Proposta de metodologia para previsão de escorregamentos em encostas com base probabilística : estudo de caso na Serra Pelada, rodovia BR 116 PR/SP

Abstract

Resumo: A ocorrência de escorregamentos deflagrados por chuvas é frequente no Brasil, principalmente em regiões montanhosas, como a Serra do Mar, onde se localiza o trecho da BR 116 PR/SP conhecido como Rodovia Régis Bittencourt. O presente estudo de caso buscou propor ferramenta de monitoramento de estabilidade de encostas baseada em registros de precipitação e no cálculo da probabilidade de ruptura de taludes para o trecho da Rodovia Régis Bittencourt que cruza a região denominada Serra Pelada. Para tanto, verificou-se o nível de segurança dos taludes na área de estudo por meio do cálculo da probabilidade de ruptura sob diversos cenários de chuva. A análise probabilística foi implementada por meio do método de Monte Carlo, inserido em planilha de cálculo, usando o conceito de talude infinito. Nos casos em que o aporte superficial não foi capaz de criar uma frente de umedecimento saturada no solo, incluiu-se a consideração da parcela de resistência ligada à sucção em solos não saturados e nos demais casos incluiu-se o cálculo da tensão efetiva segundo a mecânica dos solos clássica. Para a obtenção dos dados de entrada da análise, foram utilizadas informações provenientes de trabalhos anteriores sobre a área de estudo, assim como leituras de instrumentação geotécnica local para a definição de condições iniciais de poropressão em simulações numéricas de infiltração no software especializado SVFlux™. Uma série de cenários de precipitação foi simulada para a obtenção de perfis de sucção médios e seus intervalos de ocorrência. Utilizando os resultados do cálculo da probabilidade de ruptura dos taludes para diversos cenários de chuva e diversas declividades do terreno, obteve-se o valor da probabilidade de ruptura associada à Serra Pelada em cada um dos cenários pluviométricos, o que propiciou a elaboração de superfícies de probabilidade de ruptura em função de acumulados de precipitação de chuvas antecedentes. A extração de curvas de nível das superfícies criadas proporcionou a delimitação de zonas em limiar pluviométrico que foram comparadas com os registros de escorregamentos e precipitação para a validação da metodologia aplicada. A ferramenta de monitoramento proposta consiste em um limiar pluviométrico de base probabilística, cuja principal vantagem é a não dependência de registros da escorregamentos pretéritos e a possibilidade de implementação em qualquer localidade, desde que se realize um investimento em investigação geotécnica. Palavras-chave: Limiar pluviométrico. Simulação de Monte Carlo. Estabilidade de Taludes. Escorregamentos deflagrados por chuva. Escorregamentos rasos.

Abstract: The occurrence of rainfall-triggered landslides is frequent in Brazil, mainly in mountainous regions, such as Serra do Mar, where the stretch of BR 116 PR / SP also known as Régis Bittencourt Highway is located. This case study sought to propose a slope stability monitoring tool based on precipitation records and on the calculation of slope failure probability for the stretch of the Régis Bittencourt Highway that crosses the region called Serra Pelada. Therefore, the level of safety of the slopes in the study area was verified by calculating the failure probability under various rainfall scenarios. The probabilistic analysis was implemented using the Monte Carlo method, inserted in a spreadsheet, using the concept of infinite slope. In cases where the rainfall was not able to create a saturated wetting front in the soil, the consideration of the portion of resistance linked to suction in unsaturated soils was included and in the other cases the calculation of the effective stress was made according to the classical soil mechanics. To obtain the input data for the analysis, information from previous works on the study area was used, as well as readings of local geotechnical instrumentation for the definition of initial porepressure conditions in numerical infiltration simulations in the specialized software SVFlux™. A series of precipitation scenarios were simulated to obtain suction profiles and its intervals of occurrence. Using the results of the slope failure probability calculation for different rainfall scenarios and different slopes of the terrain, the value of the failure probability associated to Serra Pelada was obtained in each of the pluviometric scenarios, which provided surfaces of failure probability due to the accumulated rainfall. The extraction of contour lines from the created surface provided the delimitation of zones in rainfall threshold that were compared with the records of landslides and precipitation for the validation of the applied methodology. The proposed monitoring tool consists of a probabilistic-based rainfall threshold, the main advantage of which is that it does not depend on past slip records and the possibility of implementation in any location, provided that an investment in geotechnical research is carried out. Keywords: Rainfall threshold. Monte Carlo Simulation. Slope Stability. Rainfall Triggered Landslides. Shallow landslides.