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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2005.tde-06102006-090547
Documento
Autor
Nome completo
Adriana Ahrendt
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2005
Orientador
Banca examinadora
Zuquette, Lazaro Valentim (Presidente)
Amaral, Claudio Palmeiro do
Augusto Filho, Oswaldo
Fiori, Alberto Pio
Pejon, Osni Jose
Título em português
Movimentos de massa gravitacionais - proposta de um sistema de previsão: aplicação na área urbana de Campos do Jordão - SP
Palavras-chave em português
Campos do Jordão
escorregamentos translacionais
infiltração
precipitação
previsão
Resumo em português
O presente estudo consiste no desenvolvimento de um sistema de previsão de escorregamentos, baseado na quantificação da influência das chuvas transientes na estabilidade de encostas, por intermédio da identificação dos mecanismos de ruptura e dos processos físicos envolvidos na infiltração e distribuição da água no solo. O estudo foi realizado em parte da área urbana da cidade de Campos do Jordão-SP, estado de São Paulo, onde tem ocorrido de movimentos de massa gravitacionais é bastante comum. A metodologia empregada baseia-se no conhecimento das características gelógico-geotécnicas da área, acompanhada de trabalhos de campo e laboratoriais e da análise da relação entre a chuva e ocorrência dos movimentos de massa gravitacionais. Em uma primeira fase foram elaborados os documentos cartográficos básicos, como o mapa topográfico e carta de declividade, todos na escala 1:2.000. O trabalho de campo consistiu na identificação detalhada dos materiais inconsolidados e rochas, bem como na caracterização das feições de movimentos de massa gravitacionais já existentes na área, e elaboração do mapa de localização das feições. Paralelamente, foram obtidas amostras deformadas e indeformadas e realizados ensaios em laboratório. Este procedimento permitiu identificar oito diferentes classes de materiais inconsolidados distribuídos em dez unidades e, além disso, caracterizar os movimentos de massa gravitacionais encontrados como sendo escorregamentos do tipo translacional seguido de escoamento, com superfície de ruptura entre 0,5 e 2 m de profundidade. Em uma segunda fase, foi realizada a caracterização da condutividade e difusividade hidráulica e velocidade de infiltração das classes de materiais inconsolidados, a partir de ensaios de infiltração in situ e análises matemáticas. Das duas primeiras fases do trabalho foi possível concluir que o mecanismo de ruptura consiste na diminuição contínua da resistência ao cisalhamento dos materiais geológicos, através da geração de cargas hidráulicas oriundas da infiltração da água no solo. A terceira fase consistiu na aplicação e validação do sistema de previsão de escorregamentos proposto. Tal sistema baseia-se em uma solução analítica da equação de Richard's associada ao modelo de talude infinito. A aplicação do sistema permite calcular, para cenários pré-estabelecidos, a variação da carga hidráulica, antes, durante e após a ocorrência de seqüências de chuvas complexas, bem como a variação do fator de segurança da encosta ao longo do tempo e em profundidade. Para validação do sistema proposto foram utilizados dados reais de escorregamentos e de chuvas ocorridas entre dezembro de 1999 e janeiro de 2000. Os resultados obtidos mostraram uma boa correlação com a real ocorrência dos escorregamentos, concluindo-se que a utilização do sistema de previsão proposto é viável, e que a sua aplicação pode ser realizada, também, em outras áreas, desde que obedecidas as suas premissas básicas, como tipo de mecanismo de ruptura e obtenção de parâmetros geológicos, geotécnicos e hidráulicos confiáveis.
Título em inglês
Gravitational mass movements - proposal of a forecast system: application at the urban area of Campos do Jordão city - SP - Brazil
Palavras-chave em inglês
Campos do Jordão
forecast
infiltration
rainfall
translational landslides
Resumo em inglês
The present study focus on the development of a landslides forecast system, based on the quantification of the effect of transient rainfall on slope stability through the identification of gravitational mass movements failure mechanisms and the physical processes involved in water infiltration and distribution into soil. This study was placed in part of the urban area of Campos de Jordão city, São Paulo state, Brazil, where gravitational mass movements are very common. The methodological procedures were based on the recognition of the geological and geotechnical characteristics of the area, together with field and laboratory work, as well as on the analysis of the relationship between rainfall data and gravitational mass movements. In a first stage the elaboration of the basic cartographic documents, such as topographical map and slope chart, at 1:2.000 scale, was carried out. The field work included a detailed identification of the rocks and unconsolidated materials, registering, describing and location of landslide features, as well as the elaboration of a landslides location map. Besides, laboratory tests were performed with disturbed and undisturbed samples. It allowed identifying of eight different unconsolidated material classes distributed on ten units, and also observing that translational landslides followed by flow-like debris movement, with failure surface depths varying from 0.5 to 2 m, were the most common type of gravitational mass movements. In a second stage the hydraulic conductivity and diffusivity characterization of the unconsolidated materials has been done, through field infiltration tests and mathematical analysis. From de two first stages it was possible to conclude that failure mechanisms is related to the continuous decrease of soil shear strength due to pressure head increase from water infiltration into soil. The third stage focused the application of the landslides forecast system. This system is based on an analytical solution of Richard's equation accompanied by an infinite slope stability model. Its application allows evaluating, for specific scenarios, the variation of pressure head response within the soil, before, during and after transient rainfall, and the factor of safety variation with time and depth at any moment. Rainfall data from December (1999) and January (2000), which triggered many landslides, were the basis of the model validation. The results of the forecast system application showed a good correlation with real landslide occurrence, and it was possible to conclude that the forecast system proposed is feasible and that it can be applied to different places and over broad regions, since some conditions, such as failure mechanisms and utilization of reliable geological, geotechnical and hydrologic data are obeyed.
 
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tese.pdf (14.08 Mbytes)
Data de Publicação
2006-10-31
 
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