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ESCARPA DAS FONTANHAS PORTO. ESCORREGAMENTOS 2001. REGISTO HISTRICO E ESTUDOS GEOLGICOS

FONTANHAS ROCK SLOPE PORTO. FAILURE 2001. HISTORICAL REGISTER AND GEOLOGYCAL STUDIES

CAMPOS E MATOS, ANTNIO *

BORGES, LUSA **

CORREIA, ANA ***

RESUMO

Durante as prolongadas e por vezes intensas chuvadas, ocorridas entre o outono de 2000 e a

primavera de 2001, o pas foi afectado por inmeros problemas de estabilidade de taludes e

encostas. Um dos problemas de maior significado ocorreu na zona das Fontanhas no Porto,

onde se detectaram, em Janeiro de 2001, sintomas de deslocamentos muito importantes num

muro de suporte situado no topo da escarpa. Procedeu-se a um acompanhamento topogrfico da

situao, tendo-se concludo que a dimenso absoluta e relativa dos vectores dos

deslocamentos, bem como a sua orientao, indicavam a existncia de escorregamento global

de toda a escarpa onde assentava o muro e no qualquer fenmeno local relacionado com o

muro. Com o objectivo de se proceder estabilizao da escarpa foi efectuado um estudo

geolgico e geotcnico do macio, com particular incidncia e ateno sobre a caracterizao o

mais detalhada possvel do sistema de diaclasamento. A deteco de bandas de enfraquecimento

no interior do macio, com orientao desfavorvel e concordante com as observaes dos

deslocamentos, conduziu a um sistema de estabilizao global apropriado. Efectuaram-se ainda

recolhas bibliogrficas da zona, tendo-se obtido documentos e relatos de iguais factos ocorridos

desde o incio do sculo XX. Com toda a compilao e estudos efectuados, conclui-se da

viabilidade, embora limitada, do aproveitamento da encosta para insero urbana.

ABSTRACT

Following the heavy rain between October 2000 and January 2001, the country was afected by

big problems of slopes stability. One of the greater occurres in Oporto city where newly formed

fissures and some movement were observed along the wall in Passeio das Fontanhas road. It

was proceeded a topographical accompaniment of the situation, and the conclusion was that the

absolute and relative dimension of the shifts vectors indicated the existence of global

movement. A geological and geotechnical study was developed with the purpose of developing

the design of slope stabilisation. The definition of weakness bands inside the massive with

parallel behavior to the scarp, drove to the adoption of a system of global stabilization. The

bibliographical research of the zone find some documents that show us identical situations

happened in the beginning of the XX century. The compilation of all studies concluded the

viability of using the scarp in the urban contex, with some restrictions.

(*) Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

(**) Cmara Municipal do Porto

(***) GEG Gabinete de Estruturas e Geotecnia, Lda,. [email protected]

1. INTRODUO

A Cmara Municipal do Porto ocorreu de forma muito rpida e eficiente ao problema, tendo-se

tomado de imediato decises de alvio de cargas e de desvios de guas, que permitiram

estabilizar temporariamente a situao.

Com base nos resultados do acompanhamento topogrfico, conclui-se ento que a dimenso

absoluta e relativa, bem como a orientao dos vectores dos deslocamentos, indicavam a

existncia de um fenmeno de escorregamento de toda a escarpa onde assentava o muro.

Explicava-se assim o comportamento de corpo rgido do muro, com rotaes praticamente nulas

e deslocamentos globais inclinados muito aproximadamente de 45 graus.

Foi posteriormente empreendido um estudo geolgico e geotcnico do macio, com particular

incidncia e ateno sobre a caracterizao o mais detalhada possvel do sistema de

diaclasamento e de alterao. Conseguiu-se identificar e caracterizar a existncia de bandas de

enfraquecimento no interior do macio, com orientao concordante com as observaes dos

deslocamentos.

O controlo topogrfico inicialmente efectuado permitiu observar que o muro de suporte do

Passeio das Fontanhas tinha registado movimentos verticais e horizontais a um ritmo

persistente de 1.0 a 2.0cm por dia, com valores acumulados de cerca de 50cm.

