ESCORREGAMENTOS DE ENCOSTAS NO MUNICÍPIO DE SÃO LUIZ DO PARAITINGA, SP - PDF
ESCORREGAMENTOS DE ENCOSTAS NO MUNICÍPIO DE SÃO LUIZ DO PARAITINGA, SP
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Walter Carmona Carlos
1 UNIVERSIDADE ANHEMBI MORUMBI AMANDA ÁVILA DO CARMO ANDRADE SIMONE APARECIDA SOUZA SANTANA WELITON LUKENI DE PALMA MANUEL ESCORREGAMENTOS DE ENCOSTAS NO MUNICÍPIO DE SÃO LUIZ DO PARAITINGA, SP SÃO PAULO 2011
2 2 AMANDA ÁVILA DO CARMO ANDRADE SIMONE APARECIDA SOUZA SANTANA WELITON LUKENI DE PALMA MANUEL ESCORREGAMENTOS DE ENCOSTAS NO MUNICÍPIO DE SÃO LUIZ DO PARAITINGA, SP Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Orientador: Prof Drº Wilson Shoji Iyomasa SÃO PAULO 2011
3 3 AMANDA ÁVILA DO CARMO ANDRADE SIMONE APARECIDA SOUZA SANTANA WELITON LUKENI DE PALMA MANUEL ESCORREGAMENTOS DE ENCOSTAS NO MUNICÍPIO DE SÃO LUIZ DO PARAITINGA, SP Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como exigência parcial para a obtenção do título de Graduação do Curso de Engenharia Civil da Universidade Anhembi Morumbi Trabalho em: de de Prof Drº Wilson Shoji Iyomasa Nome do Orientador Prof Dra Gisleine Coelho de Campos Nome do professor da banca Comentários: SÃO PAULO 2011
4 4 Para chegar ao seu destino, não procure o caminho mais curto, mas o caminho certo. A estrada de ferro não coloca os trilhos em linha reta, mas conforme a topografia da região. É assim que o trem chega ao seu destino. Autor desconhecido.
5 5 AGRADECIMENTOS Primeiramente agradecemos a Deus por ter nos dado força e coragem para escolher o que nos levou a mais uma conquista, pois sem ele nada disso seria possível. Aos nossos pais que sonharam antes de nós com este acontecimento, nos apoiando de maneira constante, deixamos aqui a nossa eterna gratidão pela realização deste ideal. Aos professores deixamos aqui os nossos sinceros agradecimentos por contribuir com a nossa formação acadêmica, e de maneira clara ter nos transmitidos seus conhecimentos e experiências profissionais com dedicação e carinho. Nosso carinho e gratidão ao nosso orientador Dr. Wilson Shoji Iyomasa que soube transmitir seus conhecimentos e nos apoiar durante todo o decorrer do trabalho, pois, Ser mestre não é apenas lecionar. Ensinar não apenas transmitir matéria. Ser mestre é ser instrutor, amigo, guia e companheiro, é caminhar com o aluno passo a passo e transmitir a estes os segredos da caminhada. Aos munícipes de São Luiz do Paraitinga por nos acolher com presteza e nos fornecer os materiais de apoio para a realização deste trabalho. Enfim agradecemos aos nossos familiares e amigos que de forma direta e/ou indireta contribuíram e nos deram apoio durante o decorrer do curso.
6 6 RESUMO Processos de deslizamentos são comuns em países tropicais, e ocorrem por meio da associação de altos índices pluviométricos com as características físicas dos maciços terrosos e rochosos: declividade do terreno; e propriedades geotécnicas dos materiais. No evento catastrófico de São Luiz do Paraitinga (SP) de janeiro de 2010, essa conjunção de fatores provocou inundações e inúmeros escorregamentos e colocou em risco ao colapso residências do município. Estudos realizados na área urbana mostraram que os escorregamentos que ocorreram estão associados à ocupação inadequada das encostas, como a instalação de residências em terrenos com alta declividade, cortes efetuados nas bases de encostas para construção de acessos, ocupação de várzeas entre outros. Adicionalmente, o estudo efetuado mostrou, ainda, que os tipos de solos predominantes no município de São Luiz do Paraitinga são muito suscetíveis ao processo erosivo. São solos silto-arenosos com presença de muitas micas, resultante da alteração de rochas gnássicas. Áreas com solos expostos comprovam essa fragilidade dos materiais terrosos que apresentam inúmeros sulcos erosivos, resultantes do transporte das partículas sólidas dos solos pelas águas de chuva. A proteção ou mesmo a contenção desse processo erosivo, nas áreas urbanas, foi feita por meio de muros de contenção atirantados. A ocupação adequada do terreno pode evitar esse tipo de obra de custo elevado; e ainda reduzir problemas de assoreamento do leito do rio. Palavra Chave: São Luiz do Paraitinga, Escorregamentos, solos.
7 7 ABSTRACT Landslide processes are common in tropical countries and occur through the association of three factors: high rainfall with the physical characteristics of soils and landscape (slope of the surface and geotechnical properties of materials). In the catastrophic event of Sao Luiz do Paraitinga (SP) in January 2010, the combination of this three factors caused flooding and many landslides that put in collapse risk some houses. Studies show that in urban areas the landslide occurring in association also with inadequate soils occupation, like buildings in the landscape slopes, streets constructions in base of the slopes with excavations and occupations in the flat landscape near the river. In addition, the study showed that the sites in Sao Luiz do Paraitinga are composed by typical soils: it s very favorable to erosion process. These soils are products of weathered of gneiss rock, and so they are composed by sand, silt, clay and much micas (clear mineral that splits easily). The soils with much micas are transported by rainwater easily when the surfaces that are not protecting. After January 2010, some places with erosion in urban area were protecting with concrete wall using cable-bolts to fix above surface of the slopes. On the other hand, some little slopes were protecting with only shotcrete mass or with ground excavations. Keywords: Sao Luiz do Paraitinga, landslides, soils.
