conceito de estabilidade de taludes
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Conceitos sobre Estabilidade de Taludes
Fernando A. M. MarinhoEscola Politécnica da USP
2010
Conceitos Básicos
U.S. Department of the Interior USGSFact Sheet 2004-3072
Mecanismos de ruptura
U.S. Department of the Interior USGSFact Sheet 2004-3072
Mecanismos de ruptura causados pela água
Winter, Macgregor & Shackman (2005)
Deterioração do F.S. ao Longo de uma Encosta
Winter, Macgregor & Shackman (2005)
http://www.geonet.org.nz/landslide/glossary.html
Classificação dos Escorregamentos
Classificação dos Escorregamentos
http://pubs.usgs.gov/fs/2004/3072/fs-2004-3072.html
Creep ou RastejoCreep ou Rastejo
EscorregamentosEscorregamentos
corte no pé do talude
aterro
• Alteração da geometria
• colocação de sobrecarga
• infiltração de água
• desmatamento e poluição ambiental
α1
α2
α2 > α1
mudança de inclinação
Análise de Estabilidade de Taludes
Duncan & Wright (2005)
Resistência ao Cisalhamento
Duncan & Wright (2005)
Envoltória de Resistência
Duncan & Wright (2005)
Orientação da Tensões na Ruptura
Sucção
Wood (2009)Efeito da Sucção na Resistência
τ
sFS =
Fator de Segurança
Resistência ao cisalhamento disponível
Resistência ao cisalhamento de equilíbrio
1FS s se =⇒=τ
''' tan
FS
c
FS
s φστ
+==
'' tan)(tan
FS
sucçãoc
FS
s bφφστ
++==
O Fator de Segurança representa a posição de um
determinado sistema em relação as cargas aplicadas a ele
Fator de Segurança
“Calling the final factor the cause is like calling the match that lit
the fuse that detonated the dynamite that destroyed the building
the cause of the disaster”
Sowers (1979).
Popescu (2002)
Desenvolvimento do Fator de Segurança de um Talude
“Calling the final factor the cause is like calling the
match that lit the fuse that detonated the dynamite that destroyed the building the cause of the disaster”
Sowers (1979).
Desenvolvimento do Fator de Segurança de um Talude já próximo da ruptura
circular (Bishop)
planar
Talude “Infinito”
Talude “Infinito”
β
β
cosWN
WsenS
=
=
βγ coslzW =
βγ
ββγ2cos
cos
lzN
senlzS
=
=
Forças Tensão
βγσ
ββγτ2cos
cos
z
senz
=
=
1*l÷
ββγ
φβγ
senz
zcFS
cos
tancos2+=
Duncan & Wright (2005)
ββγ
φβγ
senz
zcFS
cos
tancos2+=
Em termos de tensão efetiva a expressão é:
ββγ
φβγ
senz
uzcFS
cos
tan)cos( '2' −+=
Em um solo arenoso (sem coesão):
β
φ
tan
tan '
=FS
α
φ
α−+
α=
tg
'tg
cos
B1
2sen
N2F
2
_
H
'cN
γ=
H
uB_
γ=
Número de Estabilidade de Taylor
Parâmetro de Pressão Neutra
α
φ
αγ tg
tg
Hsen
cSF
''
2
2.. +=
o
3
25'
kPa40'c
m/kN20
=φ
=
=γ
PosiPosiçção da Linha Crão da Linha Crííticatica
αγ=σ
ααγ=τ
2n cosH
cossenH
2m1m
2mo
3
30'
kPa10'c
m/kN20
=φ
=
=γ
o
3
30'
kPa0'c
m/kN20
=φ
=
=γ
o
3
35'
kPa5'c
m/kN20
=φ
=
=γ
1
2
3
0 10 20 30 40 50 60
σ, τ,σ, τ,σ, τ,σ, τ, s (kPa)
0
1
2
3
4
5
Pro
fun
did
ad
e (
m)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
Fator de Segurança
ττττ
s
F
σσσσn
Fmin
subsolo heterogêneo
Casos EspeciaisCasos EspeciaisTalude secoSolo não coesivo
αH
α
α
φ=
