Segundo Caputo (1988), taludes compreendem superfícies inclinadas que limitam um maciço de terra, de rocha ou de terra e rocha, podendo ser estes naturais, no caso das encostas, ou artificiais, como os taludes de cortes e aterros. Os taludes artificiais exibem homogeneidade mais acentuada que os maciços naturais e, por isto, adequam-se melhor as teorias desenvolvidas para as análises de estabilidade.
A estabilidade de taludes é um tema que necessita de muitos estudos, pois as condições de estabilidades são distintas para os diversos materiais que compõem o solo e rocha e a instabilidade dos mesmos podem envolver perdas econômicas e de vidas humanas (Pinto; Júnior; Gatts, 2001). Desta forma, as pesquisas relacionadas à estabilidade de talude e encostas naturais concentram desenvolvimento técnico-científico relacionado a diversas áreas do conhecimento, como Engenharia de Minas, Engenharia Civil, Geologia, Geologia da Engenharia, Geomorfologia e Mecânica dos Solos e das Rochas (Oliveira; Brito, 1998).
No caso de análise de estabilidade de taludes em mineração, o tema se torna mais amplo e complexo, pois além de englobar análise de estabilidade de talude de pilhas de estéril, talude de barragens para contenção de rejeitos, talude de vias ou acessos rodoviários e talude de escavação, a geometria deste último representa a otimização da economia e segurança das escavações na lavra (Reis, 2010).
Quando efetua se uma análise de estabilidade de um talude, é necessário avaliar também qual é a sua resistência máxima, ou seja, qual o aumento de solicitação que suporta antes de se transformar num mecanismo. Tal acontece quando forem ultrapassadas as tensões de corte máximas mobilizáveis pelo solo ao longo de uma superfície (sendo esta definida pela maior ou menor resistência mobilizável entre partículas). O aumento de solicitação referido é o resultado entre a diferença da resistência mobilizável e a resistência mobilizada, sendo a primeira, a resistência ao corte máxima que aquele solo específico consegue oferecer quando atuado, e a segunda, a resistência que seria necessária “gastar” para equilibrar o conjunto de cargas atuantes. Assim sendo, o fator de segurança do talude define-se pela equação a seguir, sendo este o parâmetro que permite perceber qual a situação de estabilidade em que o talude se encontra (Ferreira, 2012).
A figura 3 ajuda a perceber o que representa cada uma das grandezas anteriormente descritas: resistência mobilizável, é a força que se opõe ao movimento, resistência mobilizada é a força que dá origem ao movimento. O cálculo do fator de segurança também pode ser feito via equilíbrio de forças ou de momentos, contudo a sua definição mantém-se como sendo o valor pelo qual se deve dividir a resistência do maciço para obter a resistência mobilizada (Ferreira, 2012).
Na figura 4 apresenta-se a classificação do talude de acordo com o valor do fator de segurança obtido. A sua determinação pode ser realizada através dos métodos de equilíbrio limite ou da aplicação do método dos elementos finitos.
Método do equilíbrio limite
As análises de estabilidade, na sua maioria, foram desenvolvidas segundo a abordagem do equilíbrio limite. O equilíbrio limite é uma ferramenta empregada pela teoria da plasticidade para análises do equilíbrio dos corpos, em que se admite como hipótese:
- a) existência de uma linha de escorregamento de forma conhecida: plana, circular, espiral-log ou mista, que delimita, acima dela, a porção instável do maciço. Esta massa de solo instável do maciço. Esta massa de solo instável, sob a ação da gravidade, movimenta como um corpo rígido;
- b) respeito a um critério de resistência, normalmente utiliza-se o de MorhCoulomb, ao longo da linha de escorregamento.
As equações da “Mecânica dos Sólidos” são utilizadas para a verificação do equilíbrio da porção de solo situada acima desta superfície de deslizamento. As forças participantes são as causadoras do deslizamento e as resistivas. Como deficiência o equilíbrio limite ignora a relação tensão x deformação do solo (Maragon, 2006).
De uma forma geral, as análises de estabilidade são desenvolvidas no plano, considerando-se uma seção típica do maciço situada entre os dois planos verticais e paralelo de espessura unitária. Existem algumas formas alternativas para estudar o equilíbrio tridimensional de um corpo deslizante, porém estas ainda não estão suficientemente desenvolvidas, sendo pouco usual a sua utilização (Maragon, 2006).