8 8 LISTA DE FIGURAS Figura 2.1: Movimento de massa de solo, denominado rastejo e seus indícios para reconhecimento de campo Figura 2.2: Esquema e foto de escorregamento rotacional Figura 2.3: Esquema escorregamento planar ou translacional de solo Figura 2.4: Esquema de escorregamento em cunha Figura 2.5: Esquema de Queda de Blocos Figura 2.6: Esquema de Tombamento e Tombamento de camadas de rocha com flexão Figura 2.7: Esquema de Rolamento de Blocos e área com alta potencialidade de ocorrência de rolamentos de blocos Figura 2.8: Esquema de Desplacamento Figura 2.9: Esquema de corrida detrítica, Petropolis (RJ) Figura 2.10: Erosão laminar em solo arenoso Figura 2.11: Erosão em sulco em área de agicultura Figura 2.12: Erosão do tipo Ravina Figura 2.13: Erosão do tipo Boçoroca em área urbana Figura 2.14: Modelo de evolução de boçorocas Figura 2.15: Solapamento devido à intervenção humana e natural Figura 2.16: Esquema de chuvas x escorregamentos Figura 2.17: Rio assoreado na cidade Adrianópolis (PR) Figura 2.18: Perfil esquemático do processo de enchentes e inundação Figura 2.19: Tipos de desastres naturais ocorridos no Brasil entre 1900 e Figura 2.20: Detalhe da instalação do fluviômetro de máximo, instalado em uma seção fluvial objetivando o registro dos níveis de água máximos Figura 3.1: Terraplenagem, execução escavação em talude Figura 3.2: Proteção Vegetal / Plantio de Grama Figura 3.3: Aplicação de impermeabilização betuminosa Figura 3.4: Sistema de Drenagem por calhas meia cana Figura 3.5: Detalhe de um dreno sub-horizontal profundo DHP Figura 3.6: Muro de arrimo de Concreto Figura 3.7: Muro de gabião
9 9 Figura 3.8: Cortina atirantada Figura 3.9: Solo Grampeado Figura 6.1: Imagem do centro urbano de São Luiz do Paraitinga. Observar o rio Paraitinga na parte inferior da imagem, que corre da esquerda para direita na foto Figura 6.2: Vista parcial do trecho do rio Paraitinga, quando corta a área urbana de São Luiz do Paraitinga Figura 6.3: Imagem do centro histórico de São Luiz do Paraitinga na inundação de 01 de Janeiro de Figura 6.4: Imagem da área rural de São Luiz do Paraitinga. Notar a topografia arredondada do terreno com grande quantidade de morros (Mar de Morros) Figura 6.5: Mapa de unidade litoestratigráficas da região de São Luiz do Paraitinga, SP Figura 6.6: Rochas metamórficas do tipo gnáisse-migmatítico Figura 6.7: Imagem da região de São Luiz do Paraitinga. Observar os lineamentos associados as estruturas geológicas que cortam a região Figura 6.8: Na imagem a esquerda é possível notar na parte superior a faixa com maior quantidade de mica, e a imagem da direita uma detalhe maior de solo com micae caulim¹ Figura 6.9: Talude construído em solos areno-siltosos Figura 6.10: Na parte superior a direita da imagem e possível notar o solo do tipo coluvionares, onde a cor é mais avermelhada Figura 6.11: Podemos notar na lateral esquerda da imagem um escorregamento antigo, que provavelmente ocorreu de forma natural Figura 6.12: Na imagem observar como as construções (ou o corte efetuado) interferem na estabilidade da encosta Figura 6.13: Imagem de edificações em área de risco onde o processo de escorregamento já está instalado Figura 6.14: Ocorrência de escorregamentos do tipo planar em área urbana Figura 6.15: Escorregamento induzido pelo corte efetuado no pé da encosta para executar via de acesso aos bairros do município Figura 6.16: Na imagem podemos notar uma erosão do tipo ravina Figura 6.17: Erosão do tipo Sulcos Figura 6.18: Solapamento de margem no Rio Paraitinga
10 10 Figura 6.20: Obra de retaludamento para contenção de encosta em processo de escorregamento Figura 6.21: Observa-se que na margem direita do rio Paraitinga há um muro gabião para estabilização da calha e conter o solapamento na margem Figura 6.23: Cortina projetada, viga de concreto e tirantes, logo abaixo muro de gabião na margem direita do rio Paraitinga, para conter a encosta da Rua do Carvalho Figura 7.1: Duas fases de escorregamento de encosta na rua João Roman
11 11 LISTA DE TABELAS Quadro 2.1: Principais acidentes de processos de escorregamentos ocorridos no Brasil Quadro 2.2: Características dos principais movimentos de encostas na dinâmica ambiental brasileira Quadro 2.3: Tipos de erosões: laminar e linear Quadro 2.4: Acumulo de chuva Quadro 2.5: Registro de inundação no Brasil,
12 12 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT SPT IPT IBGE RCD PVC INPE Associação Brasileira de Normas Técnicas Standard Penetration Test Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística Resíduos de construção e demolição Policloreto de vinilo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
13 13 LISTA DE SÍMBOLOS Km m NE INAs Quilômetro Metro Nordeste Medidores de nível d água
14 14 SUMÁRIO p. 1 INTRODUÇÃO Objetivos Objetivos Gerais Objetivos Específicos Justificativas Abrangência Estrutura do Trabalho DESLIZAMENTOS DE ENCOSTAS Histórico de escorregamento Conceitos Básicos Movimento de massa Rastejo Escorregamento Movimentos de blocos rochosos Corridas de massa Erosão Erosão pela água Fatores condicionantes para erosão Assoreamento Inundação Regime fluvial Rios em equilíbrio Monitoramento de área OBRAS DE ESTABILIZAÇÃO... 51