2. ANTECEDENTES

Com base na bibliografia existente sobre a zona em estudo, constata-se a ocorrncia de outros

casos de deslizamentos e queda de blocos na zona compreendida entre os Guindais a as

Fontanhas. Dos relatos obtidos na documentao disponvel [2, 3, 17], foi possvel identificar

por ordem cronolgica, as seguintes ocorrncias:

1947, queda de blocos e deslizamento de terrenos na zona dos Guindais-Fontanhas;

1954, queda de blocos na zona das Fontanhas;

1959, queda de blocos na escadaria dos Guindais (Muralha Fernandina);

1992, queda de blocos e deslizamento de terrenos na zona dos Guindais-Corticeira;

1994, queda de blocos e deslizamento de terrenos na zona dos Guindais-Corticeira;

1997, queda de blocos na zona da Muralha Fernandina, junto Ponte D. Lus I.

3. ESTUDO GEOLGICO-GEOTCNICO

Devido s caractersticas das avarias e sintomas que se detectaram na escarpa e nas estruturas

cujas fundaes assentam directamente no macio, o estudo teve particular incidncia e ateno

sobre a caracterizao o mais detalhada possvel do sistema de diaclasamento do macio. Deste

modo, para alm dos habituais trabalhos de reconhecimento de superfcie dos afloramentos ao

longo da escarpa, foram tambm realizadas uma campanha de prospeco geotcnica e uma

campanha de instrumentao e monitorizao [18]. Com a primeira pretendeu-se obter

informaes sobre as caractersticas geolgicas e geotcnicas do macio e com a segunda, obter

informaes sobre o comportamento do macio [19].

Figura 1 Planta topogrfica da zona de interveno.

3.1 Caracterizao da Escarpa

A zona estudada, localizada na margem direita do Rio Douro, faz parte de uma rea mais vasta

que se estende desde a Ponte D. Lus I at Ponte do Freixo e apresenta em toda a sua extenso

caractersticas geomorfolgicas, geolgicas e geotcnicas muito semelhantes. No entanto, e

com base no historial de acidentes que se conhece [2, 3, 7, 8 e 9] e nas caractersticas

actualmente presentes, verifica-se que a zona em estudo apresenta um risco mais elevado de

ocorrncia de queda de blocos e/ou deslizamento de terras do que a rea restante.

A escarpa desenvolve-se paralelamente ao rio Douro, numa extenso de cerca de 110m,

apresenta uma altura mdia de 50m e uma inclinao que varia entre 40-45 na direco do rio

(Figura 2). Localmente existem desnveis quase verticais, com mais de 20m.

3.2 Litologia e Hidrogeologia

O macio rochoso aflorante, que constitui toda a escarpa ao longo da Marginal do Rio Douro

caracterizado por um granito de duas micas de gro mdio, tambm conhecido por Granito do

Porto. Esta fcies grantica a mais representativa na cidade do Porto e pode por vezes

apresentar uma textura mais grosseira e tendncia porfiride, traduzindo manifestaes

pegmatticas (COBA, FCUP, CMP, 1994) [1].

A observao da escarpa, revela-nos quase de imediato a no existncia de escorrncias ou de

vestgios de gua ao longo das superfcies dos afloramentos. No entanto, tendo-se conhecimento

de todo o enquadramento e caractersticas do macio assim como das avarias e sintomas

detectados na escarpa, entende-se facilmente que a gua tem um papel determinante na

alterao da estabilidade e que a permeabilidade do macio se caracteriza por ser do tipo

fissural.

Considerando a caracterizao hidrogeolgica dos terrenos da Carta Geotcnica do Porto

(COBA, FCUP, CMP, 1994) [1], a zona em estudo enquadra-se na Zona 2, caracterizada por

uma formao com permeabilidade fissural superfcie (macio pouco alterado e fracturado)

subjacente a uma formao impermevel (macio pouco alterado e pouco fracturado).

Com base no estudo efectuado nesta escarpa, supe-se que a formao com permeabilidade

fissural aparenta estender-se at grandes profundidades coincidindo naturalmente com as j

referidas bandas de enfraquecimento. Situaes semelhantes foram j encontradas pelos autores

noutros taludes granticos, tendo oportunamente sido dado uma explicao relacionada com a

maior oxigenao da gua nas proximidades do nvel fretico quando existe percolao ou seja,

quando este apresenta pendente.

