UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE...

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO

INSTITUTO DE AGRONOMIA

DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS

CURSO DE GEOLOGIA

LAMAGE – LABORATÓRIO DE MAPEAMENTO GEOTÉCNICO

CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA DO MOVIMENTO DE MASSA

GRAVITACIONAL OCORRIDO EM 2010 NO MORRO DA CARIOCA,

ANGRA DOS REIS/RJ

ALUNO

DAVI MIRANDA SILVA

200804003-6

ORIENTADOR

PROF. JOSÉ MIGUEL PETERS GARCIA

JULHO DE 2014

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Sumário

Índice de Figuras---------------------------------------------------------------------------------------------------------3

Agradecimentos----------------------------------------------------------------------------------------------------------4

Resumo----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5

1 – Introdução-------------------------------------------------------------------------------------------------------------6

2 – Objetivos---------------------------------------------------------------------------------------------------------------8

2.1 – Objetivo Geral------------------------------------------------------------------------------------------------8

2.2 – Objetivos Específicos--------------------------------------------------------------------------------------8

3 – Revisão Bibliográfica----------------------------------------------------------------------------------------------9

3.1 – Caracterização geotécnica de solos------------------------------------------------------------------9

3.2 – Cisalhamento direto--------------------------------------------------------------------------------------11

3.3 – Ensaio de cisalhamento direto------------------------------------------------------------------------11

3.4 – Aplicabilidade do CD em MMG------------------------------------------------------------------------13

3.5 – Caracterização física da área--------------------------------------------------------------------------14

3.5.1 – Situação Geográfica----------------------------------------------------------------------------14

3.5.2 – Condições Climáticas--------------------------------------------------------------------------15

3.6 – Contexto geológico regional---------------------------------------------------------------------------16

3.6.1 – Litoestratigrafia----------------------------------------------------------------------------------16

3.6.1.1 – Litoestratigrafia pré-cambriana/cambriana---------------------------------16

3.6.1.2 – Litoestratigrafia fanerozóica----------------------------------------------------17

3.6.2 – Aspectos Tectono-estruturais---------------------------------------------------------------17

3.6.2.1 – Geologia pré-cambriana/cambriana------------------------------------------17

3.6.2.2 – Geologia fanerozóica--------------------------------------------------------------18

3.6.3 – Geomorfologia------------------------------------------------------------------------------------19

3.7 – Caracterização geológica-geomorfológica no local do MMG de 2010-------------------21

3.8 – Caracterização da área quanto à problemática ambiental-----------------------------------22

3.8.1 – Situação territorial: expansão urbana e turística desordenada------------------22

3.8.2 – Escorregamento de 2010 ocorrido no Morro da Carioca---------------------------24

3.8.3 – Cobertura vegetal--------------------------------------------------------------------------------24

4 – Materiais e métodos----------------------------------------------------------------------------------------------25

5 – Resultados e discussões---------------------------------------------------------------------------------------26

5.1 – Resultados relativos aos ensaios de limite de liquidez (LL)--------------------------------26

5.2 – Resultados relativos aos ensaios de limite de plasticidade (LP)--------------------------28

5.3 – Resultados relativos ao Índice de plasticidade (IP)--------------------------------------------28

5.4 – Resultados referentes ao ensaio de cisalhamento direto-----------------------------------29

6 – Considerações Finais--------------------------------------------------------------------------------------------32

7 – Referências Bibliográficas-------------------------------------------------------------------------------------33

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Índice de Figuras

FIGURA 1 - Deslizamento ocorrido em 2010 no Morro da Carioca (p.6)

FIGURA 2 - Peneiramento mecânico do LAMAGE para ensaios de granulometria (p.9)

FIGURA 3 - Perfil mostrando horizontes de solo (p.10)

FIGURA 4 - Exemplo de erosão pluvial em Barra do Piraí-RJ (p.10)

FIGURA 5 - Ensaio de cisalhamento direto (p.11)

FIGURA 6 - Esquema do ensaio de cisalhamento direto (p.11)

FIGURA 7 - Célula de cisalhamento direto do LAMAGE (p.12)

FIGURA 8 - Equipamento de ensaio de cisalhamento direto do LAMAGE sendo operado por

computador (p.12)

Figura 9 - Movimento de massa gravitacional ocorrido no Morro da Carioca em janeiro de 2010

(p.13)

FIGURA 10 - Município de Angra dos Reis (p.14)

FIGURA 11 - Localização do Movimento de massa gravitacional no Morro da Carioca (p.14)

FIGURA 12 - Gráfico mostrando a média pluvial e as temperaturas máxima e mínima no período

anual do município de Angra dos Reis-RJ (p.15)

FIGURA 13 - Distribuição das unidades litoestratigráficas nos diferentes compartimentos

tectônicos (p.16)

FIGURA 14 - Etapas evolutivas do Orógeno Ribeira (p.18)

FIGURA 15 - Episódios Evolutivos do Sistema de Riftes do Sudeste (p.19)

FIGURA 16 - Mar de Morros do vale do Rio Paraíba do Sul, tendo ao fundo a escarpa da Serra da

Mantiqueira com o Pico do Itatiaia em sua cota máxima. Vista a partir da Serra da Bocaina em

São José do Barreiro (p.19)

FIGURA 17 - Relevo colinoso Mar de Morros da Depressão Interplanáltica do Paraíba do Sul no

vale do Rio Bananal, visto a partir da Serra da Bocaina em Bananal (p.20)

FIGURA 18 - Relevo em Angra dos Reis (p.21)