15 Obras de terraplenagem Obras de proteção superficial Obras de drenagem Obras de contenção MÉTODO DE TRABALHO MATERIAIS E FERRAMENTAS ESCORREGAMENTOS EM SÃO LUIZ DO PARAITINGA Localização Histórico Características Físicas Clima Geomorfologia Geologia Solos Levantamento de campo Escorregamentos Naturais e Induzidos Erosão Assoreamento Medidas de Remediação ANÁLISE DOS RESULTADOS CONCLUSÕES RECOMENDAÇÕES REFERÊNCIAS ANEXO A... 95
16 16 1 INTRODUÇÃO O desenvolvimento de áreas urbanas ocorreu inicialmente, com a ocupação das áreas ribeirinhas pela população devido à facilidade no acesso à água, que é insumo fundamental para as atividades humanas servindo para consumo e agricultura. Portanto, quase todas as grandes cidades se desenvolveram junto aos rios, como foi São Paulo, Londres e até cidades da idade média. Esse processo desenvolvimentista crescente promoveu a impermeabilização da superfície de solos naturais e a ocupação de áreas inadequadas às construções de obras civis, em especial, de moradias em taludes íngremes. Adicionalmente, podese afirmar que essa ocupação inadequada também ocorreu nas várzeas de inundação de rios e córregos. É sistemática a ocorrência em períodos chuvosos de inundações e problemas de escorregamentos, em terrenos ocupados de forma inadequada. Historicamente, há registros desses problemas nas margens do rio Tamanduateí desde o início da ocupação e das construções localizadas em sua várzea. Problemas de escorregamentos na Serra do Mar foram observados e registrados desde a época do império português (INFANTI JUNIOR e FORNASARI FILHO, 1998). Relatos de eventos mais recentes podem ser consultados em laudos técnicos e até mesmo nos noticiários publicados na imprensa. Tais documentos mostram a quantidade elevada de ocorrências de deslizamentos de encostas por todo o país, que estão associados às perdas de residências, comércios, equipamentos de infraestrutura e às mortes de pessoas que, em geral, ocupam áreas sujeitas aos processos de movimentação e deslizamento. A movimentação de materiais dessas encostas geralmente ocorre quando há incidência de grande volume de chuva concentrado na mesma. Os processos que decorrem dessa associação (chuvas intensas e características do terreno) podem ser classificados como rastejos, escorregamentos, quedas e corridas de detritos.
17 17 O clima dominante no Brasil é do tipo tropical, que se caracteriza por intenso índice pluviométrico no período do verão. Nessa época do ano pode-se verificar um número maior de ocorrência de deslizamentos de encostas por todo o país. O deslizamento é algo comum no desenvolvimento de um terreno natural com relevo bastante acidentado, porém, a ocupação desordenada e inadequada pela população tem promovido a cada temporada de chuvas, maior número de escorregamentos e inundações. Muitas vezes, tais deslizamentos ocorrem em decorrência da retirada da vegetação dos taludes, expondo a superfície dos solos sem proteção à ação das chuvas e ventos. Embora as recentes ocorrências de inundações e escorregamentos que ocorreram nos estados de São Paulo, Rio de Janeiro, entre outros não sejam processos inéditos, a presente pesquisa busca contribuir no estudo sobre o reconhecimento e caracterização geológico-geotécnica dessas áreas, bem como, na apresentação de soluções técnicas de baixo custo financeiro. Para melhor compreensão do estudo, a pesquisa está fundamentada no evento ocorrido no interior do estado de São Paulo, na cidade de São Luiz Paraitinga. Essa cidade foi totalmente arrasada com a inundação e processos de movimento dos materiais de encostas, no início de 2010, onde a precipitação atingiu nível elevado e o rio Paraitinga que cruza a cidade, subiu cerca de 5m de altura além do seu estado normal. O centro histórico ficou submerso e muitas casas do patrimônio histórico foram totalmente destruídas. Hoje a cidade encontra-se em fase de reconstrução, e neste trabalho abordam-se as técnicas de levantamento de campo para reconhecimento dos diferentes tipos de escorregamentos, na busca dos fatos que contribuíram para os deslizamentos de encostas e as soluções adotadas na estabilização e remediação dos taludes afetados pelos escorregamentos ocorridos nesta cidade.
18 Objetivos Este trabalho tem por finalidade estudar os tipos de movimentações de massa de encostas, denominados genericamente de escorregamentos, mostrando suas conseqüências e como ocorrem esses processos que podem ser divididos em três tipos: planares, circulares e em cunha Objetivos Gerais A pesquisa visa estudar e identificar as causas e as soluções técnicas adotadas como medidas corretivas e preventivas desse tipo de ocorrência Objetivos Específicos Elaborar pesquisa dos diferentes tipos de processos de movimentos de materiais (solos e rochas) de encostas, bem como, apresentar os resultados de levantamentos de campo realizados no município de São Luiz do Paraitinga. Apresentar atividade prática da presente pesquisa, por meio de trabalhos de campo para identificar indícios técnicos de movimentos de taludes e encostas, e com isso detectar as áreas que ainda tendem ao escorregamento. Objetiva-se, ainda, estudar as causas e as soluções técnicas adotadas para promover a estabilização das áreas afetadas pelos escorregamentos no referido município. 1.2 Justificativas As ocorrências sistemáticas de inundações e movimentos de materiais de encostas decorrentes de eventos intensos de chuvas requerem atenção especial do poder público. Por outro lado, a população que carece de esclarecimentos e informações técnicas, é a parcela que sofre diretamente as conseqüências desse processo.