No caso das Fontanhas tambm se atribui responsabilidades na percolao semi-profunda

existncia de algumas extensas fracturas quase verticais que ligam a superfcie do macio at

base ou at ao prprio rio Douro. Estas podero constituir canais de percolao preferida com

capacidade de escoar grandes caudais, podendo explicar a existncia de minas junto base, com

caudais permanentes, bem como o aparecimento de resduos de caldas de injeco aps

percursos superiores a 60m

Ainda fazendo referncia Carta Geotcnica, verifica-se que os problemas geotcnicos

presentes no nosso caso podero ser uma excepo nesta zona hidrogeolgica, uma vez que

estes so descritos como Pouco importantes devido improbabilidade de ocorrerem nveis freticos com carcter permanente. O conceito de nvel fretico nos macios rochosos diaclasados deveria ser objecto de reviso pois pode induzir em erro quem no estiver

experimentado nestas situaes.

3.3 Alterao

Com base na classificao proposta pela ISRM [5, 6], verifica-se que de um modo geral o

macio que aflora ao longo da escarpa constitudo por blocos granticos medianamente

alterados, alternando com zonas rochosas com estados de meteorizao mais avanados (W4 e

W5). A espessura desta zona muito variada podendo ter apenas 2m ou atingir profundidades

da ordem dos 10m. Segue-se em profundidade uma zona onde o macio se encontra muito

alterado a decomposto (W4 a W5), por vezes ou pontualmente com zonas medianamente

alteradas (W3) ao longo de uma faixa de alterao mais profunda no topo do talude e que

diminui de espessura medida que se aproxima da base da mesma. Subjacente a esta faixa mais

alterada, verifica-se que o estado de alterao melhora, apresentando-se medianamente alterado

(W3) com algumas passagens de material rochoso muito alterado (W4) a decomposto (W5). A

zona melhor do macio caracterizada por um granito pouco alterado a so apenas foi detectado

nas cotas mais baixas da zona oeste da escarpa.

Figura 2 Vista Geral da Escarpa

3.4 Fracturao

Atravs do levantamento da atitudes das diaclases definiu-se a estrutura da fracturao do

macio, verificando-se este caracterizado por 3 famlias de diaclases que apresentam as

seguintes atitudes mdias:

D1 - N100-135; 82N-90-86SW (subparalela escarpa)

D2 - N40;80SE

D3 - N22;22NW ou N90;40S (subhorizontal)

De um modo geral, associado sempre s zonas do macio mais alteradas (macio muito alterado

a decomposto (W4 a W5), por vezes ou pontualmente com zonas medianamente alteradas (W3),

encontram-se diaclases muito prximas a prximas (F4/5), por vezes prximas ou

medianamente afastadas (F4 ou F3). As diaclases aparecem quase sempre abertas, quase todas

as com as superfcies oxidadas e com uma pelcula argilosa mais ou menos desenvolvida. Estas

caractersticas aplicam-se a todas as famlias, pelo que facilmente se depreende que o macio

nesta zona est muito fracturado e descomprimido.

medida que a profundidade aumenta, nas zonas onde o macio se encontra medianamente

alterado, verifica-se que o estado da fracturao tambm melhora um pouco. Aqui as diaclases

dominantes encontram-se prximas (F4), por vezes muito prximas (F5) ou medianamente

afastadas (F3), passando a dominar as diaclases medianamente afastadas, por vezes prximas a

muito prximas ou afastadas nas zonas mais profundas.

O estado de fracturao caracterizado por diaclases afastadas a muito afastadas, por vezes

medianamente afastadas ou prximas, apenas foi detectado no macio pouco alterado a so

(detectado nas cotas mais baixas da zona oeste da escarpa).

O estudo da fracturao baseia-se na caracterizao dos parmetros das descontinuidades

segundo os critrios da ISRM, que contempla a orientao, o espaamento, a continuidade, a

abertura, a rugosidade, o preenchimento e a percolao.

Os parmetros das principais famlias de descontinuidades identificados apresentam-se no

quadro seguinte.

Quadro 1 - Parmetros das principais famlias de descontinuidades.

D1 D2 D3

Orientao N100-135W,

82NE-90-86SW N40, 80SE N22,22NW

Espaamento afastadas (0,6-2m)

afastadas (0,6-2m) por

vezes prximas (0,2-

0,06m)

afastadas (0,6-2m) por

vezes medianamente

afastadas (0,2-0,6m)

Continuidade

Pouco contnua (1-

3m) a medianamente

contnuas (3-10m)

Pouco contnua (1-

3m)

Pouco contnua (1-

3m) a medianamente

contnuas (3-10m)

