Massad (2003) define em seu livro: “... uma obra de terra pode ser entendida como uma estrutura construída com solo ou blocos de rocha, isto é, na qual o solo e a rocha são os materiais de construção. As obras de terra podem ser as barragens de terra e de enrocamento, compactação de aterros, aterros sobre solos moles e tratamento de fundações de barragem.

Taludes

Os taludes ou encostas naturais são superfícies inclinadas de maciços terrosos, rochosos ou mistos (solo e rochas). Os taludes podem ser Naturais ou Artificiais.

  • Taludes Naturais

Possuem estrutura particular e estão intimamente ligados ao histórico de tensões sofridas: erosão, tectonismo, intemperismo etc. Vários fatores atuam isoladamente ou conjuntamente durante o processo de formação de um talude natural:

Fatores Geológicos:

    • litologia (constituintes);
    • estruturação (dobras, falhas) e
    • geomofologia (tendência evolutiva dos relevos).

Fatores Ambientais:

    • clima;
    • topografia e
    • vegetação.
  • Taludes Artificiais

Refere-se ao declive de aterros construídos a partir de materiais de diferentes granulometrias e origens, incluindo rejeitos industriais, urbanos ou de mineração e aos taludes originados de escavações diversas.

  • Estabilidade de Taludes

Quando a superfície de um terreno não é horizontal existe uma componente da força da gravidade que tende a mover o solo para baixo. Ao movimento de massa de terra nestas circunstâncias dá-se o nome de escorregamento ou escorregamento de taludes. Os escorregamentos podem ocorrer de maneira lenta, com o sem provocação aparente. São geralmente causadas por escavações, acréscimos de carga sobre taludes existentes, liquefações do solo provocadas por esforços dinâmicos etc. A ação da água tem sido uma das maiores responsáveis na ocorrência de muitos escorregamentos de taludes. Ao infiltrar em um maciço de terra pode produzir os seguintes efeitos, favoráveis ao escorregamento:

    • Introdução de uma força de percolação, no sentido do escorregamento;
    • Perda de resistência do solo por encharcamento;
    • Aumento do peso específico do solo e, portanto da componente da força da gravidade que atua na direção do escorregamento;
    • Diminuição da resistência efetiva do solo pelo desenvolvimento de pressões neutras.

Além disso, quando a água escoa sobre taludes, pode adquirir velocidade suficiente para provocar erosões, que iniciando no pé do talude podem assumir proporções tais que provoquem a instabilidade de grandes massas.

De modo geral os escorregamentos podem ser provocados por aumento das forças atuantes e/ou diminuição da resistência ao cisalhamento do solo. Para analisar a estabilidade de um talude o engenheiro precisa comparar as tensões cisalhantes e a resistência ao cisalhamento ao longo de uma superfície potencial de escorregamento.

 

Barragens de Terra e Enrocamento

A construção de barragens é tão antiga quanto à história do homem e há registros da construção em praticamente todas as culturas. Embora tanto o número como a altura das barragens tenha crescido significativamente no século XX, a prática de construir barramentos em rios, com objetivo de reservar água para consumo, para irrigação, e mesmo para mover rodas d’águas, foi uma constante na história da humanidade. Sua função está no represamento de água com a finalidade de geração de energia elétrica, abastecimento de água, navegação, controle de enchentes, recreação, contenção de rejeitos etc.

Em uma barragem atuam-se esforços do tipo: peso próprio, empuxo e peso da água, subpressão, ação do vento, abalos sísmicos etc.

É preciso ter em mente que a construção de uma barragem é custosa, demorada e envolve essencialmente um bom arranjo logístico do local para que o cronograma possa ser seguido. A instalação do canteiro com vila operária, depósitos de materiais e equipamentos, fontes de energia e água, bota-fora, usinas de concreto e britagem etc.

Na construção de uma barragem trabalha-se procedimentos de campo muito primitivos (ex: escavação em rochas) e também com materiais de construção do tipo: solo, areia e brita; cujas não se alteram no decorrer dos anos. Quando se utilizam estes materiais, o engenheiro tem que tirar o máximo proveito de suas propriedades para sua aplicação adequada na obra.

A fundação de uma barragem é outro aspecto importante e deve ser investigado com muita minúcia por como se diz “é o alicerce da obra”.

As barragens de médio e grande porte requerem estudos minuciosos da geologia e da geotecnia, mesmo com todo cuidado estas obras ainda apresentam algum risco, como toda obra de engenharia, mas isso se torna mais sério quando se trata de barragens.

As barragens devem ser “estaques” e têm que ser estáveis quando sujeitas as várias solicitações durante sua construção e funcionamento. Uma barragem deve ter as seguintes características, quanto ao comportamento geotécnico: resistência, incompressível, ausência de contração quando seca, plasticidade, aderência, mínimo de rastejo, mínimo de permeabilidade e de erodibilidade.