19 19 Nesse contexto, o desenvolvimento da presente pesquisa justifica-se no sentido de promover o aprofundamento no conhecimento técnico e na divulgação de informações e procedimentos mínimos à população, que ainda inadvertidamente ocupam áreas que colocam suas vidas em risco. Quanto aos aspectos técnicos a pesquisa procura contribuir no avanço tecnológico para reconhecimento de áreas de risco por meio de levantamentos sistemáticos de campo, quando se busca identificar indícios ou sinais indicativos do desenvolvimento de processos que colocam parte do terreno em risco de ruptura. Não se pretende exaurir o assunto sobre levantamento de campo, mas apenas apresentar contribuições que possam ser utilizadas em situações, sujeitas aos processos semelhantes de escorregamentos. Adicionalmente, o estudo busca colaborar na apresentação de novas soluções técnicas de baixo custo para estabilizar taludes que sofreram processo de movimentação. 1.3 Abrangência O trabalho abrange a caracterização dos diversos tipos de escorregamentos, em especial, aqueles que ocorreram no município de São Luiz do Paraitinga, em O foco principal da presente pesquisa é o estudo dos processos de movimentação de terrenos e o reconhecimento de indícios técnicos, por meio de levantamento de campo para identificar os fatores contribuintes no processo de deslizamento de encostas. A pesquisa abrange também as técnicas de baixo custo para contenções de encostas e remediação de áreas afetadas pelos deslizamentos. São relatadas algumas das soluções que foram aplicadas no tratamento das encostas afetadas, demonstrando quais foram às melhores medidas encontradas para cada caso.
20 20 Por meio de levantamentos de campo são apresentadas áreas instáveis e de riscos do Município de São Luiz do Paraitinga, suas principais causas e medidas técnicas adotadas para solucionar as conseqüências dos escorregamentos decorridos das inundações do ano de Neste estudo não se abordam as análises laboratoriais para caracterização, identificação e classificação dos solos, como: ensaio de umidade, granulometria e plasticidade, e nem ensaios de campo como SPT (Standard Penetration Test), execução de sondagens a trado, coleta de corpo de prova, entre outros. Não é foco desse trabalho, estudar critérios para elaborar projeto de obras de contenção, como a execução de cortinas, muros de arrimo, etc. 1.4 Estrutura do Trabalho O trabalho é dividido em nove capítulos, sendo que o segundo capítulo abrange sobre estabilidade de taludes, discutindo os conceitos básicos do movimento de massa e seus tipos. Nesse capítulo relata-se, ainda, o histórico de processos de escorregamentos de encostas e taludes, além de apresentar a definição de erosão e seus fatores condicionantes, as chuvas e os monitoramentos geotécnicos. No terceiro capítulo apresentam-se as obras que contribuem para a estabilização de taludes, demonstrando os tipos mais utilizados na ocorrência de escorregamentos. São apresentados no quarto capítulo os meios que foram utilizados neste trabalho. Em livros técnicos foram retirados conceitos básicos sobre escorregamentos, suas causas e soluções, além de pesquisas na internet, normas da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas) que proporcionam a execução da revisão bibliográfica. Para o estudo de caso foram realizadas visitas técnicas e obtenção de informações com técnicos da área.
21 21 Pode-se notar no capítulo cinco, os materiais e ferramentas que foram utilizados para a coleta e armazenamento de dados, destacando-se como principal ferramenta as visitas técnicas realizadas e as informações obtidas pelos pesquisadores. O capítulo sexto aborda o estudo de caso dos escorregamentos de encostas ocorridos em São Luiz do Paraitinga em janeiro/2010, após um período de cheias do rio Paraitinga. Por meio de visitas técnicas foram obtidas informações na prefeitura da cidade sobre os deslizamentos, sua magnitude e dimensão, e também discutido com a equipe do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo S/A), que esteve incumbida de levantar e fornecer informações técnicas sobre as ocorrências na cidade. No sétimo capítulo são relatadas as avaliações dos resultados obtidos nas visitas técnicas, e as soluções técnicas adotadas nos locais afetados pelos escorregamentos. No oitavo capítulo encontra-se a conclusão, que é realizada com base no conhecimento adquirido nas pesquisas e no estudo de caso que levou ao aprofundamento deste trabalho. No último capítulo, e não o menos importante, encontram-se as recomendações que visam demonstrar as soluções mais adequadas à cidade de São Luiz do Paraitinga.
22 22 2 DESLIZAMENTOS DE ENCOSTAS Os estudos e pesquisas sobre deslizamentos acumularam diversas bibliografias nacionais e internacionais. Estimam-se em milhares de mortos e dezenas de bilhões de dólares por ano de prejuízo, por tais motivos que se faz de suma importância a análise e o controle dos deslizamentos (AUGUSTO FILHO, 1995). Os deslizamentos são encontrados em sua maioria em terrenos cuja declividade é mais acentuada, e de modo geral ocorrem em encostas. Este processo pode ocorrer em seu estado natural ou pela interferência humana como, por exemplo, na retirada da vegetação que ajuda na infiltração das águas pluviais através do solo. 2.1 Histórico de escorregamento Relatos de escorregamentos de encostas de diversas proporções existem há muitos anos, como podem ser observados em registros técnicos, jornais etc., que afetaram casas, comunidades, estradas, cidades, e em muitos casos, ocasionando até mortes. Os estudos de estabilidade de taludes e encostas naturais são relatados há mais de anos em países como Japão e a China, e estas pesquisas são desenvolvidas por diversas áreas, tais como, Engenharia Civil, Geologia, Geografia, Mecânica dos solos, entre outras (AUGUSTO FILHO e VIRGÍLIO, 1998). O Brasil possui várias regiões serranas com encostas inclinadas, e por localizar-se em uma área tropical, apresenta características de região de clima quente e úmido. Tais características atribuem ao país terrenos com forte atuação do intemperismo sobre os maciços rochosos, que resultaram em espessas camadas de solos, que sob condições de chuvas intensas levam ao desenvolvimento de processos de escorregamentos de taludes (AUGUSTO FILHO e VIRGÍLIO, 1998). Há relatos de 1671, quando o Brasil ainda era Império, sobre ocorrências de deslizamentos de encostas no município de Salvador/BA. Os registros das últimas
