetro T1 apresentou recalques menores, que o

tassômetro mais profundo, e ambos menores que o recalque superficial (M1>T2>T1) e uma

seção apresentou recalques maiores no tassômetro T1 e menores no M1 (T1>T2>M1). A

ocorrência de perfis de recalque anômalos estaria relacionada a problemas na instalação dos

instrumentos ou nas suas leituras, e ao analisar os dados pode-se observar que estas anomalias

geralmente ocorrem nas seções onde os recalques são inferiores a 100 mm, onde teriam

ocorrido maiores cuidados para limitar os recalques, e com isto podem ter sido alterados os

valores reais dos recalques. Também pode ter ocorrido colapso ou deformações locais

associadas à presença do nível d'água e/ou mudança litológica. Todos os perfis de recalque,

com poucas exceções, onde os recalques foram acima dos 150 mm apresentaram os recalques

decrescentes com a profundidade (M1>T1>T2).

Tabela 7.1 - Comportamento do recalque com a profundidade.

Comportamento da

Seção

Número

de Seções

Motivo

M1>T1>T2 19 Colapso

M1=T1=T2 15 Colapso

T1>M1>T2 4 Rebaixamento

M1>T2>T1 3 Problemas

T1>T2>M1 1 Problemas

Ao analisar-se as seções dos subtrechos 5 ao 9, onde não foi realizado

rebaixamento do nível d'água, encontra-se 21 seções, sendo que em 19 destas o recalque se

90

comportou de forma decrescentes com a profundidade (12 seções) ou idêntica independente

da profundidade (7 seções), ou seja, mais de 90% das seções analisadas em condição não-

saturada indicam a presença do colapso dos solos. De um total de 42 seções estudadas, 34

seções caraterizam de forma evidente a presença do fenômeno do colapso nos solos da Asa

Sul, representando 80 % das seções analisadas, onde observa-se um aumento do recalque do

teto do túnel em direção a superfície.

7.2.2 - Bacias de recalque

As bacias de recalque obtidas de 38 seções com 5 marcos transversais ao eixo

do túnel, foram apresentadas neste trabalho agrupadas por subtrechos, analisadas segundo a

definição de curva de distribuição de probabilidade de Peck (1969).

Foram observadas bacias com valores de recalque máximo superiores a 350

mm, embora a maioria das seções tenha tido valores entre 100 mm e 150 mm de recalque

máximo. Estes valores embora elevados não causaram danos a instalações próximas, visto que

existem muito poucas dentro da área de influência. As bacias de recalque poderiam ser

minimizadas com um melhor e mais cuidadoso avanço da frente de escavação, como pode ser

observado próximo a interferências onde as os recalques foram controlados.

Os dois fatores que mais nitidamente se apresentam interligados as elevadas

bacias de recalque são os valores de SPT e a presença da água no solo. Já o método

construtivo, o balanço e a cobertura interferiram bem menos nos valores das bacias de

recalques.

7.2.3 - Tratamento "Jet Grouting"

A realização do tratamento dos solos próximos aos emboques, cerca de 12 a 15

m, para aumentar a rigidez e resistência do maciço e com isto diminuir a possibilidade de

rupturas no início das escavações, apresentou resultados muito bons para diminuição dos

recalques superficiais nos dez primeiros metros e resultados razoáveis até 25 m dos

emboques.

Foram observados os recalques superficiais próximo aos emboques em 12

frentes e foi observada uma grande diminuição dos recalques superficiais nos dez primeiros

metros, e uma menor diminuição até os 25 m, e após esta distância os recalques superficiais

não são mais influenciados pelo tratamento do solo. Foram determinados valores médios dos

diversos emboques e foi observado que os recalques superficiais são apenas de 25% do

esperado caso não tivesse sido realizado o tratamento dos solos nos cinco primeiros metros,

de 50% aos 10 m do emboque, 85% aos 15 m, 90% aos 20 m e de 96% aos 25 m (Tabela 7.2).

A partir dos 30 m de distância dos emboques os valores de recalques superficiais são

90

idênticos aos encontrados em distâncias maiores, indicando que a partir deste ponto a

influência da zona de tratamento do solo deixa de ocorrer.

Tabela 7.2 - Diminuição percentual dos recalques próximo aos emboques,

devido a eficiência do tratamento.

Distância do

Emboque (m)

5 10 15 20 25 30

Recalque

Total (%)

25 50 85 90 96 100

7.2.4 - Parâmetros geotécnicos da bacia e perfil de recalques

Foi proposto para os solos da Asa Sul o valor do parâmetro i (Peck, 1969)

como sendo:

i = 1,19 z - 10,12

Esta correlação é bastante diversa das equações de O'Reilly e New (1982) e

Rankin em 1988, citado por Mair et al. (1993). Este fato é explicado pela diferença do solo de

Brasília daqueles estudados, principalmente quanto a sua colapsibilidade.

Foi proposto também uma relação considerando-se o raio do túnel, onde

verifica-se a razão da profundidade do eixo do túnel (z) pelo raio do túnel (a) sendo

encontrada a relação:

i = 5,56 (z / a ) - 11,1

O valor do parâmetro "n" de Atkinson e Potts, proposto em 1977, que

correlaciona o recalque superficial final no eixo do túnel com o recalque estabilizado do teto

do túnel, foi calculado para os solos da Asa Sul e este varia de -0,58 a -1,63 (n < 0, solo

contráctil) e a média dos valores para a Asa Sul pode ser considerada de forma prática em:

"n" = -1,0

A perda de solo calculada para o teto do túnel apresentou valores

caracterizando o solo da Asa Sul como sendo contráctil, através do diagrama de variação

volumétrica (Vs % x Vp %) de Hansmire em 1975 (Heinz Jr., 1984), o que era esperado,

devido a grande colapsividade do solo. Os valores de perda de solo variaram de 0,75 a 7,41

%, sendo a perda média de solo de 3,02 %.

