Engenharia de rochas

1. MECÂNICA DAS ROCHAS
2° PERIODO DE 2014
OBRA DE ENGENHARIA DE ROCHAS: SAU MAU PING
SLOPE IN HONG KONG
Cristian Yair Soriano Camelo
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Departamento de Engenharia Civil
cysorianoc@unal.edu.co
Abstract: This document presents a summary of the measures adopted to stabilize a slope in a rock
mass formed by granite with exfoliation or sheet joints, explaining the nature of the work, the rock
types present and the geological constraints, the related problems and the respective solutions.
Keywords: Slope stability, rock engineering.
1. Tipo e função da obra
A obra consiste num estudo de estabilidade
de taludes em rocha na rodovia Sau Mau Ping
em Kowloon, Hong Kong. Nesta região
foram identificados processos de
instabilidade num talude que tinha uma altura
de 60 m e que representavam uma situação de
risco para uma população de mais de 5000
pessoas as quais moravam do lado oposto da
rodovia em blocos de apartamentos
(Figura 1).
Neste estudo de estabilidade se começou com
a análise da condição atual e obter assim o
fator de segurança nesta situação. Depois foi
feita uma análise de alternativas para de esta
maneira atingir um fator de segurança
aceitável para as condições de curto e longo
prazo.
Figura 1. Talude instável na rodovia Sau Mau
Ping (Hoek, 2006)
A geometria simplificada que foi empregada
nestas análises consiste em um talude de 60m
de altura com 3 bermas a 20 m de altura com
ângulos de inclinação de 70°, o ângulo médio
de inclinação do talude é de 50° e uma
família de descontinuidades do tipo foliação
com uma inclinação media de 35° ( Figura 2).

2. Figura 2. Geometria empregada nas análises de
estabilidade em duas dimensões do problema.
(Wyllie 2004)
2. Litología e condicionantes
As rochas presentes nesta região
correspondem a granito levemente
intemperado com foliações paralelas à face
do talude e três famílias de diaclases que
predominam no comportamento do maciço as
quais foram adotadas nos análises
cinemáticos de estabilidade. Na figura 3, se
apresenta um exemplo de como são as
foliações que aparecem em massas de rocha
formadas por granito, também chamadas de
“onion skin” e que aparecem quando o
granito foi submetido a processos de
esfriamento.
Figura 3. Esfoliação em granito, Missouri River
Coal Banks (http://www.geocaching.com/)
Por causa do pouco tempo disponível para o
planejamento de um programa de
perfurações, a coleta da informação da
geologia estrutural foi obtida a partir de
mapeamento da superfície do talude por
causa de que a rocha estava exposta na
maioria da área de interesse.
Na tabela 1, se apresentam as orientações dos
planos de descontinuidade e do talude além
das bermas e na figura 4, se apresenta a
representação na rede estereográfica das
informações geológicas e geométricas
empregadas nos análises de estabilidade.
Tabela 1. Orientação das descontinuidades do
maciço rochoso e dos taludes de corte.
(Wyllie 2004)
Figura 4. Representação na rede estereográfica
das descontinuidades do maciço rochoso e dos
taludes de corte. (Wyllie 2004)

3. 3. Problemas
O maior problema esta relacionado com as
descontinuidades da rocha, especificamente
as foliações paralelas à superfície do terreno
que apresenta a massa de granito, se fossem
feitas escavações na base destas esfoliações
(sheet joints), podem ocorrer deslizamentos
(Figura 5).
Figura 5. Deslizamento gerado por escavações na
base de uma massa de granito com esfoliações
(Hoek, 2006)
Durante a escavação dos taludes se
apresentaram deslizamentos na massa de
rocha, por tanto para análises de estabilidade
foi suposto um fator de segurança na
condição atual perto de 1,0 (Figura 6).
Figura 6. Talude potencialmente instável
(Hoek, 2006)
Em vista de que não existiam informações
sobre os parâmetros de resistência da rocha,
foram feitas estimações baseadas em estudos
de retro análise realizados em rochas
similares (Tabela 1).
Tabela 1. Taludes empregados nas retro anâlises
que forneceram parâmetros de resistência para o
caso de Sau Mau Ping, (Wyllie 2004).
Baseados nesta experiência foram
considerados uns rangos de variação do
ângulo de atrito (35°-45°) 1
e da coesão
(50KPa-200KPa). Na Figura 7, se apresentam
os resultados das retro análises dos taludes
apresentados na Tabela 1.
Em termos de considerar a aceleração da
gravidade, o método mais simples é adicionar
uma força horizontal de magnitude αW, onde
α é uma aceleração expressada em termos de
uma porcentagem da gravidade e W
1
Granitos mesmo que estiver muito caulinizados,
apresentavam ângulos de atrito neste rango.
(Wyllie 2004)
.

4. corresponde ao peso da massa de rocha
susceptível de se mobilizar. Em vista de que a
região não apresenta considerável atividade
sísmica, o fator α adotado foi 0,08.
Figura 7. Parâmetros de resistência para
diferentes taludes obtidos a partir de retro análise
(Wyllie 2004).
4. Soluções
As possíveis soluções para estabilizar os
taludes foram as seguintes:
 Redução da altura
 Redução do ângulo de inclinação do
talude
 Drenagem
 Ancoragem
O fator de segurança adotado para garantir
estabilidade do talude foi 1,5. Os resultados
da como uma variação em termos da redução
da altura, variação da inclinação do talude,
redução do nível de agua, porcentagem de
peso da massa susceptível a se mobilizar
como forças aplicadas, em termos do fator de
segurança se apresentam na Figura 8.
Figura 8. Fatores de segurança em termos da
variação porcentual das diferentes alternativas de
estabilização (Wyllie 2004).
Discussão das alternativas:
 Redução da altura: Da figura 8, pode-
se observar que a redução da altura
não era uma opção aceitável de
estabilização porque se precisava de
uma redução da altura do talude de
quase 50%, e neste caso seria mais
prático escavar o talude inteiro.
 Redução do ângulo de inclinação: a
linha 3 da Figura 8, mostra que esta
variação é muito sensível quer dizer
que uma redução de um 25% neste
ângulo (50° a 37,5°) permite atingir o
fator de segurança desejado.
 Drenagem: as curvas 5 e 6 mostram
que somente medidas de drenagem
não são suficientes para estabilizar o
talude, neste caso não foi atingido o
fator de segurança de 1,5.
Rango de Variação

5.  Ancoragem: as curvas 7 e 8 mostram
que a instalação de ancoragem com
forças equivalentes a 5000 KN por
metro de talude permitem atingir o
fator de segurança de 1,5. Os cálculos
feitos para este talude mostram que
são precisas 500 âncoras, cada uma
com uma capacidade de 1MN para
um trecho de 100 m. Esta alternativa
não foi aceita pelos elevados custos e
pela incerteza em termos da
resistência à corrosão ao longo prazo
das âncoras.
5. Conclusões
A alternativa adotada para estabilizar os
taludes foi reduzir o ângulo de inclinação do
talude até 35°, removendo a massa de rocha
que apresentava esfoliações, removendo
assim o problema. Durante as operações de
estabilização, os níveis de água foram
monitorados com piezómetros, durante o
período de escavação não se apresentaram
maiores problemas e o talude foi escavado até
o nível planejado.
Referências Bibliográficas
1. Hoek E. Practical Rock Engineering-
A Slope stability problem in Hong
Kong (2006), pp 1-15
2. Wyllie D, Mah C. Rock Slope
Engineering (Spon Press, Taylor
Francis Group, 2004), pp 334-341.