23 23 décadas de alguns escorregamentos podem ser notados no Quadro 2.1 (AUGUSTO FILHO e VIRGÍLIO, 1998). A ocorrência freqüente de deslizamentos no Brasil e a conseqüente publicação de artigos técnicos sobre esses eventos colocaram em destaque internacional a grande evolução nos termos teóricos e práticos da geotecnia brasileira, assim como, pelas soluções tecnológicas dos problemas decorrentes dos processos de escorregamentos de encostas (AUGUSTO FILHO e VIRGÍLIO, 1998). LOCAL DATA PERDAS SOCIO-ECONÔMICAS Vale do Paraíba-RJ/MG Dez/ mortos, Destruição de Centenas de casas. Serra das Araras RJ Jan/ mortes, destruição de dezenas de casas, rodovias avariadas, destruição de uma usina hidroelétrica. Salvador - BA Abr/ mortos, milhares de desabrigados Petrópolis RJ Fev/ mortes, moradias interditadas, desabrigados. Contagem MG Mar/ mortes, destruição de dezenas de moradias, centenas de desabrigados. São Luiz do Paraitinga SP Jan/ morte, dezenas de desabrigados e varias moradias interditadas. Região Serrana RJ Jan/ mortos, 345 desaparecidos e milhares de desabrigados. Quadro 2.1: Principais acidentes de processos de escorregamentos ocorridos no Brasil. Fonte: Augusto Filho (1994), modificado. 2.2 Conceitos Básicos A demanda ocupacional vem aumentando a cada dia, fazendo com que a população com menor poder aquisitivo aproprie-se de áreas íngremes e com maior probabilidade de escorregamentos, fora do sistema de ocupação organizada contida nos planos diretores das cidades e, portanto, sofrem em períodos chuvosos com os deslizamentos, além de não serem atendidos pelas redes de infraestrutura. Os deslizamentos de encostas ocorrem não somente por fatores climáticos, mas também motivada pela ocupação inadequada, ainda que em terrenos regularizados. Esse tipo de ocupação geralmente deixa as áreas instáveis, sobrecarregadas, desprovidas de vegetação que pode proteger contra impactos diretos de gotas de
24 24 chuvas sobre os solos. Nos subitens que seguem procura-se descrever conceitos básicos que são utilizados no presente trabalho Movimento de massa Nas cidades sempre são encontradas encostas com declividades e formas muito diversificadas, que sofreram mudanças pela ocupação urbana, bem como, pelos processos de movimentação de massa e de erosão. O movimento de massa ou movimento coletivo de solos e rochas tem sido amplamente estudado por vários profissionais e pesquisadores, não apenas para saber suas causas e seus efeitos, mas também por uma visão econômica. As encostas naturais ou taludes são caracterizados como superfícies inclinadas de maciços terrosos, rochosos ou mistos, que são originados de processos geológicos e geomorfológicos, e podem sofrer modificações antrópicas, como corte, desmatamento e elevação de carga, que pode acarretar em movimentação de massa (AUGUSTO FILHO e VIRGÍLIO, 1998). Os movimentos de massa incidem em processos naturais, que atuam na dinâmica das vertentes e na evolução geomorfológica das regiões serranas. Nesse caso, com o crescimento desordenado da ocupação urbana, principalmente em regiões cuja declividade é acentuada e sem um plano preventivo de proteção para a população, quando ocorre à movimentação de massa esta tem caráter desastroso (TOMINAGA, SANTORO e AMARAL, 2009). O termo mais utilizado para movimento de massa é o deslizamento, que independe da velocidade do movimento do solo, volume, formas e demais características técnicas. Na década de 1980, foi proposto um sistema de classificação de movimento de massa gerando uma nomenclatura para este fenômeno (GUIDICINI e NIEBLE, 1984). Em todos os movimentos de solos, segundo Bloom (1988), as mudanças são constantes nas encostas, tendendo para um estado central de equilíbrio com os regimes atuantes para obter as configurações mais eficientes possíveis. No Quadro
25 25 2.2, encontram-se alguns tipos de movimentos de massa de solos e/ou rochas mais comuns em países com clima tropical, cuja classificação foi apresentada por Augusto Filho, no início da década de PROCESSOS CARACTERISTICAS DO MOVIMENTO, MATERIAL E GEOMETRIA Rastejo (Creep) Escorregamento (Slides) Quedas (Falls) Corridas (Flows) Vários planos de deslocamento (internos) Velocidades muito baixas (cm/ano) a baixas e decrescentes com a profundidade. Movimentos constantes, sazonais ou intermitentes. Solo, depósitos, rocha alterada/fraturada Geometria indefinida Aceleração do processo devido a chuvas intensas Poucos Planos de deslocamento (externos) Velocidade média (m/h) e alta (m/s) Pequenos a grandes volumes de material Geometria e matérias variáveis Planares solos poucos espessos, solos e rochas com um plano de fraqueza Circulares solos espessos homogêneos e rochas muito fraturadas Em cunha solos e rochas com dois planos de fraqueza Presentes em locais com escarpas rochosas Sem planos de deslocamento Movimento tipo queda livre ou em plano inclinado Velocidades muito altas (vários m/s) Material rochoso Pequenos a médios: lascas, placas, blocos etc. Rolamento de matacão Tombamento Muitas superfícies de deslocamento (internas e externas à massa em movimentação) Movimento semelhante ao de um líquido viscoso Desenvolvimento ao longo das drenagens Velocidades médias a altas Mobilização de solo, rocha, detritos e água Grandes volumes de material Extenso raio de alcance, mesmo em áreas planas Ocorrem geralmente quando o índice pluviométrico atinge de 6 a 10mm em 10 minutos. Quadro 2.2: Características dos principais movimentos de encostas na dinâmica ambiental brasileira. Fonte: Augusto Filho (1992) e Faiçal Massad (2003), modificado.