Além do método do equilíbrio limite existe a possibilidade de análise através do método da análise limite. As formulações deste método apoiam-se no conceito de plastificação do solo, associado a uma condição de fluxo plástico iminente e considera, ainda a curva tensão x deformação do solo. O método da análise limite, apesar de sua alta potencialidade não logrou ainda uma difusão entre os meios geotécnicos como era de se prever, devido a que as soluções, particulares e cada geometria e tipo de solo, utilizam tratamentos matemáticos mais elaborados do que os processos tradicionais do equilíbrio limite (Maragon, 2006).
Mais recentemente, com o desenvolvimento do Método dos Elementos Finitos foi possível uma nova abordagem dos problemas de estabilidade. Com este método tornou-se possível efetuar uma modelação mais realista assim como realizar o cálculo tendo por base as relações tensão-deformação dos materiais, possibilitando especificar a lei de comportamento dos mesmos (linear elástica, não linear, elastoplástica, etc). Embora haja um maior rigor nos resultados obtidos, este tipo de análise exige um maior esforço computacional e a introdução de um maior número de dados, dados esses que por vezes são inexistentes ou de difícil obtenção (Silva, 2009).
Apesar do avanço significativo nos estudos de engenharia de taludes, ocorrem ainda muitos casos de ruptura com perdas significativas de vidas e equipamentos. Uma ruptura de talude em uma mina, pode causar consequências como perdas de vidas ou invalidez, danos econômicos para os trabalhadores, perda de credibilidade da corporação tanto da parte de acionistas como da sociedade em geral, perda de equipamentos, custos adicionais com limpeza, interrupção das operações, perda de minério entre outros prejuízos, reforçando assim a necessidade de uma atenção especial para uma análise de estabilidade confiável para que tais riscos sejam evitados (Zanardo, 2014).
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Referências Bibliográficas
Caputo, H.P. Mecânica dos solos e suas aplicações: fundamentos. 6.ed. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos, 1988. 234p.
Ferreira, João Luís Ferrás. ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE TALUDES PELOS MÉTODOS DE JANBU E SPENCER. Mestrado Integrado em Engenharia Civil – 2011/2012 – Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2012. Disponível em: https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/64689/1/000151854.pdf
Maragon, Márcio. Notas de aula: Tópicos em Geotecnia e Obras de terra. UFJF,2006. Disponível em: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid03-GeoContencoesParte01-2006-2.pdf. Acesso em: 21/02/2019.
Oliveira, Antonio Manoel dos Santos; BRITO, Sérgio Nertan Alves de. Geologia de Engenharia. São Paulo: Abge, 1998
Pinto, Wendell Dias; Saboya Júnior, Fernando; Gatts, Carlos Eduardo Novo. Avaliação do Potencial de Ruptura de Taludes: Uma Abordagem Fuzzy. Rio de Janeiro: Abms, 2001
Reis, Renato Capucho. ESTUDO DE ESTABILIDADE DE TALUDES DA MINA DE TAPIRA-MG. Ouro Preto: Ufop, 2010. Disponível em: <http://www.nugeo.ufop.br/joomla/attachments/article/11/Dissertação Renato Capucho Reis.pdf>. Acesso em: 2 dez. 2013.
Santos, Thaís Guimarães dos. Estabilidade de taludes de escavação em mina de grafita. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Minas) – Universidade Federal de Alfenas– Campus de Poços de Caldas, MG, 2014.
Silva, João Paulo Moreira. OS MÉTODOS DE EQUILÍBRIO LIMITE E DOS ELEMENTOS FINITOS NA ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE TALUDES. Mestrado Integrado em Engenharia Civil – 2009/2010 – Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2009. Disponível em: https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/62106/1/000149997.pdf
Zanardo, Bruno Felipe. Análise de estabilidade de taludes de escavação em mina de bauxita. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Minas) – Universidade Federal de Alfenas– Campus de Poços de Caldas, MG, 2014.
Imagem da capa: http://www.zanollin.com.br/estruturas-de-concreto/laudos-de-estabilidade/laudo-de-estabilidade-estrutural-de-marquise/quanto-custa-laudo-de-estabilidade-de-talude-severinia