FIGURA 19 - Crescimento imobiliário desordenado nos morros do centro de Angra dos Reis (p.22)

FIGURA 20 - Ocupação desordenada do Morro da Carioca (p.23)

FIGURA 21 – Locais onde foram coletadas as amostras de solo MC1, MC2 e MC3 (p.25)

FIGURA 22 - Aparelho de Casagrande no LAMAGE (p.26)

FIGURA 23 - Amostra MC1. Gráfico mostrando LL= 17% de umidade (p.27)



FIGURA 26 - Gráfico IP x LL (p.29)

FIGURA 27 - Amostra MC1 com tensão cisalhante igual a 0,68 kgf/cm² (p.29)



FIGURA 30 - Amostra de solo indeformada confinada em amostrador metálico antes do ensaio de

cisalhamento direto (p.31)

FIGURA 31 - Amostra de solo após o ensaio de cisalhamento direto (p.31)

FIGURA 32 - Tabela mostrando os valores dos ensaios (p.31)

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Agradecimentos

Agradeço primeiramente a Deus, aos meus pais Sergio e Sonia e meu irmão Daniel, pelas

forças, suporte, paciência e recursos necessários para a finalização deste curso.

Agradeço aos meus grandes amigos e musas inspiradoras da UFRRJ, principalmente os da

turma Geologia 2008 e do Alojamento M4-415 por terem proporcionado os melhores anos da

minha vida nesta universidade.

Um agradecimento especial para minhas colegas de laboratório Carolina Amorim da Cruz,

Camila Bueno e Raquel Oliveira pelo auxílio em campo e ajuda referentes aos ensaios feitos no

LAMAGE e para nossos guias de campo em Angra dos Reis, Alex e Léo.

E o meu maior agradecimento ao meu orientador e amigo José Miguel Peters Garcia por ter

percorrido essa jornada comigo, pela orientação, conversa, paciência, tempo e amizade, que

foram essenciais para a realização deste trabalho.

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Resumo

Este trabalho envolve uma série de estudos para a caracterização geotécnica de um movimento

de massa gravitacional ocorrido no Morro da Carioca, no município de Angra dos Reis-RJ, no mês

de janeiro de 2010, período onde foram registrados altos índices pluviométricos. Além das

pesquisas feitas em escritório, o trabalho conta com resultados dos ensaios de laboratório: Análise

granulométrica, limite de liquidez, limite de plasticidade e cisalhamento direto, feitos no

Laboratório de Mapeamento Geotécnico (LAMAGE), em amostras deformadas e indeformadas de

solo coletadas no local do escorregamento e em seus arredores.

Palavras-chave: Movimento de Massa; Deslizamento; Morro da Carioca; Angra dos Reis-RJ;

Cisalhamento Direto

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1 – Introdução

Movimentos de massa são fenômenos provocados pelo escorregamento de materiais sólidos,

como solos, rochas, vegetação e/ou material de construção ao longo de terrenos inclinados,

denominados de encostas. Ocorre em áreas de relevo acidentado, das quais foi retirada a

cobertura vegetal original que é responsável pela consistência do solo e que impede, através das

raízes, o escoamento das águas. O deslizamento de terra difere dos processos erosivos pela

quantidade de massa transportada a uma grande velocidade. Esses fenômenos naturais ou

antrópicos causam problemas imediatos para a população, independente da condição social, e

também para o meio ambiente.

No caso do Brasil, a combinação de forte calor e alta umidade propicia condições ideais para a

decomposição química profunda das rochas. Consequentemente, os fatores condicionadores da

evolução dos terrenos tornam as formas de terreno mais suaves e o mante de intemperismo mais

espesso, em função da intensificação dos processos intempéricos (Garcia, 2006)

É notório que os deslizamentos em encostas e morros urbanos vêm ocorrendo com uma

frequência alarmante nestes últimos anos (http://www.geografia.seed.pr.gov.br), devido ao

crescimento desordenado das cidades, com a ocupação de novas áreas de risco, principalmente

pela população mais carente, como é o caso do Morro da Carioca no município de Angra dos

Reis-RJ, que recentemente, mais precisamente em dezembro de 2009 e janeiro de 2010, foi palco

de tragédias relacionadas a escorregamentos (FIGURA 1).

Figura 1 – Deslizamento ocorrido em 2010 no Morro da Carioca (Fonte: POCIDONIO, 2010)

Muitas cidades, em sua expansão, avançam para terrenos topograficamente mais inclinados e

geologicamente instáveis. É o caso da ocupação de vertentes de morros ou de obras efetuadas

em áreas extremamente suscetíveis A intempéries intensas ou solos fragilizados. A época de

ocorrência dos deslizamentos coincide com o período das chuvas, intensas e prolongadas, visto

que as águas escoadas e infiltradas vão desestabilizar as encostas. Quando ocorrem as

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precipitações, o solo absorve uma parcela da água, no entanto, outra parte se locomove em forma

de enxurrada na superfície do terreno. A parte de água que se infiltra no solo se confronta com

alguns tipos de rochas impermeáveis, com isso a água não encontra passagem e começa

acumular-se em único local tornando, dessa forma, o solo saturado de umidade que não

consegue suportar e se rompe, desencadeando o deslizamento de terras nas encostas até a base

dos morros.

Os motivos que desencadeiam esse processo estão ligados à retirada da cobertura vegetal de

áreas de relevo acidentado, habitação humana em locais impróprios, oferecendo condições

propícias para o desenvolvimento de deslizamentos em encostas (Samba, 2011).

