Análise de risco e probabilidade de ruptura em taludes de trecho de serra da BR-386, Rio Grande do Sul

Abstract

Rodovias e outras obras lineares levam consigo a singularidade de percorrerem grandes extensões de terra e, devido a isso, cruzam diversos domínios geomorfológicos. No âmbito da engenharia geotécnica, encostas naturais e taludes de corte e de aterro que margeiam estes segmentos, quando mal avaliados, podem conduzir eventos de instabilidade, que colocam em risco tanto as estruturas das vias quanto os seus usuários. O presente trabalho objetivou a obtenção de parâmetros de risco, em termos de probabilidade de ruptura e de vulnerabilidade para taludes homogêneos de dois solos característicos de trecho de serra da BR-386, no Rio Grande do Sul, dada a sua perspectiva de duplicação. Levantamento de informações quanto à geologia da área indicam que esta se insere na Formação Serra Geral no Rio Grande Sul, fazendo com que maciços rochosos e solos provenientes do intemperismo de rochas vulcânicas ocorram na região. Foram coletadas 4 amostras de solo residual e coluvionar de rochas vulcânicas para caracterização física e obtenção de parâmetros de resistência ao cisalhamento levando em conta a variabilidade espacial destes materiais mediante a execução de conjuntos de ensaios de cisalhamento direto. Os solos foram classificados como siltes inorgânicos de alta compressibilidade e apresentaram panoramas opostos quanto à resistência ao cisalhamento (o solo residual chegou a revelar ø’𝑝𝑖𝑐𝑜 da ordem de 54° e considerável variabilidade nos resultados, enquanto que o solo coluvionar apresentou ø’𝑝𝑖𝑐𝑜 médio de 33,4° e desvio padrão de aproximadamente 2,4). A partir de observações de campo, foram estabelecidos modelos geomecânicos de taludes típicos da área para serem analisados quanto ao risco associado a movimentos de massa, sendo investigado um talude distinto para cada um dos dois solos estudados. A probabilidade de ruptura, obtida pelo método de Monte Carlo, do talude modelo para solo residual mostrou valores aceitáveis, de acordo com critérios definidos na literatura, em nível d’água de 2 metros de profundidade, enquanto que para o talude de solo coluvionar os critérios de segurança não foram atingidos. O risco associado a movimentos de massa revelaram forte influência de índices de vulnerabilidade e das variações de nível d’água nas análises de estabilidade. O talude de solo coluvionar mostrou-se mais suscetível a eventos de instabilidade, tanto em termos de probabilidade de falha quanto em termos dos efeitos destes e, consequentemente, carregando maior risco geotécnico.

Highways use to carry out with them the uniqueness of traversing large earth distances, and because of that different geomorphological domains are crossed. In Geotechnical Engineering, slopes that border these segments, when poorly evaluated, can lead to events of instability, which put at risk the roads structures and their users. This work aimed at obtaining geotechnical risk, evaluating hazard and vulnerability related to slopes of two characteristic soils of the BR-386 mountain range, in Rio Grande do Sul, due to its doubling perspective. Surveys about the geology of the area indicate that it is part of the Serra Geral Formation in Rio Grande Sul, causing rock masses and soils from the weathering of volcanic rocks. Four samples of residual and colluvium soil of volcanic rocks were collected for physical characterization and determination of shear strength parameters taking into account the spatial variability of these materials through the execution of sets of direct shear tests. The soils were classified as inorganic silts of high compressibility and presented opposite behaviors on shear strength (the residual soil showed a peak ø' = 54 ° and considerable variability in the results, while the colluvium soil showed ø' = 33.4° and standard deviation around 2,4). From field observations, geomechanical models of typical slopes were established to be analyzed in terms of geotechnical risk associated to landslides. The probability of failure, obtained by the Monte Carlo method, from the residual soil slope model showed acceptable values at water level of 2 meters depth, whereas for the slope of colluvium soil slope the safety criterias were not reached. The associated risk with landslides revealed strong influence of vulnerability indexes and water level variations in stability analyzes. The slope of colluvium soil was more susceptible to instability events, both in terms of probability of failure and in terms of the effects of these and, consequently, carrying greater geotechnical risk.