Rugosidade Ondulada por vezes

denteada - -

Abertura Abertas a largas Abertas Abertas

Preenchimento Argila ou pelcula de

argila

Argila ou pelcula de

argila

Preenchidas com

quartzo e/ou material

de alterao

Percolao Secas com sinais de

percolao gua

Secas com sinais de

percolao gua

Secas com sinais de

percolao gua

Para alm do estudo efectuado para este talude, uma viso global de toda a escarpa permite-nos

caracterizar a famlia D1 como a responsvel pelas extensas fendas detectadas no terreno. A

famlia D3, quando inclina na direco do rio, favorece o movimento dos terrenos, podendo

envolver grandes volumes de material rochoso. Este factor impulsionado pela formao das

cunhas resultantes da interseco das outras duas famlias definidas nesta zona (D1 e D2).

4. ZONAMENTO GEOLGICO GEOTCNICO

De acordo com toda a informao recolhida, procedeu-se ao zonamento geotcnico do macio.

Foram definidas seis zonas com caractersticas geolgico-geotcnicas distintas.

Na definio das zonas geolgico-geotcnicas considerou-se o estado de fracturao como

factor condicionante da estabilidade da escarpa. Isto explica a existncia por exemplo, de zonas

diferentes com o mesmo estado de alterao, mas com estados de fracturao diferentes.

O zonamento do macio visualizado nos perfis transversais apresentados (Figura 3 e 4),

evidencia duas situaes distintas. Uma mais simples e mais comum nos macios rochosos,

onde se distingue uma primeira zona de pior qualidade, mais alterada e mais fracturada com

uma espessura mdia de 7m coberta ou no por aterro, seguida por uma sequncia de zonas que

vo melhorando em profundidade. Na outra situao, depara-se com uma zona de macio

rochoso de qualidade razovel com espessura varivel, que repousa sobre uma faixa de material rochoso muito alterado e fracturado que acompanha a morfologia da escarpa mais ou

menos a 45. Subjacente faixa de pior qualidade encontra-se de novo o macio de melhor

qualidade e que vai melhorando em profundidade.

Quadro 2 - Zonamento geolgico-geotcnico.

Estado de Alterao Estado de Fracturao

ZG1 80%

de instabilidade progressiva ao longo de muitos anos, sem ocorrer o colapso global da massa em

deslizamento. Estes aspectos esto em estudo pelos autores, explorando alguns conceitos j

propostos anteriormente [11].

Figura 3 Perfil transversal interpretativo, onde se pode observar a faixa de material muito

alterado e muito fracturado.

A alterao tem incio ao longo dos planos de descontinuidades e acaba por estender-se a toda a

rocha. A intensa fracturao associada orientao desfavorvel dos planos das diaclases

favorece o movimento de terrenos que tm afectado esta encosta. Estes movimentos podem ser

justificados atravs da rotura planar, ao longo dos planos que inclinam na direco do rio, da

rotura em cunha que resulta da interseco dos planos das famlias de descontinuidades que

afectam o macio e por fim, devido rotura por basculamento que favorecido pelos planos

paralelos ao talude. Contudo o aspecto mais importante e de maior risco potencial, certamente

o deslizamento sobre as bandas de enfraquecimento.

6. CONSIDERAES FINAIS

Com base no estudo de estabilidade efectuado para o talude do Passeio das Fontanhas, e

tentando extrapolar as caractersticas das descontinuidades e as suas atitudes mdias para toda a

escarpa, podemos considerar a famlia D1, paralela escarpa, como a responsvel pelas

extensas fendas detectadas no terreno.

A fracturao resultante da descompresso do macio rochoso, de facto um aspecto dominante

e controlador da estabilidade da escarpa. As caractersticas do sistema de fracturao presente,

associadas percolao da gua ao longo das diaclases proporcionou ao longo do tempo o

avano do estado de alterao do macio assim como a formao de blocos em situao

instvel, que podem deslizar na direco da Avenida Gustavo Eiffel. Esta situao, j de si

preocupante, sem dvida impulsionada com o aumento da quantidade de gua nos terrenos,

que ocorre normalmente no Inverno e que pode assumir um carcter ainda mais gravoso em

invernos especialmente chuvosos como o do ano corrente [4].

Outra situao desfavorvel detectada com base no zonamento geolgico-geotcnico, a

presena de uma possante zona dentro do macio mais alterada e fracturada, que acompanha a

topografia da encosta, mais ou menos a 45, e que se apresenta mais espessa no topo do talude

diminuindo a espessura para a base. Esta situao, por si s, pode ser um factor mais

preocupante do que o descrito anteriormente, para a estabilidade da escarpa, por diversas

razes.