Para o estudo e prevenção de tais fenômenos, utilizam-se ensaios laboratoriais em contexto

com a Mecânica dos Solos, onde estão inseridos os estudos de Limite de Plasticidade e Liquidez,

cujo objetivo é determinar um valor para o Índice de Plasticidade; ensaios de Granulometria e de

Cisalhamento Direto, que é muito comum devido sua simplicidade, facilidade de execução e

manuseio do corpo de prova (GERSCOVICH, 2010).

O ensaio de cisalhamento direto destina-se à medição da resistência horizontal em função da

variação vertical, em uma amostra confinada a uma célula de cisalhamento.

Este trabalho estuda os parâmetros geotécnicos de solos e analisa a resistência ao

cisalhamento direto e permeabilidade saturada a partir de amostras coletadas no local do MMG.

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2 – Objetivos

2.1 – Objetivo geral

O trabalho tem como objetivo geral caracterizar geotecnicamente uma área de encosta no

Morro da Carioca, no município de Angra dos Reis-RJ, visando o estudo da susceptibilidade à

ocorrência de Movimentos de Massa Gravitacionais

2.1 – Objetivos específicos

Os objetivos específicos do trabalho são:

-Caracterizações geotécnicas de materiais inconsolidados da encosta;

-Realização de ensaios laboratoriais de Cisalhamento Direto em amostras indeformadas de

solo coletadas em campo;

-Ensaios laboratoriais para obtenção de índice de plasticidade, limite de plasticidade e liquidez

em amostras deformadas de solo, ambas coletadas em campo;

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3 – Revisão bibliográfica

3.1 – Caracterização geotécnica de Solos

O objetivo de se caracterizar e classificar os solos em Geologia de Engenharia é o de poder

prever os seus comportamentos mecânico e hidráulico, em obras de engenharia, mineração e

meio ambiente, conhecendo-se, ao mesmo tempo, as suas formas de ocorrência e a geometria

das camadas nos locais em estudo.

As descrições realizadas em cortes ou exposições dos solos, por escavações e em sondagens,

aliadas aos ensaios de laboratório, permitem elaborar mapas e seções apresentando os grupos

de solos classificados quanto à gênese e ao comportamento geotécnico esperado (NOGAMI &

VILLIBOR, 1981).

Em classificações geotécnicas convencionais, os índices classificatórios são a granulometria e

os limites de consistência, LL e LP (Limite de plasticidade e Limite de liquidez), já nas

classificações não convencionais não são utilizados tais índices. Existem inúmeras classificações

não convencionais de solos, baseados em peso específico, coesão e a de maior uso no meio

geotécnico, a classificação MCT (miniatura, compactação, tropical), que baseia-se em ensaios de

compactação e perda de massa por imersão de corpo de prova (NOGAMI & VILLIBOR, op. Cit.).

– Classificação textural ou granulométrica

Nesta classificação, os solos são agrupados de acordo com o tamanho das partículas através

do ensaio de granulometria (FIGURA 2). É uma classificação limitada (PASTORE & FONTES,

1998), pois, o comportamento dos solos não depende apenas da granulometria. No entanto, é

uma informação essencial para descrições de solos, principalmente para solos de granulometria

grossa.

FIGURA 2 – Peneiramento mecânico do LAMAGE para ensaios de granulometria - Foto do Autor

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– Classificação Genética Geológica

Corresponde à interpretação da gênese do solo com base na análiste tátil-visual, e em

observação de campo acerca de ocorrência (morfologia) e das relações estratigráficas com outras

ocorrências (outros solos ou rochas) interpretando-se os processos responsáveis pela gênese e,

eventualmente, a rocha de origem. A utilização desta classificação estabelece correlações entre

os diferentes horizontes (FIGURA 3) ou camadas de solos que ocorrem em uma determinada

região (PASTORE & FONTES, 1998).

FIGURA 3 – Perfil mostrando horizontes de solo (Fonte: www.geomundo.com.br)

– Classificação genética pedológica

Usualmente concentra seu interesse na parte mais superficial do perfil do subsolo, onde é mais

evidente a atuação de fatores pedogenéticos (clima, temperatura, matéria orgânica ou tempo),

diferenciando este perfil em horizontes.

A classificação pedológica pode fornecer informações que auxiliam na compreensão de

processos da dinâmica superficial, como a erosão e intemperismos químico, físico e biológico

(PASTORE & FONTES, 1998). Essa classificação não é muito utilizada na Geologia de Engenharia.

FIGURA 4 – Exemplo de erosão pluvial em Barra do Piraí-RJ – Foto do autor.

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3.2 – Cisalhamento direto

O ensaio de cisalhamento direto foi desenvolvido para a determinação da resistência ao corte

de um corpo de prova de solo pouco espesso, geralmente prismático e de seção quadrada ou

circular. O corpo de prova é colocado em uma caixa de cisalhamento sobreposta por um anel, de

forma que a metade inferior do corpo de prova fique dentro da caixa e a metade superior dentro

do anel. É então aplicada uma força vertical na amostra e a caixa de cisalhamento é movida com

velocidade constante em relação ao anel, medindo-se a força suportada pelo corpo de prova

(tensão de ruptura e tensão residual) e o deslocamento vertical (que indica se houve variação do

volume durante o ensaio) (http://www.geotecnia.ufba.br/).

3.3 – Ensaio de cisalhamento direto

É o mais comum de determinação da resistência ao cisalhamento de solos (GERSCOVICH,

2010). Consiste na imposição de um plano de ruptura em uma amostra prismática, podendo

representar a condição de campo mostrada na FIGURA 5.