  • Tipos de Fundamentais Barragens
    • Barragens de Gravidade: alvenaria (antigas), concreto simples;
    • Barragens de Gravidade Aliviada e de Contrafortes: lajes planas armadas que se apóiam em contrafortes;
    • Barragens em Arco: concreto armado em forma de arco para trabalhar à compressão;
    • Barragens de Terra: solo compactado;
    • Barragens de Enrocamento: o aterro é feito com fragmentos de rocha ou cascalho, compactado em camadas. As mais comuns são as de núcleo interno de argila e algumas com face de concreto.
  • Escolha do Tipo
    • Topografia: vale apertado entre rochas altas: barragens de concreto; vale aberto de ombreiras de inclinação suave: barragem de terra.
    • Condições geotécnicas-geológicas e hidrológicas: são aquelas investigadas para a fundação da barragem, são aspectos de deformação (recalque), devido ao peso da barragem e percolação d’água do reservatório. Fundação: rocha, cascalho, silte ou areia fina, argilosa, heterogênea etc.
    • Materiais de Construção: disponibilidade e qualidade dos mesmos na região: solo para aterros, rocha para enrocamento, agregados para concreto etc.
    • Problemas construtivos e econômicos: dimensões e locação do vertedouro, desvio do rio temporariamente para construção da barragem.
    • Condições do meio ambiente.
    • Condições climáticas: região chuvosa dificulta compactação, escavação e transporte de material de empréstimo.

Investigação Geotécnica

As obras civis só podem ser convenientemente projetadas, depois de um conhecimento adequado da natureza e da estrutura do terreno que vão ser implantadas.

A não observação de certos princípios de investigação ou mesmo negligência diante de obtenção de informações acerca do subsolo tem conduzido ruínas totais ou parciais em obras.

O custo de um programa de um programa de prospecção bem conduzido situa-se entre 0,5 a 1% do valor da obra. Projetos geotécnicos de qualquer natureza são normalmente executados com base em ensaios de campo, cujas medidas permitem uma definição satisfatória da estratigrafia do subsolo e uma estimativa realista das propriedades geomecânicas dos materiais envolvidos.

  • Informações que se Buscam em um Programa de Prospecção
    • Área em planta, profundidade e espessura da camada de solo identificado;
    • Compacidade dos solos granulares e a consistência dos coesivos;
    • Profundidade do topo da rocha e suas características (litologia, área em planta, profundidade, grau de decomposição etc);
    • Localização do NA;
    • Extração de amostras indeformadas (ensaios mecânicos do solo).
  • Tipos de Prospecção Geotécnica

Processos Indiretos

    • Resistividade elétrica
    • Sísmica de refração

Não fornecem os tipos de solos prospectados, mas somente correlações entre estes e suas resistividades elétricas e suas velocidades de propagação de ondas sonoras.

Processos Diretos

Permitem o reconhecimento do solo prospectado mediante análise de amostras, provenientes de furos executados, estas fornecem subsídios para um exame táctil-visual, além de executar ensaios de caracterização.

Poços

Os poços são perfurados manualmente, com auxílio de pás e picaretas. Para que haja facilidade de escavação, o diâmetro mínimo deve ser da ordem de 60cm. A profundidade atingida é limitada pela presença do NA ou desmoronamento, quando então se faz necessário revestir o poço. Os poços permitem um exame visual das camadas do subsolo e de suas características de consistência e compacidade, por meio do perfil exposto em suas paredes. Permitem também a coleta de amostras indeformadas, em forma de blocos.

Trincheiras

As trincheiras são valas profundas, feitas mecanicamente com o auxílio de escavadeiras. Permitem um exame visual contínuo do subsolo, segundo uma direção e, tal como nos poços, pode-se colher amostras indeformadas.

Sondagens a Trado

O trado é um equipamento manual de perfuração. Compõe-se de uma barra de torção horizontal conectada por uma luva T a um conjunto de hastes de avanço, em cuja extremidade se acopla uma cavadeira ou uma broca, geralmente em espiral.

A prospecção por trado é de simples execução, rápida e econômica. No entanto, as informações obtidas são apenas do tipo de solo, espessura de camada e posição do lençol freático. As amostras colhidas são de deformadas e situam-se acima do NA.

Sondagens de Simples Reconhecimento (SPT) e (SPT-T)

O método de sondagem à percussão, é o mais empregado no Brasil, é uma ferramenta rotineira e econômica, empregada em todo o mundo, permitindo a indicação da densidade de solos granulares, também aplicado à identificação da consistência de solos coesivos e mesmo de rochas brandas.

O SPT (Standard Penetration Test) constitui-se de resistência dinâmica conjugada a uma sondagem de simples reconhecimento. A perfuração é realizada por tradagem ou circulação de água utilizando-se um trépano de lavagem como ferramenta de escavação. As amostras representativas do solo são coletadas a cada metro de profundidade por meio de amostrador-padrão, diâmetro externo de 50mm. O procedimento de ensaio consiste na cravação deste amostrador no fundo de uma escavação (revestida ou não), usando um peso de 65kg, caindo de uma altura de 750mm. O valor do NSPT é o número de golpes necessário para fazer o amostrador penetrar 30cm, após uma cravação inicial de 15cm.

Sondagens Rotativas

É empregada na perfuração de rochas, de solos de lata resistência e matacões ou blocos de natureza rochosa. O equipamento compõe-se de uma haste metaliza rotativa, dotada, na extremidade, de um amostrador, que dispõe de uma coroa de diamante.

O movimento de rotação da haste é proporcionado pela sonda rotativa que se constituiu de um motor, de um elemento de transmissão de um fuso que imprime às hastes os movimentos de rotação, recuo e avanço. È possível à retirada de testemunhos de rochas para avaliar, dentre outras coisas, a integridade estrutural do maciço rochoso.

  • Métodos Semi-Diretos

Os valores obtidos possibilitam por meios de correlações indiretas informações sobre as naturezas dos solos. Foram desenvolvidos por causa das dificuldades de amostrar certos tipos de solos, como areias puras e argilas moles. Não fornecem o tipo de solo, mas somente certas características de comportamento mecânico, obtidas mediantes correlações. Ex: Vane-test, CPT, CPTU, DMT, PMT entre outros.