Estudo da influência da infiltração de águas pluviais na estabilidade de um talude de solo residual

Abstract

Taludes de solo e/ou rocha existem naturalmente, ou são construídos pelo homem em escavações (taludes de corte) ou aterro. Em países tropicais, como o Brasil, muitos taludes encontram-se em parte ou totalmente com os solos na zona vadosa. Nestes casos, ocorrem forças de sucção que aumentam a resistência dos materiais que compõem o talude. Quando acontece uma precipitação sobre o talude, parte das águas pluviais infiltra e, à medida que as camadas de solo vão sendo saturadas, as forças de sucção diminuem o que, eventualmente, pode ocasionar a ruptura do talude. Neste trabalho discute-se o efeito da infiltração das águas pluviais na variação dos fatores de segurança de um talude de solo residual de gnaisse localizado no campus da Universidade Federal de Viçosa (UFV), ao lado de outro talude onde houve um significativo escorregamento em dezembro de 2011. São apresentados resultados de ensaios de laboratório caracterização, cisalhamento direto, curva de retenção de água e permeabilidade saturada em amostras deformadas e indeformadas dos solos identificados no talude por meio de sondagem à percussão. Em seguida, descreve-se a variação da umidade volumétrica, da sucção e do fator de segurança do talude ao longo do ano de 2011, considerando os dados climáticos medidos na estação meteorológica da UFV precipitação, temperatura, velocidade e direção dos ventos. O balanço hídrico e a infiltração de água no talude foram feitos com o auxílio do programa VADOSE/W e a análise diária de estabilidade feita com o programa SLOPE/W da GeoStudio. As análises mostraram que em períodos chuvosos o valor do fator de segurança diminui, tendo obtido o menor valor de 1,545, em dezembro, o que justifica numericamente a estabilidade observada em campo. Em períodos secos o valor tende a aumentar, porém em taxas menores quando comparados com a diminuição ocorrida em períodos chuvosos. Ao analisar a sucção e o fator de segurança conjuntamente ao longo do ano, observou-se que comportamento similar para as duas variáveis, ou seja, assim como descrito na literatura, quando a sucção diminuiu a resistência do talude também diminui, o que diminuiu o valor do fator de segurança.

Slopes of soil and/or rock exist naturally or are manmade in excavations (cut slopes) or landfills. When precipitation occurs on the slope, part of the rainwater infiltrates and, as the ground layers are being saturated, the suction forces decrease, eventually leading to the slope failure. This paper discusses the effect of infiltration of rainwater on the variation of safety factor values of a slope made of gneiss residual soil located at the Federal University of Viçosa (UFV) campus, next to another slope that failed in December, 2011. Results of laboratory tests - characterization, direct shear, water retention curve, and saturated permeability - in disturbed and undisturbed soil samples of the different soils existing in the slope and identified by standard penetration tests (SPT), are presented. Following, The variation of water content and suction in the slope are calculated, together with the safety factor along the year 2011, considering the climatic data measured at the UFV weather station - precipitation, temperature, speed and direction of winds. The infiltration of water in the slope was calculated using the commercial program VADOSE / W and the daily stability analyzes by the program SLOPE/W both from GeoStudio. The analyses showed that during rainy periods the value of the safety factor decreases, the lowest value being 1,545, in December. In dry periods, the safety factor tends to increase, but with lower rates compared to the decrease occurred during rainy periods. By analyzing the suction and the safety factor together throughout the year, it was observed that the behavior of the two variables is similar, ie, as described in the literature, when suction decreases, resistance also decreases, and the safety factor diminished.