FIGURA 5 – Ensaio de cisalhamento direto (Fonte: WWW.LNEC.PT)

No ensaio (FIGURA 6), a amostra é colocada em uma caixa bipartida, onde se aplica a força

normal N, constante, aumentando-se progressivamente a força tangencial T e provocando-se o

deslocamento de uma das partes da caixa em relação à outra, até a ruptura. Durante o ensaio a

área correspondente ao plano de ruptura vai sendo reduzida. Com isso as tensões normal e

cisalhante vão sendo alteradas durante o ensaio.

FIGURA 6 – Esquema do ensaio de cisalhamento direto (Fonte: GERSCOVICH, 2010)

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FIGURA 7 – Célula de cisalhamento direto do LAMAGE – Foto do autor

O equipamento empregado no ensaio de cisalhamento direto consiste em uma célula, ou caixa bipartida, onde o corpo-de-prova é colocado Para facilitar a drenagem são colocadas duas pedras porosas, no topo e na base da amostra. A força normal é aplicada através de uma placa rígida de distribuição de carga e é possível manter o corpo-de-prova sob a água, evitando a perda excessiva de umidade durante o ensaio em amostras saturadas (FIGURA 8). Dentre o conjunto de resultados obtidos, os mais importantes são mostrados em um gráfico de tensão cisalhante(kgf/cm²) x deslocamento(mm).

FIGURA 8 – Equipamento de ensaio de cisalhamento direto do LAMAGE sendo operado por computador - Foto do autor

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3.4 – Aplicabilidade do CD em MMG

Vários materiais sólidos empregados em construção normalmente resistem bem às tensões de

compressão, porém têm uma capacidade limitada de suportar tensões de tração e de

cisalhamento.

Geralmente são considerados apenas os casos de solicitação por cisalhamento, pois as

deformações em um maciço de terra são provocadas por deslocamentos relativos entre as

partículas constituintes do maciço.

Para análise e solução dos problemas mais importantes de engenharia de solos é necessário o

conhecimento das características de resistência ao cisalhamento de solos através de ensaios de

cisalhamento direto (http://www.civilnet.com.br). Exemplos típicos de tais problemas são aterros e

cortes instáveis, que podem gerar os movimentos de massa gravitacionais (FIGURA 9).

FIGURA 9 – Movimento de massa gravitacional ocorrido no Morro da Carioca em janeiro de 2010 (Fonte: http://www.panoramio.com)

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3.5 – Caracterização física da área

3.5.1 – Situação Geográfica

O Morro da Carioca está localizado na região de Costa Verde, no município de Angra dos Reis-

RJ, que dista cerca de 50 km da cidade do Rio de Janeiro, entre as coordenadas geográficas de

longitudes 44°12’ – 43°36’ W e longitudes 22°50’ – 23°12’ S, abrangendo uma área de

800,430 km². Limita-se a norte com o Estado de São Paulo, a sul com o Oceano Atlântico, a oeste

com o município de Parati, e a leste com os municípios de Rio Claro e Mangaratiba (FIGURA 10).

O acesso ao MMG ocorrido no Morro da Carioca se dá pela Rodovia Rio-Santos, em seguida

segue-se pela rua José Elis Rabha em direção ao centro urbano do município de Angra dos Reis,

de onde se pode acessar o local estudado (FIGURA 11).

FIGURA 10 – Município de Angra dos Reis

(Fonte: http://pt.wikipedia.org/wiki/Angra_dos_reis#mediaviewer/Ficheiro:RiodeJaneiro_Municip_AngradosReis.svg)

Figura 11 – Localização do Movimento de massa gravitacional no Morro da Carioca (Fonte: Google Earth, 2014)

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3.5.2 – Condições Climáticas

O município de Angra dos Reis tem possui clima tropical úmido com temperatura média de

23,2°C e uma baixa amplitude térmica de 6°C , com um índice pluviométrico anual de 1976,6 mm

ou 1976,6 L/m² (http://pt.climate-data.org/location/1258/).

Devido ao clima tropical, não há chuvas significativas ao longo do ano em Angra dos Reis. O

mês de julho é o mais seco e frio, com a menor taxa de precipitação, cerca de 76,2 mm e

temperatura mínima de 16,5°C, enquanto janeiro é o mês com maior taxa, cerca 276 mm, sendo o

segundo mês mais quente, superado apenas por fevereiro, com temperatura máxima de 30,4°C.

Notar que o MMG estudado neste trabalho ocorreu na passagem do mês de dezembro de 2009

para janeiro de 2010, período que, segundo o gráfico da FIGURA 12, possui uma taxa de

precipitação maior que 265 mm, suficiente para provocar o MMG.

Figura 12 – Gráfico mostrando a média pluvial e as temperaturas máxima e mínima no período anual do município de Angra dos Reis-

RJ (Fonte: http://www.climadeviagem.com.br/angradosreis.html)

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3.6 – Contexto geológico regional

3.6.1 – Litoestratigrafia

Contornando a diversidade existente entre as muitas propostas de nomenclatura estratigráfica

disponíveis na literatura corrente, adotamos a seguinte subdivisão segundo a classificação do

CPRM, Folha Angra dos Reis*SF.23-Z-CII, 2007:

3.6.1.1 – Litoestratigrafia pré-cambriana/cambriana

a)Embasamento arqueano e/ou paleoproterozóico mais velho que 1,8 Ga;