90

O parâmetro qualidade de construção proposto por Negro Jr. (1981), apresenta

a variação do volume de recalques superficiais (Vs) em função do volume de escavação total

(VT), em m3/m, como sendo uma forma de avaliar a qualidade de construção de um túnel, não

se adaptou aos solos de Brasília, e não deve ser utilizado como parâmetro de observação de

qualidade de construção. Para a região seria conveniente que as curvas limites de cada nível

de qualidade fossem calibradas para melhor definição do parâmetro qualidade de construção

no DF. Das 38 seções analisadas foi observado que 57% das seções se encontram no campo

de construção pouco cuidadosa, 37% das seção se encontram no campo de construção

cuidadosa, e apenas 6% das seções nos limites de construção extremamente cuidadosa,

levando a acreditar que a obra teria sido construída sem os mínimos cuidados exigidos, o que

não é verdade, e sim que o gráfico proposto por Negro Jr. (1981) não se aplica aos solos de

Brasília.

Os deslocamentos horizontais mostraram valores maiores próximo à superfície

e menores na área do túnel. Os deslocamentos horizontais máximos longitudinais ao túnel

variaram de 4 a 36 %, com uma média de 26 % do recalque superficial, e os deslocamentos

horizontais máximos transversais ao túnel variaram de 5 a 18 %, com uma média de 12 % do

recalque superficial. Na área do túnel estes valores foram de 1,5 a 8 % de variação

longitudinal e de 2 a 11 % de variação transversal e médias de 4 % e 5 %, respectivamente, do

recalque superficial.

7.2.5 - Conclusões das correlações

As correlações realizadas serviram para confirmar conceitos já estabelecidos e

observar seu comportamento com os solos da Asa Sul.

Ao analisar o recalque superficial nas diferentes litologias atravessadas pelo

túnel observou-se que os recalques foram maiores sobre as ardósias, fato devido a baixa

permeabilidade deste material e com isto gerando a formação de um lençol suspenso,

causando uma maior saturação do solo sobre esta litologia do que sobre os metarritmitos que

são rochas que apresentam uma permeabilidade secundária razoável, e por isto apresentando

apenas o lençol freático verdadeiro, que por se localizar neste local a grandes profundidades

não foi detectado.

Foi evidenciado um menor recalque superficial em coberturas de espessura

menor que 8 m, fato este devido a geometria do trajeto do túnel na Asa Sul, que próximo as

estações apresenta as menores coberturas de solo, aumentando entre as estações, e com isso

sofrem uma pequena influência do tratamento dos solos, além dos maiores cuidados ao se

iniciar uma frente de escavação.

90

Os resultados do recalque superficial com relação ao SPT, mostram que quanto

maior o valor do SPT, menores eram os recalques observados, fato este devido a maior

resistência e menor deformabilidade do material para valores de SPT maiores.

Resultado interessante foi encontrado quando foi analisado o recalque

superficial em relação ao método construtivo utilizado. O método B (calota com arco

invertido provisório) apresentou recalques superficiais maiores que o método A (seção plena),

sendo aparentemente um resultado extraordinário. Este fato provavelmente ocorreu devido a

utilização do método B, principalmente, quando os recalques já estavam muito elevados ou a

escavação seria em um material mais problemático. Já o método A foi utilizado nas porções

do túnel em que as condições eram as mais favoráveis.

Uma última correlação do recalque superficial foi realizada dividindo o trecho

do túnel em duas partes uma onde foi instalado rebaixamento e a outra na parte onde este não

foi necessário. Os recalques superficiais foram 60% maiores na área com rebaixamento,

devido a presença da água que causava o aumento do colapso do solo.

De uma forma geral as correlações evidenciaram que os recalques para os solos

da Asa Sul são maiores sobre a ardósia que apresenta menor permeabilidade, criando um

lençol suspenso, do que sobre rochas mais permeáveis. Os trechos com solos saturados

apresentaram recalques maiores na ordem de 60 %. Na Asa Sul o máximo recalque superficial

foi observado na classe de 10 a 11 m de cobertura de solo, e o mínimo a profundidades

menores que 8 m. Solos mais resistentes, com SPT mais elevado, apresentaram menores

recalques. Pode-se concluir que na Asa Sul as regiões mais suscetíveis a grandes recalques

superficiais ocorrem quando o solo está saturado e o maciço apresenta baixa rigidez (valor de

SPT baixo).

7.3 - SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS

Para dar continuidade a esta pesquisa sugere-se os seguintes tópicos:

- Investigar e verificar a origem dos solos de Brasília, principalmente a argila porosa.

- Ampliar os estudos da área com mais trabalhos de investigações, utilizando por exemplo

técnicas como a geofísica, assim como utilizar os demais dados de sondagens realizadas pelo

Metrô de Brasília.

- Executar um programa de ensaios na argila porosa para definir um critério de colapsividade

a diferentes condições de saturação, carregamento, extensão e trajetória de tensões.

90

- Retro-analisar a escavação do túnel em função dos dados de instrumentação para obtenção

de outros parâmetros geotécnicos da argila porosa, tais como módulos de deformabilidade e

resistência.

- Modelar numericamente a escavação de um túnel na argila porosa, considerando o

fenômeno do colapso.

93

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA DEPARTAMENTO DE … · Na Asa Sul foram instalados vários instrumentos para monitorar a obra, além de outras investigações complementares, que possibilitaram