tg
'tgF
0B0u_
=⇒=
α
φ
α−+
α=
tg
'tg
cos
B1
2sen
N2F
2
_
Casos EspeciaisCasos EspeciaisFluxo paralelo ao taludeSolo não coesivo
αγ
γ=
αγ=
2w_
2w
cosB
cosHu
α
φ
γ
γ−=
tg
'tg]1[F w
Aw
u
γα
φ
α−+
α=
tg
'tg
cos
B1
2sen
N2F
2
_
αH
α αcosH
maciço impermeável
Casos EspeciaisCasos EspeciaisFluxo vertical - talude drenadoSolo não coesivo
0B
0u
_
=
=
α
φ=
tg
'tgF
α
φ
α−+
α=
tg
'tg
cos
B1
2sen
N2F
2
_
αH
α αcosH
maciço permeável
Casos EspeciaisCasos EspeciaisFluxo horizontal - talude drenadoSolo não coesivo
γ
γ=
γ=
w_
w
B
Hu
α
φ=
2tg
'tgF
α
φ
α−+
α=
tg
'tg
cos
B1
2sen
N2F
2
_
αH
α αcosH
maciço permeável
Wa
clrFS =
Superfície circular (φ = 0):
Duncan & Wright (2005)
Superfície Circular e o Método “Sueco” (φφφφ = 0)
Wa
lcrFS
ii∑ ∆=
)(
Superfície circular (φ = 0 e c variável):
Duncan & Wright (2005)
Superfície CircularMétodo “Sueco” (φφφφ = 0) com segmentos
∑= iid aWM
Método das Lamelas (Geral)
Duncan & Wright (2005)
ii rsena α= ∑= id WsenrM α
Momento Atuante
∑= ir SrM ∑ ∆= iir lrM τ ∑∆
=FS
lSrM ii
r
Momento Resistente
∑∑
∑∑ ∆+
=∆
==α
φσ
α Wsen
lc
senW
lS
M
MFS
ii
ii
d
r)tan()(
Método das Lamelas (Geral)
Método de Fellenius
Duncan & Wright (2005)
∑∑ +∆
=α
φα
Wsen
WlcFS
)tancos(
l
W
∆=
ασ
cos
∑∑ ∆−+∆
=α
φα
Wsen
luWlcFS
)]tan)cos([( ''
Tensões Efetivas
Método de Bishop Simplificado
∑
∑
+
∆−+∆
=α
φαα
φαα
Wsen
FSsen
luWlc
FS/)tan(cos
)tan)cos(cos('
''
Tensões Efetivas
Duncan & Wright (2005)
Lambe & Whitman (1969)
F.S. = 1,30
Duncan & Wright (2005)
∑
∑
+
∆−+∆
=α
φαα
φαα
Wsen
FSsen
luWlc
FS/)tan(cos
)tan)cos(cos('
''
Retro-Análise
Estabilização e Reparos
Principais Medidas Mitigadoras
1.Drenagem2.Abatimento do Talude
3.Estruturas de Contenção4.Reforço Interno
Rupturas Típicas em Taludes Acima e Abaixo de Estradas.
Como atuar na reconstrução?
Medidas de Remediação
Modificação da Geometria do Talude
Drenagem
Estruturas de Contenção
Reforço Interno do Talude
• Remover material da área que induz a ruptura• Adicionar material na área que fornece estabilidade• Reduzir o ângulo do talude
• Drenagem superficial.• Trincheiras preenchidas com material drenante.• Poços verticais auto-drenantes ou com
bombeamento. • Drenos sub-horizontais.
• Muros de gravidade• Crib-wall• Gabião• Estacas• Aterros reforçados• Redes de contenção
• Tirantes• Solo grampeado• Colunas de solo/cimento
GeoRio (2000)
Drenagem Superficial
“Crib Wall”
Contenção, Drenagem e Proteção Superficial
Muro de Gravidade
Retaludamento com controle de erosão e drenagem
http://www.terrasolenvironment.ca/erosion/bioengineering.html
Tirantes
H.B Fleming
Pranchas Metálicas
Proteção provisória
Superfície de Talude com boa manutenção
Superfície de Talude sem manutenção
http://hkss.cedd.gov.hk/hkss/eng/slope_main/layman/2_1.htm
“Our chances for prediction of the stability of a natural slope are perhaps best if the area under study is an old slide zone which has been studied previously and may be reactivated by some human operations such as excavating into the toe of the slope.”
Peck (1967)