- Complexo Mantiqueira

- Complexo Juiz de fora

- Complexo Quirino

- Suíte Campinho

- Complexo Taquaral

b)Sequências metavulcano-sedimentares neoproterozóicas subdivididas em associações

de margem passiva (etapa de abertura oceânica), bacias de ante-arco e retro-arco (etapa de

fechamento de oceanos), e bacias sin-colisionais (bacias molássicas e de antepaís);

- Grupo Paraíba do sul

- Complexo Embu

c)granitóides neoproterozóicos pré-colisionais, gerados em arco magmático intra-

oceânico ou de margem continental ativa (período de subducção)

d)Granitóides neoproterozóicos sin-colisionais;

- Granitóides Pré-colisão

- Granitóides Sin-colisão

- Granitóides tipo S ou híbridos - Granitóides Tipo I e)Coberturas neoproterozóico-cambrianas associadas a bacias tardi-orogênicas e

marmatismo pós-colisional

- Granitóides Tardi-colisão

- Granitos Sin-colisão II

- Granitos Pós-colisão II

Figura 13 - Distribuição das unidades litoestratigráficas nos diferentes compartimentos tectônicos. Abreviações utilizadas: TOC-

Terreno Ocidental; TPS- Terreno Paraíba do Sul; TEM- Terreno Embu; TOR- Terreno Oriental (Fonte: CPRM, Folha Angra dos

Reis*SF.23-Z-CII, 2007)

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3.6.1.2 – Litoestratigrafia fanerozóica

De acordo com a classificação da Folha Angra dos Reis*SF.23-Z-CII, 2007, a litoestratigrafia

fanerozóica está dividida da seguinte forma:

a) Diques Toleíticos do Cretáceo Superior

b) Diques e corpos alcalinos do Neocretáceo/Paleoceno

c) Bacias Sedimentares de Resende e Volta Redonda

d) Coberturas Neogênicas

3.6.2 – Aspectos Tectono-estruturais

3.6.2.1 – Geologia pré-cambriana/cambriana

Segundo o CPRM, Folha Angra dos Reis*SF.23-Z-CII, 2007, as estruturas observadas no

Orógeno Ribeira são resultantes de diversas etapas colisionais associadas à amalgamação do

segmento oeste do supercontinente Gondwana (FIGURA 15). As estruturas deformacionais foram

subdivididas em quatro etapas sucessivas, com base na relação com o metamorfismo,

magmatismo, critérios de superposição e apoiado em datações geocronológicas. As duas

primeiras, D1 e D2, são entendidas como progressivas e denominadas de Deformação Principal,

por ser mais penetrativa no segmento estudado. As duas outras, D3 e D4, foram denominadas de

Fases da Deformação Tardia.

Durante o período Sin-Colisão I (D1+D2, 600-560 M.a.), a colisão entre o terreno Ocidental, do

lado do São Francisco, e os terrenos Paraíba do Sul; Embú e Oriental localizados originalmente

mais a sul/sudoeste e leste, resultou na geração de estruturas de baixo ângulo, de transporte

tectônico voltado para o Cráton de São Francisco. O metamorfismo associado a esta etapa, foi

denominado de M1 e tem características de média a alta pressão, e temperaturas que podem

atingir a facies granulito.

Em todos os domínios tectônicos dos Terrenos Ocidental, e nos Terrenos Embú, Paraíba do Sul

e Oriental foram encontradas estruturas posteriores à foliação principal gerada no primeiro evento

colisional. Estas estruturas foram agrupadas, com base em critérios geométricos, nas fases de

deformação D3 e D4.

A construção do segmento central do Orógeno Ribeira está ligada ao fechamento do Oceano

Adamastor, que resultou na subducção da placa são franciscana, com polaridade para leste,

gerando rochas de arco magmático, seguida por dois episódios colisionais, em 580 e 520 Ma. Em

todos estes episódios, encontram-se registros magmáticos, estruturais e metamórficos divididos

em quatro estágios:

- Estágio pré-colisional: 790-605 Ma

- Estágio colisional I: 590-560 Ma Orogênese II ou Ribeira

- Estágio colisional II: 535-510 Ma: Orogênese Búzios/Rio Doce

- Estágio pós-colisional: 510-480 Ma

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FIGURA 14 - Etapas evolutivas do Orógeno Ribeira, segundo Heilbron & Machado (2003) 1-Embasamento do São Francisco

retrabalhado, 2-Bacia São João del rei, 3-Bacia Carandaí, 4-Bacia Andrelândia, 5-Litosfera oceânica, 6-Embasamento do TPS, 7-Bacia

Costeiro, 8 e 9- Plutonitos e vulcanitos Arco Magmático Rio Negro, 10-Bacias Paraíba do Sul e Embú, 11- Bacia Búzios, 12-

Embasamento do terreno Cabo Frio, 13 e 14-granitóides sin a tardi-colisionais, 15- diques máficos, 16 a 18-Estruturas maiores (Fonte:

CPRM, Folha Angra dos Reis*SF.23-Z-CII, 2007)

3.6.2.2 – Geologia fanerozóica

A gênese e a evolução bacias do Rifte Continental do Sudeste do Brasil (Curitiba, São Paulo, Taubaté, Resende, Volta Redonda, Macacú) está relacionada a um evento termal ocorrido durante a fase preliminar da abertura do oceano Atlântico entre o Permiano e o Triássico. Dentre os modelos evolutivos apresentados para estas bacias do tipo rifte, o de Riccomini (1989), indica a ocorrência de quatro fases, que são descritas abaixo e apresentadas na FIGURA 15. - Fase extensional NNW-SSE, que reativou uma antiga zona de cisalhamento brasiliana, com formação da depressão original na forma de hemi-grabens basculados para NW e a deposição das Formações Resende, Taubaté e São Paulo; - Fase transcorrente sinistral de direção E-W, com extensão NW-SE e compressão local NE-SW, que teria provocado soerguimentos locais e a erosão de parte dos sedimentos depositados;

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- Fase transcorrente destral de direção E-W, com compressão NW-SE, que são associadas à formação das soleiras e altos estruturais; - Fase extensional NW (WNW)-SE (ESE), responsável pelos falhamentos normais dos depósitos de idade pleistocênica.