26 Rastejo O rastejo, também conhecido como creep, é definido por Infanti Jr. e Fornasari Filho (1998), como movimentos lentos e contínuos de massa de solo em um talude. É uma deformação de caráter plástico, sua geometria não é bem definida e não apresenta o desenvolvimento de uma superfície definida de ruptura. Esse movimento de massa de solo afeta horizontes superficiais de solo, horizontes de transição solo/rocha ou rochas alteradas e fraturadas em profundidades maiores. O processo de rastejo pode ser caracterizado por indícios indiretos, deslocamentos de muros e outras estruturas, e pequenos degraus em encostas como mostra a Figura 2.1. Figura 2.1: Movimento de massa de solo, denominado rastejo e seus indícios para reconhecimento de campo. Fonte: Bloom (1988) esquerda e UNESP (2011) direita. Há problemas sérios que podem ser ocasionados pelo rastejo, como danos em taludes e encostas próximos às obras civis, ou ainda em fundações de pontes, viadutos e estruturas prediais. O rastejo pode evoluir vindo a se tornar um escorregamento, que consiste em movimentos mais rápidos de massa de solo (INFANTI JR e FORNASARI FILHO, 1998).
27 Escorregamento Os escorregamentos são movimentos rápidos de solo ou rocha com pequena duração, e que geralmente tem massa bem definida quanto ao seu volume. O seu centro de gravidade desloca-se para baixo e para fora do talude, sendo este natural, de corte ou aterro (GUIDICINI e NIEBLE, 1984). O escorregamento ocorre com o avanço da velocidade que, segundo Terzaghi (1962), inicia-se quase do zero e passa pelo menos para 0,30 m/h, e decresce a seguir até um valor diminuto. Adicionalmente, o autor afirma que velocidades maiores também podem ser atingidas, chegando a alguns metros por segundo. Segundo Infanti Jr. e Fornasari Filho (1998), no escorregamento o processo de deformação apresenta um regime diferente do rastejo, pois ocorre pelo aumento de tensões atuantes, queda da resistência, ou ainda da combinação de ambas em um curto período, e estes fatores acabam levando os terrenos com taludes ou encostas naturais à ruptura por cisalhamento. De acordo com Guidicini e Nieble (1984), os fatores predominantes para a velocidade máxima do escorregamento estão diretamente ligados à inclinação da superfície, da natureza do terreno e a causa inicial da movimentação. Os súbitos movimentos ocorrem em terrenos condicionalmente homogêneos, que combinam coesão com atrito interno elevado e superfícies de escorregamentos mais inclinadas. A resistência ao cisalhamento promovida pelo movimento inicial decai entre 20% para areias pouco soltas e argilas moles de pequena sensibilidade, atingindo até 90% para areias saturadas muito soltas e argilas moles de grande sensibilidade. Ao término do escorregamento é eliminada a diferença entre forças resistentes e atuantes, assim o movimento passa a ter como predominante o caráter de rastejo, a menos que o escorregamento tenha sido tão brusco que altere completamente as propriedades físicas do material (GUIDICINI e NIEBLE, 1984). O escorregamento, quando levado em consideração a natureza do material e a geometria do deslizamento, pode ser dividido em três tipos: escorregamentos
28 28 rotacionais ou circulares, escorregamentos translacionais ou planares e escorregamentos em cunha. Escorregamentos Rotacionais ou Circulares Os escorregamentos rotacionais são extensamente estudados pela mecânica dos solos, e suas principais teorias embasam-se na separação de um volume de massa do terreno que é delimitada de um lado pelo talude e do outro pela superfície contínua de ruptura, efetuando então a análise da estabilidade. Este tipo de escorregamento pode ser notado pela forma e posição da ruptura, que são influenciados por distribuição de pressões neutras e pelas variações de resistência ao cisalhamento dentro da massa do terreno (GUIDICINI e NIEBLE, 1984). Tominaga (2009), afirma que escorregamentos rotacionais ou circulares (Figura 2.2) são caracterizados por superfícies de ruptura curva ao longo do talude, no qual se verifica o movimento rotacional do maciço de solo. Tal movimento está ligado geralmente aos solos espessos e homogêneos, e sua movimentação muitas vezes é iniciada por cortes na base deste material, que são realizados pela necessidade de construir estradas ou edificações, ou ainda em decorrência de fenômenos de erosão fluvial que promove o corte na base da vertente. Figura 2.2: Esquema e foto de escorregamento rotacional. Fonte: UNESP (2011).
