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Capítulo 8

TALUDES

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1. Tipos de taludes

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Um talude é uma superfície de terreno exposta que faz um dado ângulo α com a horizontal.

Taludes naturais

Taludes de escavação

Taludes de aterro

α

Pode haver fenómenos de instabilidade associados a deslocação do solo para a base do talude (ravinamentos, derrocadas, deslizamentos de terras, etc)

Tipos de taludes:

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2. Tipos de instabilidade de taludes

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A profundidade da superfície de rotura e a velocidade de deslizamento permitem classificar o tipo de escorregamento:

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Extremamente lento v ≤ 0,06 m/ano

Muito Lento 0,06 m/ano < v ≤ 1,5 m/ano

Lento 1,5 m/ano < v ≤ 1,5 m/mêsFluimento

Moderado 1,5 m/mês < v ≤ 1,5 m/dia

Rápido 1,5 m/dia < v ≤ 0,3 m/minEscorregamento

Muito rápido 0,3 m/min < v ≤ 3 m/s

Extremamente rápido v > 3 m/sDesmoronamentoVelocidade

SD ≥ 20,0 mMuito Profundos

5,0 ≤ SD < 20,0 mProfundos

1,5 ≤ SD < 5,0 mPouco profundos

SD < 1,5 mSuperficiaisProfundidade dasuperfície dedeslizamento

Causas de instabilidade de taludes:

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Efeitos do congelamento da água no terreno e consequente aumento do seu volume

Diminuição da resistência dos terrenos

Aumento das tensões de origem tectónica.

Aumento das pressões intersticiais, com a consequente redução daresistência ao corte.

Causasinternas

Liquefacção do solo.

Erosão interna, provocada pela circulação de água no interior do talude.

Rebaixamento rápido do nível das águas exteriores.Causasintermédias

Efeito da vegetação do talude que constitui uma sobrecarga e que pode causarperda de resistência quando se dá o apodrecimento das raízes.

Erosão superficial

Abalos sísmicos ou vibrações induzidas nos terrenos.

Variação sazonal da temperatura e humidade, podendo conduzir à aberturade fendas superficiais de retracção no solo, que favorecem a infiltração deágua nos terrenos.

Aplicação de sobrecargas no talude, em particular na sua parte superior.

Aumento da altura do talude, através da escavação no pé ou da construçãode um aterro no topo

Aumento da inclinação dos taludes, por escavação ou por erosão provocada pela águaou pelo vento.

Causasexternas

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Taludes infinitos

α

Taludes circulares

α

A geologia (estratificação), a presença de água, fenómenos de erosão e as acções exteriores podem ser responsáveis pela instabilidade de taludes.

Superfície de rotura plana

Superfície de rotura circular

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Casos considerados no estudo da instabilidade de taludes:

Para os dois tipos de taludes, a análise de estabilidade considera as equações de equilíbrio estático admitindo a plastificação do solo acima da superfície de deslizamento.

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A escolha entre condições drenadas (análise em tensões efectivas) e não drenadas (análise em tensões totais) depende de ser ou não necessário considerar pressões intersticiais na superfície de rotura.

Nesta superfície mobiliza-se a totalidade da resistência ao corte, seja a análise feita em condições drenadas como não drenadas.

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Independentemente da geometria da superfície de deslizamento, só há estabilidade quando a acção S (peso e sobrecargas) for inferior à resistência R mobilizada na superfíce de rotura idealizada.

S<R

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Para o cálculo das acções S considera-se o peso da massa de solo em rotura e das sobrecargas que têm efeito desfavorável.

Para o cálculo da resistência R considera-se que se está a mobilizar a tensão de rotura dada pela envolvente de rotura na totalidade da superfície de deslizamento.

Em dimensionamento de taludes considera-se um Factor de segurança FS (em taludes, FS=1,5):

SR

> FS

Consideram-se taludes infinitos sempre que a superfície de deslizamento é plana.

S – Acção instabilizadora

R – Resistência mobilizada

Forças actuantes numa fatia de largura B apenas devido à acção do peso W:

W

R

Nβ

N=W cosβ

R=N tanφ’=Fa

S=Wsinβ

Hip: solo puramente friccional

a) Taludes infinitos

β

S

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Apenas devido à acção do peso, e para solos puramente friccionais, através do equilíbrio de forças numa fatia de talude chega-se à relação

tanβ < tanφ’

Forças actuantes na base de uma fatia de talude:

W

R

Nβ

N=W cosβ

R=N tanφ’=Fa

S=Wsinβ

Hip: solo puramente friccional

β

S

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h

Caso genérico para condições drenadas:

Caso genérico para condições não drenadas:

S = γh sinβ cosβR = c’ + σ’n tanφ’ = c’+ γh cos2β tanφ’

S = γh sinβ cosβR = Cu

Consideram-se taludes circulares sempre que a superfície de deslizamento é finita.

A geometria circular da superfície de deslizamento tem geometria semelhante à observada em solos aproximadamente homogéneos.

Há várias abordagens possíveis para o cálculo de estabilidade e que dependem de se considerar condições drenadas ou não drenadas.

A análise mais simples é feita em condições não drenadas, para solos puramente coesivos.

b) Taludes circulares

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• Talude homogéneo em solo puramente coesivo

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RCuLMADest

=

rinstWbM =O

W

A B

C D

R

Cu

br

Este método é o mais simples. A dificuldade reside na identificação da superfície de rotura mais desfavorável.

• Método das fatias

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Este é um dos vários métodos existentes para analisar a estabilidade de taludes em solos friccionais (análise em condições drenadas).

Consiste em dividir em fatias a massa de solo limitada inferiormente pela superfície de rotura circular e resolver as equações de equilíbrio entre as várias fatias.

Os vários métdos (Fellenius, Bishop, Bisho modificado, etc) diferem essencialmente na forma em como se consideram as forças no contacto entre as fatias.

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3. Verificação da segurança

A forma mais simples de verificar a segurança éconsiderar que a relação entre as acções (S) e a resistência mobilizada no terreno (R) verifica uma margem de segurança dada por um factor de segurança (FS).

S

R> FS =1.5 No caso de taludes infinitos, S e R são forças

ou tensões a actuar na base da fatia.

No caso de taludes circulares, S e R são os momentos provocados pelas forças actuantes na massa instável de solo.

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4. Estabilização de taludes

É necessário proceder à estabilização de taludes para aumentar a segurança nestes taludes.

Há vários métodos para aumentar a segurança de taludes:

• Alteração da geometria

• Introdução de sobrecargas na base

• Introdução de sistemas de drenagem (cortinas, trincheiras, esporões, ...)

• Pregagens

• Construção de estruturas de suporte (muros de betão, estacas, cortinas ancoradas, ...)

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