FIGURA 15 - Episódios Evolutivos do Sistema de Riftes do Sudeste segundo Riccomini (1989) (Fonte: CPRM, Folha Angra dos

Reis*SF.23-Z-CII, 2007)

3.6.3 – Geomorfologia

A região do Planalto Atlântico do sudeste brasileiro está inserida em três principais domínios de

relevo (CPRM, Folha Angra dos Reis*SF.23-Z-CII, 2007):

a) domínios serranos escarpados (Serra do Mar e da Mantiqueira), (FIGURA 16);

b) planaltos suspensos (da Bocaina e reversos da Mantiqueira, entre outros);

c) domínios colinosos ou de mar de morros das depressões interplanálticas (FIGURA 17),

destacando o vale do rio Paraíba do Sul.

FIGURA 16 - Mar de Morros do vale do Rio Paraíba do Sul, tendo ao fundo a escarpa da Serra da Mantiqueira com o Pico do Itatiaia

em sua cota máxima. Vista a partir da Serra da Bocaina em São José do Barreiro. (FONTE: CPRM, Folha Angra dos Reis*SF.23-Z-CII,

2007)

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Figura 17: Relevo colinoso Mar de Morros da Depressão Interplanáltica do Paraíba do Sul no vale do Rio Bananal, visto a partir da

Serra da Bocaina em Bananal (FONTE: CPRM, Folha Angra dos Reis*SF.23-Z-CII, 2007)

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3.7 – Caracterização geológica-geomorfológica no local do MMG de 2010

A região de estudo está inserida no contexto geomorfológico dos domínios serranos

escarpados (Serra do Mar e da Mantiqueira). O relevo é marcado pela alternância de

alinhamentos serranos

(Serrote do Rio Bonito, Charneca, Serra da Concórdia) e vales encaixados de direção NE,

fortemente condicionado pelas estruturas da Faixa Ribeira e pelas unidades litológicas mais

resistentes ao intemperismo e erosão.

O MMG do Morro da Carioca (FIGURA 18) está localizado em uma encosta praticamente

retilínea com cerca de 350m de extensão e declividade média de 30% até a cota 80m, 50% até a

cota 170m e amplitude topográfica com cerca de 150m. O local é quase que todo coberto por

vegetação densa e solo, portanto, afloramentos rochosos são extremamente raros. A base do

morro é composta por biotita-gnaisses, e o topo por granitos, sendo alguns com esfoliação

esferoidal. A cicatriz do deslizamento possui cerca 250 de comprimento por 50m de espessura e

5m de profundidade (plano de ruptura).

FIGURA 18 – Relevo em Angra dos Reis (Fonte: Google Earth, 2014)

22

3.8 – Caracterização da área quanto à problemática ambiental

3.8.1 – Situação territorial: expansão urbana e turística desordenada

Com a construção da Rodovia Rio-Santos, na década de 70, houve um processo de ocupação

acelerada do território municipal de Angra dos Reis, assim como a construção de muitos

loteamentos e o surgimento de muitos condomínios e hotéis ao longo da rodovia. Com essas

intervenções no território municipal, surgiram áreas de devastação ambiental (Figura 19).

Figura 19 – Crescimento imobiliário desordenado nos morros do centro de Angra dos Reis (Fonte:

www.costazulfm.com.br/novosite/noticias?vNoticia=1978)

A partir da implementação de grandes empreendimentos estatais e privados, o afluxo de

pessoas para a região de Angra dos Reis aumentou consideravelmente, causando ocupação

desordenada.

Esse tipo de ocupação provocou um impacto ambiental negativo, pois as áreas ocupadas não

possuíam qualquer infraestrutura de água, esgoto e eletricidade. Nascentes foram sacrificadas

para fornecer água para esses aglomerados populacionais. O esgotamento sanitário se fazia a

céu aberto, muitas vezes utilizando-se de cursos d’água locais. O desmatamento de grandes

áreas nesses morros sem qualquer planejamento ou orientação profissional, executado por

moradores locais, expôs de forma perigosa o solo da região, o que provocou, posteriormente,

diversos acidentes, muitos deles fatais, como o estudado neste trabalho, ocorrido em janeiro de

2010, no Morro da Carioca (NASCIMENTO, 2011), (FIGURA 20)

23

FIGURA 20 – Ocupação desordenada do Morro da Carioca

(Fonte: http://ultimosegundo.ig.com.br/brasil/rj/ocupacao-desordenada-dos-morros-atrapalha-recuperacao-de-angra-dos-reis/n1237883806729.html)

A abertura da rodovia Rio-Santos, intensificou, ainda, a presença do capital imobiliário e

aumentou o fluxo turístico da região, apoiados pelo poder público em várias esferas de governo.

Nesse período, países norte-americanos e europeus começaram a se preocupar com o meio

ambiente. A partir da Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente Humano, em

Estolcomo (1972), houve um crescimento dos movimentos ecológicos e a valorização da natureza

como mercadoria possível de troca. Essa preocupação com o ambiente se refletiu no Brasil e

atribuiu valor de mercado aos objetos naturais. Dessa forma, o município de Angra dos Reis

passou a ser reconhecido como parte integrante da região da Costa Verde, por apresentar

belezas naturais exuberantes.