29 29 Escorregamentos Translacionais ou Planares O movimento de massa de solo mais freqüente é o escorregamento translacional que também é conhecido como escorregamento planar (Figura 2.3). As superfícies de ruptura são formadas pelas descontinuidades mecânicas dos solos e rochas, estruturas geológicas, geomorfológicos ou pedológicos, ou ainda um conjunto dessas situações (INFANTI JR e FORNASARI FILHO, 1998). Segundo Tominaga (2009), os escorregamentos translacionais (Figura 2.3) se caracterizam por serem rasos, quase sempre com plano de ruptura variando entre 0,5m a 5m de profundidade e com maiores comprimentos, os materiais transportados por este tipo de escorregamento podem ser compostos por solo, rocha ou solo e rocha. Este tipo de escorregamento geralmente ocorre durante ou após períodos de chuvas intensas. Com o aumento rápido da umidade, a ação da água neste movimento é superficial e as rupturas ocorrem em um curto espaço de tempo. Figura 2.3: Esquema escorregamento planar ou translacional de solo. Fonte: UNESP (2011). Escorregamentos em Cunha Os escorregamentos em cunha são encontrados em regiões onde apresentam relevo fortemente controlado por estruturas geológicas, nos quais possuem duas estruturas planares que é desfavorável à estabilidade, e condiciona o deslocamento de um prisma ao longo do eixo destes planos. Este tipo de escorregamento em cunha é comum em taludes de corte ou em encostas que sofrem algum tipo de
30 30 alteração natural ou antrópico. Na Figura 2.4 pode-se notar como ocorre o deslizamento em cunha (INFANTI JR e FORNASARI FILHO, 1998; TOMINAGA, 2009). Figura 2.4: Esquema de escorregamento em cunha. Fonte: UNESP (2011) Movimentos de blocos rochosos De acordo com Infanti Jr. e Fornasari Filho (1998), os movimentos de blocos rochosos podem ser divididos em quatro tipos de processos, que se movem em decorrência da ação da gravidade, como: Queda: este movimento envolve blocos rochosos de diferentes volumes e graus de alteração, que se soltam dos taludes ou encostas íngremes e deslocam-se em movimentos do tipo queda livre (Figura 2.8). F i g u r a
31 31 2.5: Esquema de Queda de Blocos. Fonte: UNESP (2011). Tombamento: condicionado pela presença de estruturas geológicas no maciço rochoso com alto grau de inclinação e desfavoráveis à estabilidade, este movimento consiste na rotação dos blocos rochosos que se desprendem do maciço (Figura 2.8). Figura 2.6: Esquema de Tombamento e Tombamento de camadas de rocha com flexão. Fonte: UNESP (2011) e Kanji (2004). Rolamento de matacões: corresponde ao movimento de blocos rochosos ao longo de superfícies inclinadas. Esses blocos, geralmente encontram-se parcialmente imersos em matriz terrosa, destacando-se dos taludes e encostas por perda de apoio (Figura 2.7).
32 32 Figura 2.7: Esquema de Rolamento de Blocos e área com alta potencialidade de ocorrência de rolamentos de blocos. Fonte: UNESP (2011). Desplacamento: consiste no desprendimento de lascas ou placas de rocha que se formam a partir de estruturas geológicas, devido às variações térmicas, ou por alívio de tensão do maciço. O desprendimento pode se apresentar em queda livre ou por deslizamento ao longo de uma superfície inclinada (Figura 2.8). Figura 2.8: Esquema de Desplacamento. Fonte: UNESP (2011) Corridas de massa O movimento de massa do tipo corrida caracteriza-se pela forma rápida de escoamento de caráter hidrodinâmico, que na presença de grande quantidade de água, perde o atrito interno das partículas de solo, que ocorre após destruição de sua estrutura interna. Por ocorrer de forma gravitacional e em grandes volumes, tem caráter drástico e pode atingir grandes distâncias com extrema rapidez, mesmo em áreas com mínima declividade (INFANTI JR. e FORNASARI FILHO, 1998; TOMINAGA, 2009). Infanti Jr. e Fornasari Filho (1998), afirmam que podem ocorrer três diferentes tipos de corridas de massa, e estas denominações estão interligadas diretamente com o
33 33 tipo do material mobilizado que são caracterizados por sua textura, conteúdo e volume de água, estes são: Corrida de lama: também conhecida como Mud Flow, consiste no movimento de fluxo de solo com um alto teor de água. Corrida de terra: com um menor teor de água seu material predominante é o solo, este movimento também é conhecido como Earth Flow. Corrida de detritos: conhecido como Debris Flow este consiste em um volume de material mais grosseiro, que inclui solos, fragmentos e blocos de rochas de vários tamanhos (Figura 2.9) Erosão Figura 2.9: Esquema de corrida detrítica, Petropolis (RJ). Fonte: UNESP (2011). As erosões, em sua maioria, ocorrem nas superfícies da terra (SANTORO, 1991 e 2000), ocasionados por ações naturais e combinadas com a ação da água, do vento, do gelo ou de organismos (plantas e animais) (IPT, 1986). No Brasil por ser um país de clima tropical, onde as camadas de solos são espessas, há várias ocorrências de erosões que são causadas principalmente pela ação das chuvas quando atingem altos índices pluviométricos, e podem ser notadas
34 34 com maior freqüência nas estações de primavera e verão. As cicatrizes nos terrenos são mais evidentes em áreas com solos suscetíveis à erosão, como solos essencialmente arenosos. Os processos erosivos são mais intensos em áreas desmatadas e desprotegidas das coberturas vegetais, acelerando a ação da chuva na superfície do solo (SANTORO, 1991 e 2000) Erosão pela água As erosões podem ser caracterizadas de acordo com que ocorre com o escoamento superficial das águas de chuvas por dois fatores: escoamento difuso e o concentrado. A erosão laminar ou em lençol é um escoamento difuso, ocorre por meio das águas de chuva, enquanto a erosão linear, que por sua vez é um escoamento concentrado, acontece quando há um grande volume de escoamento superficial ocasionando assim no terreno desprotegido de vegetação o fenômeno de sulcos e ravinas, como mostra o Quadro 2.3 (SANTORO, 2009). Segundo o mencionado autor, as erosões podem ser causadas não somente pelas águas das chuvas de modo superficial, como também por meios subterrâneos, incluindo o lençol freático. Nesses casos, o resultado mais comum do processo erosivo é conhecido por boçoroca ou vossoroca. Pode-se ocorrer também o fenômeno de piping, que é a erosão interna do maciço terroso, cujo estágio final pode ser o surgimento de uma grande boçoroca. Esse fenômeno se desenvolve a partir da remoção paulatina de partículas do interior do solo, formando vazios que provocam colapsos do terreno. A boçoroca devido à ação das águas subsuperficiais, pode se constituir em problema de grandes proporções chegando a ser destrutivo, danificando redes de infraestrutura, moradias, perda de solos agriculturáveis etc. (SALOMÃO e IWASA, 1995 apud SANTORO, 2009).
