Análise estrutural e geotécnica voltada à estabilidade de taludes e maciços rochosos na BR-116, Rio Grande do Sul (RS)

Abstract

Resumo: Os eventos de movimentação de massa são fenômenos geomorfológicos naturais que ocorrem independente da presença antrópica. Em função disso, a instalação de uma rodovia requer estudo geológico/geotécnico prévio para saber se o local escolhido pode apresentar problemas de estabilidade. A BR-116, localizada no nordeste do estado do Rio Grande do Sul, atravessa a Escarpa da Serra Geral, composta por derrames ácidos e básicos da Formação Serra Geral. Diversos movimentos de massa são observados na rodovia, relacionados com a queda e deslizamentos de blocos dos taludes rochosos. No geral, esta rodovia possui pista simples, sem espaço para acostamento e composta por muitas curvas, oferecendo riscos aos motoristas que trafegam nessa região declivosa. Como hipótese, pretendeu-se verificar se as famílias de fraturas tectônicas regionais induzem os movimentos de massa nos talude da BR-116. A presente pesquisa teve como objetivo principal aperfeiçoar os métodos de investigação geotécnica correlacionando a Geologia Estrutural, a fim de relacionar as estruturas rúpteis mesozoicas e cenozoicas das rochas vulcânicas da Bacia do Paraná com a estabilidade de taludes rochosos da rodovia. Entre os métodos utilizados estão o sensoriamento remoto e análise de lineamentos estruturais, análise estrutural geométrica e análise geotécnica dos maciços rochosos. Os resultados a respeito dos lineamentos estruturais regionais, analisados em duas escalas de observação distintas, indicam o predomínio da direção ENE como máximo dos diagramas de roseta, seguidas pelas direções subordinadas NE e WNW. Em relação às fraturas de alto ângulo analisadas em campo, caracterizou-se um máximo com direção N50-70E, similar ao observado regionalmente. A interpretação do diagrama de movimentos de massa indica que 75% dos movimentos que podem ocorrer na BR-116 são causados por deslizamentos em cunha, e o restante são planares, com predomínio de descontinuidades de alto ângulo. A direção máxima dos lineamentos (N70-90E) pode causar movimentos em seis dos sete taludes estudados, e o segundo máximo (N60-80W) condiciona deslizamentos em quatro dos sete pontos. Ressalta-se que a direção máxima apresenta estruturas que podem condicionar movimentos nas mais variadas direções da rodovia, geralmente deslizamentos em cunha, que dependem de uma segunda descontinuidade interceptando-a na face da vertente. Esta evidência mostra que as estruturas provenientes dos lineamentos regionais são as que mais podem gerar movimentos de massa. Os Fatores de Segurança (FS) calculados demonstram que apenas 53% dos movimentos apresentam-se com o mínimo exigido pelo Departamento Nacional de Infraestrutura e Transporte (DNIT) em condições de saturação seca. A medida que a saturação aumenta, os valores de FS diminuem bruscamente, e quando 100% saturados por água, tornam-se extremamente instáveis. Esta relação demonstra a importância da saturação como condicionante natural dos movimentos de massa, evidenciada em campo, por apresentar diversos movimentos dos taludes rochosos na beira da rodovia. Palavras-chave: Estabilidade de taludes, Fator de Segurança, Geologia Estrutural.

Abstract: Mass movement events are natural geomorphological phenomena that occurs independent of anthropic presence. As a result, the construction of a highway requires previous geological/geotechnical studies to know if the chosen location may present stability problems. The BR-116 highway, located northeast of Rio Grande do Sul state, intersect the Escarpa da Serra Geral, composed of acid and basic lava flows of the volcanic Serra Geral Formation. Several mass movements can be observed in the highway, related to fall and slides of blocks of the rocky slopes. In general, this highway has a simple lane, with no parking space and composed of many curves, and offers many risks to the drivers who travel in this sloping region. As hypothesis, we intend to verify if the families of regional tectonic fractures induce the mass movements in the slope of BR- 116. The main objective of the present research is to improve the methods of geotechnical investigation correlating the Structural Geology, in order to relate Mesozoic and Cenozoic ruptile structures of volcanic rocks of the Paraná Basin with the stability of rocky slopes of the highway. Among the methods used are remote sensing and analysis of structural lineaments, geometric structural analysis and geotechnical analysis of rock massifs. The results regarding the regional structural lineaments, analyzed in two different observation scales, indicate the predominance of the ENE direction as maximum of the rosette diagrams, followed by the subordinate NE and WNW directions. Regarding the high angle fractures analyzed in the field, it was characterized the maximum direction N50-70E, similar to the one observed regionally. The interpretation of the mass movement diagram indicates that 75% of the movements that can occur in the BR-116 are caused by wedge slides, and the rest are planar, with predominance of high-angle discontinuities. The maximum direction of the lineaments (N70-90E) can generate movement in 6 of the 7 slopes studied, and the second maximum (N60-80W) conditions slides in 4 of the 7 points. It is emphasized that the maximum direction presents structures that can condition movements in the most varied directions of the highway, generally wedge slides, depending on a second discontinuity intercepting it in the face of the slope. This evidence shows that the structures coming from regional lineaments are the ones that can generate mass movements the most. The calculated Safety Factors (SF) shows that only 53% of the movements present themselves with the minimum required by the National Department of Infrastructure and Transport (DNIT) under dry saturation conditions. As saturation increases, the SF values decreases abruptly, and when 100% saturated by water, they become extremely unstable. This relation demonstrates the importance of saturation as a natural conditioner of mass movements, evidenced in the field, as it presents several movements of the rocky slopes at the edge of the highway. Keywords: Slope stability, Safety Factor, Structural Geology.