A partir desse momento, o município passou a ganhar destaque no turismo ecológico das

classes econômicas mais altas. Com a facilidade de acesso pela rodovia BR-101, ocorreu uma

rápida ocupação do território periférico da sede do município, valorização das propriedades e um

aumento expressivo da especulação imobiliária nas áreas próximas ao mar. Essa ocupação gerou

vários conflitos pela posse da terra e acarretou a expulsão de moradores antigos, nativos da

região, e de posseiros, fazendo com que estes buscassem outros locais do município para

instalarem suas residências (NASCIMENTO, 2011).

24

3.8.2 – Escorregamento de 2010 ocorrido no Morro da Carioca

Por se tratar de uma área com a morfologia de serras, o município possui, em sua maioria,

elevadas declividades e uma concentração significativa de depósitos de encosta, compostos

essencialmente por tálus entremeados a colúvios que se traduzem como aspecto de fragilidade e,

portanto, como importantes fatores condicionantes para a ocorrência de movimentos

gravitacionais de massa (FERNANDES & AMARAL, 2006).

Esses depósitos de encosta no município se encontram muitas vezes sobre rocha sã, o que

facilita a ocorrência de deslizamentos de terra por conta de fatores, como descontinuidades das

propriedades físicas entre os materiais, que associados a eventos chuvosos elevados, como os

ocorridos em dezembro de 2002 e no início de 2010 no município de Angra dos Reis,

correspondem a aspectos inerentes ao desencadeamento destes processos de encosta, ou seja,

demonstram a enorme fragilidade ambiental das características naturais locais.

Os eventos de MMG registrados em janeiro de 2010, época de grande movimentação turística

no município, tiveram efeito de dimensões catastróficas. Estes eventos foram resultantes da

combinação de um elevado índice pluviométrico concentrado equivalente a 417 mm em apenas

três dias, com as condições de susceptibilidades locais.

O evento registrado no Morro da Carioca, localizado na área continental de Angra dos Reis e

nos arredores do Centro da cidade, é classificado como um escorregamento raso, cujo plano de

ruptura varia entre 0,5m e 5,0m (FERNANDES, 2006), onde pode se observar a existência de

antigas cicatrizes que poderiam ter servido como indicativo das condições de fragilidade físico-

ambientais locais.

3.8.3 – Cobertura vegetal

As florestas desempenham importante papel na proteção do solo e com o desmatamento ou

abertura de clareiras pode ocorrer não só a erosão, mas também movimentos coletivos de solo

(PAULA, 2011). O desmatamento de grandes áreas em regiões de encosta para a construção de

casas residenciais e comerciais vinha crescendo de acordo com o aumento populacional em

Angra dos Reis.

O município é coberto pela Mata Atlântica do tipo Floresta Submontana (RAMBALDI, 2013),

cuja formação florestal é composta por vegetação arbórea, arbustiva e gramínea. Compreende as

matas que ocorrem na faixa de altitude entre os 50 e os 500 metros, no relevo montanhoso da

Serra do Mar, nos contrafortes litorâneos e nas ilhas. Os principais remanescentes desse tipo de

floresta constituem, quase sempre, áreas de preservação permanente, situados na escarpa frontal

da Serra do Mar.

25

4 – Materiais e Métodos

Este trabalho iniciou-se através da atividade em escritório com levantamento bibliográfico

existente sobre o escorregamento ocorrido no Morro da Carioca e suas propriedades geotécnicas,

caracterização física da área, contexto geológico e problemática ambiental. Para isso foram

analisadas publicações nacionais e internacionais que abordam o assunto.

Na segunda parte do trabalho, foram realizadas três saídas de campo para avaliação local e

coleta de amostras. Nas coletas, foram utilizados martelo, pá, etiquetas para identificação,

amostradores para amostras indeformadas e sacolas plásticas para amostras deformadas. As

amostras escolhidas para os ensaios foram rotuladas com a sigla MC (inicias de Morro da

Carioca), seguidas do número referente à ordem de coleta. As amostras MC2 e MC3 foram

coletadas no mesmo local, onde não ocorreu qualquer tipo de MMG, cerca de 20cm e 40cm de

profundidade respectivamente. A amostra MC1 foi coletada cerca de 20cm de profundidade, em

local onde houve deslizamento (FIGURA 21).

Na terceira parte do trabalho foram feitos os seguintes ensaios em laboratório: Limite de

Liquidez(LL) segundo a norma ABNT-NBR 6459, Limite de Plasticidade segundo a norma ABNT-

NBR 7180, Análise Granulométrica, considerando a escala granulométrica da ABNT (NBR 6502),

que divide os solos nas frações argila (< 0,005 mm), silte (entre 0,005 e 0,05 mm), areia fina

(entre 0,05 e 0,42 mm), areia média (entre 0,42 e 2,0 mm), areia grossa (entre 2,0 e 4,8 mm) e

pedregulho (entre 4,8 e 76 mm) e o ensaio de Cisalhamento Direto com amostras de solo

indeformadas, descrito no item 3.3.