35 35 Erosão laminar Acontece quando a água escoa uniformemente pela superfície do terreno, transportando as partículas de solo, sem formar canais definidos. Apesar de ser uma forma mais amena de erosão, é responsável por grandes prejuízos às terras agrícolas e pelo fornecimento de grande quantidade de sedimentos que assoreiam rios, lagos e represas. A Figura 2.10 ilustra esse tipo de erosão. É aquela causada pela concentração do escoamento superficial e de fluxos d água em forma de filetes. Sua evolução dá origem a três tipos diferentes de erosão: Sulco É um tipo de erosão no qual o fluxo d água ao atingir maior volume transporta maior quantidade de partículas, formando incisões na superfície de até 0,5 m de profundidade e perpendiculares às curvas de nível (Figura 2.11); Erosão linear Ravinas São formas erosivas lineares com profundidade maior que 0,5 m, neste caso as águas do escoamento superficial escavam o solo até seus horizontes inferiores; possuem forma retilínea, alongada e estreita (Figura 2.12); Boçoroca É a forma mais complexa de erosão linear, neste caso ocorre o aprofundamento da Erosão até atingir o nível freático que aflora no fundo do canal. Há, então, ação combinada das águas do escoamento superficial e subterrâneo, o que condiciona uma evolução da erosão lateral e longitudinalmente (Figuras 2.13). Quadro 2.3: Tipos de erosões: laminar e linear. Fonte: (Proin/CAPES e UNESP/IGCE, 1999), apud Santoro, 2009.
36 36 Figura 2.10: Erosão laminar em solo arenoso. Fonte: Weill e Pires Neto, 2007 apud Santoro, Figura 2.11: Erosão em sulco em área de agicultura. Fonte: UNESP, Figura 2.12: Erosão do tipo Ravina. Fonte: UNESP, Figura 2.13: Erosão do tipo Boçoroca em área urbana. Fonte: UNESP, 2011.
37 37 O desenvolvimento de uma boçoroca pode estar associado ou não a uma rede de infraestrutura, como o de água potável, esgoto, pluvial etc., que em caso de vazamento pode acelerar a instalação da erosão. Algumas boçorocas se desenvolvem a partir do vazamento de água na rede de infraestrutura, que promove a erosão interna do maciço terroso (piping) e associado ao lençol freático pode resultar em gigantesca boçoroca. A Figura 2.14 mostra esquematicamente a evolução de boçorocas em relação à rede hidrográfica. Figura 2.14: Modelo de evolução de boçorocas. Fonte: Oliveira (1989), apud Santoro (2009) modificado. Solapamento O solapamento de margens ocorre na beira dos rios devido a processos naturais que estão associados há ação do clima e temperatura, porém também estão coligados em áreas urbanizadas pela intervenção humana (Figura 2.15). Figura 2.15: Solapamento devido à intervenção humana e natural. Fonte: Defesa Civil Cantagalo, 2011 (direita) e Comitê Itajaí, 2011 (esquerda).
38 38 Em épocas de grandes chuvas estes processos de solapamento nas margens dos rios aceleram, devido à grande quantidade de água em contato com as margens dos rios e córregos que não possuem proteções, como por exemplo, a vegetação. O solapamento é considerado um tipo de erosão causado por águas de chuvas ou do próprio rio, onde o mesmo pode ocasionar em um escorregamento devido à perda de sustentação no pé do talude. A velocidade das águas dos rios também influencia no volume de material solapado, onde são arrastados ao longo dos rios gerando assim um acumulo de resíduos, nomeado assoreamento. Nas margens dos rios são feitas algumas obras para minimizar o grau de solapamento que geralmente propõem discipliná-los e uniformizá-los, onde essas obras podem ser observadas como: corte e aterro, muros de gabião, proteção vegetal entre outros Fatores condicionantes para erosão Os fatores que acarretam a erosão podem ser analisados dentro dos seguintes fenômenos naturais, como: chuva, cobertura vegetal, relevo e tipo de solo (SANTORO, 1991 e 2000). Chuvas Nas erosões, em sua maioria, observa-se a presença de água no solo. Estudos realizados mostram que, nos primeiros minutos de precipitação, as chuvas contribuem com o processo erosivo, desagregando o solo com o impacto da gota sobre o terreno que se encontra desprotegido e sem vegetação. A quantidade de material removido pode variar de acordo com a declividade do terreno, característica do solo e da intensidade da chuva (SANTORO, 1991).
39 39 Chuvas x Escorregamentos A chuva é considerada como principal fator nos acontecimentos relacionados aos escorregamentos. A relação entre chuva e escorregamentos são comparações antigas observadas desde a década de 60 (VARGAS e PINCHLER, 1957 apud TATIZANA, OGURA e CERRI, 1988). Com base nos levantamentos realizados da correlação entre chuvas e escorregamentos, desenvolvidos por TATIZANA, et al. (1987 a, b) na cidade de Cubatão, pode-se observar que os índices pluviométricos críticos variam de 80 a 120 mm de chuvas acumulados em 3,5 dias, como mostra a Figura 2.16, dependendo das condições naturais e de ocupação de cada cidade. A partir dos estudos realizados em Cubatão (Quadro 2.4) foram considerados os seguintes índices segundo histórico de acidentes, para outras localidades com maiores ocorrências de deslizamentos. Quadro 2.4: Acúmulo de chuva. Fonte: ABGE (1987).
40 40 Figura 2.16: Esquema de chuvas x escorregamentos. Fonte: CIRAM (2011). Cobertura Vegetal A cobertura vegetal é a defesa natural do terreno (BERTONI e LOMBARDI NETO, 1990), e pode-se destacar da seguinte forma: Proteção do solo contra o impacto causado pelas gotas das chuvas; Dispersão e interceptação das gotas d água antes que esta atinja o solo; Ação das raízes das plantas, formando poros e canais que aumentam a infiltração da água; Ação da matéria orgânica que incorporada ao solo melhorando sua estrutura e aumentando sua capacidade de retenção de água; Diminuição da energia do escoamento superficial devido ao atrito na superfície.