A primeira relaciona-se com a escala do problema, uma vez que se supe que esta se estenda, se

no por toda a escarpa, por uma grande parte dela. Do mesmo modo, o facto de esta situao

estar encoberta, no sendo muito evidente o grau de desenvolvimento desta faixa de material de caractersticas geotcnicas pobres, torna muito complicado a implementao de uma forma

de conteno que se possa considerar como definitiva.

Por ltimo, verifica-se que as caractersticas morfolgicas da prpria escarpa, nomeadamente a

existncia de vestgios de construes antigas, os muro de alvenaria e os aterros presentes ao

longo de toda a escarpa, podem ter ao longo dos anos e ainda neste momento, como que contido

e encoberto sinais de instabilidade e que por vezes se vo tornando evidentes com a abertura de

fendas superficiais, resultantes do ajuste dos terrenos s condies desfavorveis,

principalmente quando h nestes, um grande aumento da quantidade de gua acumulada.

Figura 4 Perfil transversal interpretativo, com o zonamento geolgico-geotcnico.

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] COBA/FCUP/CMP, (1994) Carta Geotcnica do Porto. Memria Descritiva.

[2] Comisso de Estudo da Estabilidade da Escarpa dos Guindais, no Porto. Relatrio-

Proc.III-II-439. Ministrio das Obras Pblicas. 1955

[3] Comisso de Estudo da Muralha Fernandina. Estudo Preliminar da Reconstruo da

Muralha Fernandina, no Porto. Seco de Estradas e Aerdromos, Proc.IV-13. LNEC.

Ministrio das Obras Pblicas. 1959.

[4] Instituto de Meteorologia Valores totais mensais de quantidade de precipitao (mm), dos anos de 1946/47/48; 1953/54/55, 2000 e 2001. S.Pilar- Porto

[5] ISRM - Basic Geotechnical Descriptions of Rock Masses. Comitte on Field, doc. 1.

1980.

[6] ISRM - Comission on Standardization of Laboratory and Field Tests - Suggested

Methods for the quantitative Description of Descontinuities in Rock Masses, doc. 4.

1978.

[7] LNEC (1985) Observao da Muralha Fernandina at final de 1984. 1 Nota tcnica. Proc.55/1/4136, Lisboa.



[10] Matos, A. C., Martins, J.B., e Pimenta, P. (1985). "The Stability of Blocks with Soil

Filling the Joints", Proc. The Eleventh International Conference on Soil Mechanics and

Foundation Engineering, San Francisco, USA, edit. A.A. Balkema, pp. 2335-2338.

[11] Matos, A. C, (1986). Anlise dos Estados de Tenso e Deformao em Macios de Solos e Rochas Diaclasadas Verificao da Segurana, Tese de doutoramento. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

[12] Matos, A. C. e Martins, J. B, (1986). "Block nonlinear stability analisis of jointed

rock masses", 6 Congresso Internacional de Mecnica das Rochas, Montreal, Canad,.

[13] Matos, A.C., Martins, J.B., Quintanilha, J.E (1987). "Stability of Soil and Rock

Masses evaluated in Microcomputers. Comparison of Safety Factors Obtained by

Different Methods", EPMESC International Conference, Canto, China..

[14] Matos, A.C., Martins, J.B (1989). "Anlise No Linear da Estabilidade de Macios

Rochosos Diaclasados", Revista Portuguesa de Geotecnia n 55, Maro..

[15] Matos, A.C, J. F. Trigo. (1999). "Stability of Heterogeneous Rock Slopes Design and Conceptual Engineering Solutions", XI Panamerican Conference on Soil Mechanics

and Geotechnical Engineering Foz do Iguassu, Brasil, Agosto 1999

[16] Matos, A.C. (1999). A estabilidade de taludes rochosos heterogneos - Curso de Estabilizao de Taludes, FEUP. Comunicao apresentada em Outubro de 1999.

[17] Neves, J.- Geomorfologia e geotecnia da zona das Fontanhas (Porto): uma

contribuio para o seu ordenamento. Tese. Braga, 1999.

[18] Robert B. Johnson & Jerome V. De Graff. (1988) Principles of Engineering Geology, Jonh Wiley & Sons.

[19] Tecnasol FGE; Talude das Fontanhas. Monitorizao geotcnica. Relatrio Final. Maio a Julho 2001

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