FIGURA 21 – Locais onde foram coletadas as amostras de MC1, MC2 e MC3

26

5 – Resultados e discussões

5.1 – Resultados relativos aos ensaios de limite de liquidez (LL)

Umidade(%) = peso de água(g) x 100

peso da amostra úmida(g)

Número de golpes: valor dado por aparelho mecânico específico para ensaio de LL (FIGURA

21)

FIGURA 22 – Aparelho de Casagrande no LAMAGE - Foto do autor

LL = Interseção da curva de 25 golpes com a curva média dos valores de umidade

Os gráficos a seguir são resultados dos ensaios de LL feitos com amostras de solo deformadas.

27

FIGURA 23 – Amostra MC1. Gráfico mostrando LL= 17% de umidade

FIGURA 24 – Amostra MC2. Gráfico mostrando LL=25% de umidade

28

FIGURA 25 – Amostra MC3. Gráfico mostrando LL=18% de umidade

5.2 – Resultados relativos aos ensaios de limite de plasticidade (LP)

LP = Umidade (%)

Assim como no ensaio de LL, temos: LP = Umidade (%) = peso de água(g) x 100

peso da amostra úmida(g)

Os valores foram obtidos a partir do ensaio de LP feitos com amostras de solo deformadas.

MC1: LP = 14,21%

MC2: LP = 18,35%

MC3: LP = 7,15%

5.3 – Resultados relativos ao Índice de plasticidade (IP)

Segundo Atteberg, o índice de plasticidade é definido pela diferença entre os valores de limite

de liquidez de limite de plasticidade.

IP(%) = LL – LP

Portanto, as amostras seguem com os seguintes resultados de IP:

MC1: IP(%) = 17 – 14,21 = 2,79%

MC2: IP(%) = 25 – 18,35 = 6,65%

MC3: IP(%) = 18 – 7,15 = 10,85%

29

O gráfico IP x LL é dividido pela curva A, que classifica os materiais da parte superior como

argilosos e da parte inferior como silto-arenosos (FIGURA 24). 0s pontos em vermelho mostram

as três amostras deformadas após os ensaios de LL e LP. Vale lembrar que os materiais argilosos

são os que apresentam mais plasticidade em relação a materiais siltosos ou arenosos.

FIGURA 26 – Gráfico IP x LL

5.4 – Resultados referentes ao ensaio de cisalhamento direto

Os ensaios de CD, realizados em amostras de solo indeformadas, tiveram por objetivo os

resultados de tensão cisalhante, relacionado com o deslocamento.

FIGURA 27 – Amostra MC1 com tensão cisalhante igual a 0,68 kgf/cm²

30



31

FIGURA 30 – Amostra de solo indeformada confinada em amostrador metálico antes do ensaio de cisalhamento direto

FIGURA 31 – Amostra de solo após o ensaio de cisalhamento direto

Existe uma relação diretamente proporcional entre os valores dos índices de plasticidade com

os valores de tensão cisalhante obtidos a partir do ensaio de cisalhamento direto. As amostras

que apresentaram mais plasticidade também apresentaram maior tensão cisalhante, ou seja,

quanto mais argila o material possuir, maior será sua resistência ao cisalhamento.

FIGURA 32 – Tabela mostrando os valores dos ensaios

32

6 – Considerações Finais

A partir dos resultados obtidos, podemos relacionar os locais de coleta das amostras com os

valores referentes aos ensaios. Os valores de tensão cisalhante são maiores nas amostras MC2

(1,38 kgf/cm²) e MC3 (1,48 kgf/cm²) quando comparados com o valor da tensão na amostra MC1

(0,68 kgf/cm²). Essa diferença se dá pelo fato da área representada por MC1 ser terreno onde

ocorreu MMG em 2010, ou seja, esse material apresenta maior fragilidade a escorregamentos em

relação ao material representado por MC2 e MC3, cuja área de coleta não sofreu escorregamento.

Apesar de MC2 e MC3 representarem a mesma área de coleta, há uma pequena diferença

entre seus valores de tensão cisalhante. A amostra MC2 foi coletada em uma profundidade com

cerca de 20 cm, enquanto MC3 foi coletada com profundidade de 40 cm. O material mais profundo

tende a ser mais compacto devido à pressão exercida por volumes de solos em horizontes

superiores, tornando-se então mais resistente ao cisalhamento. Nota-se, portanto, que com maior

tensão cisalhante, maior resistência ao cisalhamento o material possui.

Assim como mostra a Figura 32, materiais com características mais plásticas tendem a ser mais

resistentes a deslizamentos. Basta observar que os valores tanto de tensão cisalhante quanto de

índice de plasticidade são maiores nas amostras coletadas fora da área de escorregamento, que

apresentam um teor maior de argila quando comparados com a amostra coletada no

escorregamento.

Durante a amostragem registrou-se, também, a presença de raízes maiores e mais espessas

nos solos escorregados. Sabe-se que a cobertura vegetal dificulta a ocorrência de MMGs, desde

que as raízes, que por vezes tornam-se profundas e grossas, não prejudiquem a estrutura

primária do solo em regiões de encosta, diminuindo sua resistência a escorregamentos.

A ocupação humana desordenada é um fator importante quando se trata de desastres naturais

e no caso dos MMGs, não é diferente. A construção de casas em locais pouco resistentes a

escorregamentos, aliada com a água da chuva, que é o principal causador desses fenômenos, foi

determinante para provocar o deslizamento no Morro da Carioca. Sabe-se que em janeiro de 2010

o município registrou a maior taxa de precipitação do ano, que em um intervalo de três dias foi

superior a 400 mm. Solos de baixa plasticidade tendem a se fragmentar em condições chuvosas

como essa, enquanto solos de alta plasticidade são mais resistentes.

33

7 – Referências Bibliográficas

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