Estudo de alguns casos de instabilidade da encosta da Serra Geral no Estado do Rio Grande do Sul

Abstract

Este trabalho apresenta um estudo de alguns casos de instabilidade na encosta da Serra Geral no Estado do Rio Grande do Sul. A encosta da Serra Geral na sua borda leste apresenta-se como um paredão abrupto entalhado por profundos canyons os quais são orientados segundo um sistema de falhas regionais. As encostas da borda leste são formadas por litologias pertencentes à Formação Serra Geral (rochas vulcânicas básicas e ácidas) e Formação Botucatu. Na borda leste foram descritos vários casos de instabilidade ocorridos no vale do rio Três Forquilhas, quando da abertura da rodovia RS-486 (Rota do Sol). Neste área verificou-se que os movimentos de massa são os fluxos de detritos e quedas de blocos nas cotas mais altas, principalmente nas rochas vulcânicas ácidas, e os movimentos de tálus e massas coluviais na porção intermediária e próximo ao fundo dos vales em rochas vulcânicas básicas e solos de alteração. Várias rupturas em taludes de solo e rocha alterada envolveram a mobilização da resistência ao cisalhamento residual. A encosta sul da Serra Geral desenvolve-se como uma borda profundamente erodida e as escarpas vão gradualmente diminuindo de altitude de leste para oeste. Nas encostas da borda sul afloram várias formações sedimentares principalmente as Formações Rosário do Sul, Santa Maria e Caturrita. Na borda sul foram examinados casos de instabilidade nas localidades de Taquara- Gramado, Teutônia, São Vendelino, Candelária, Santa Cruz do Sul, Malhada, Faxinal do Soturno e Santa Maria. A encosta até a região de Santa Cruz do Sul apresenta movimentos de massa associados a colúvios argilosos sobre rocha basáltica ou arenítica. Os materiais envolvidos são originados da Formação Serra Geral e da Formação Botucatu. A partir desta área os sedimentos das Formação Santa Maria (siltitos vermelhos) tornam-se importantes nos processos de instabilidade de encostas e taludes. Nos taludes de Faxinal do Soturno e Malhada as camadas siltosas da Formação Santa Maria tiveram grande importância nos processos de instabilidade. Alguns dos casos de instabilidade estudados apresentavam superfícies de ruptura com aspecto estriado e brilhante em camadas com elevada concentração de argilo-minerais. Foram realizados ensaios ring shear em 26 solos do estado com o objetivo de investigar os mecanismos de mobilização da resistência residual. Os tipos de solos estudados incluíram colúvios sobre basaltos e siltitos; solos residuais de basalto; solos saprolíticos granulares de granito; solos residuais de arenito, de siltito e de argilito e argilas de preenchimento de juntas de basalto. Os valores de Ø'r variaram entre 7º e 36º. A interpretação dos resultados permitiu a identificação de 5 grupos principais de comportamento de solos. Em Faxinal do Soturno um talude sofreu um processo de ruptura ao longo de uma superfície claramente definida e com características peculiares. Os materiais envolvidos foram colúvios siltosos sobre siltito vermelho da Formação Santa Maria. A superfície de ruptura apresentava-se lisa e polida, com um índice de vazios e teor de umidade mais elevados. Através de microscopia eletrônica verificou-se uma orientação das partículas de argila da superfície de ruptura na direção do movimento. Retro-análises do talude indicaram a mobilização da resistência ao cisalhamento residual ao longo desta superfície. Em Malhada um grande escorregamento de solo e rocha envolvendo a borda do platô basáltico da Formação Serra Geral, arenitos da Formação Botucatu e siltitos da Formação Santa Maria ocasionou a abertura de uma grande fossa com 30m de profundidade e movimentos de massa numa área de cerca de 60 hectares. Levantamentos topográficos, geofísicos e geológicos foram realizados na área. Foram realizadas sondagens e instalados piezômetros, marcos superficiais e inclinômetros para monitoramento da encosta. Ensaios de laboratório foram executados para determinar os parâmetros de resistência dos diversos materiais envolvidos. Os movimentos desta encosta são complexos e parecem reproduzir o mecanismo de evolução natural das escarpas na região. A resistência residual do siltito foi mobilizada.

This work presents the study of some slope instability problems on Serra Geral slopes in Rio Grande do Sul State. The east border of Serra Geral slope presents an abrupt scarp cut by deep canyons. These canyons are oriented according to a regional fault system. The east border slopes are formed by materials of Serra Geral Formation (basic and acid volcanic rocks) and Botucatu Formations. Various slope instability problems in this border have been described related to RS-486 roadway construction, Três Forquilhas river valley. Debris flows and rock falls are the most common movements at higher levels, in acid volcanic rocks. In the lower and intermediate levels the movements of talus and colluvium masses are more common. Various slope failures involving weathered rock and residual soil mobilized residual shear strength. The south border of Serra Geral is deeply eroded and the scarps are gradually reduced in height from east to west. Various sedimentary formations are exposed, especially Rosário do Sul, Santa Maria and Caturrita Formations. In this border, slope problems were examined on Taquara-Gramado, Teutônia, São Vendelino, Candelária, Santa Cruz do Sul, Malhada, Faxinal do Soturno and Santa Maria locations. Up to Santa Cruz do Sul the mass movements are related to clayey colluviuns over basalt or sandstone rocks. The materials are originated from Serra Geral and Botucatu Formations. Further west the sedimentary silty rocks of Santa Maria Formations became important on the instability problems. At Malhada and Faxinal do Soturno slopes the silty layers of Santa Maria Formation had a major role on the instability. Some slope problems studied presented failure surfaces with polished aspect on layers with large content clay minerals. Ring shear tests were carried out on 26 soils on order to study the mechanisms of shear strength mobilization. The soil types included colluvium over basalt and siltstone; residual soils from basalt; granular saprolitic soils from granite; residual soils from sandstones, siltstones and mudstones and discontinuity infilling clays in basalts. The values of Ø’r varied between 7º and 36º. The tests results interpretation allowed the definition of 5 main groups of soil behaviour. The Faxinal do Soturno slope presented a clearly defined failure surface involving silty colluvium over red siltstone from Santa Maria. The material at failure surface had a higher void ratio and water content than the remaining colluvium. Photographs taken through electronic microscope showed clay particles oriented on the movement direction. Back-analysis confirmed the residual shear strength mobilization at the surface. At Malhada location the failure involved a great volume of soil and rock including the border of the basaltic plateau of Serra Geral Formation, Botucatu sandstones and Santa Maria siltstones. The movement opened a large chasm 30m deep and caused soil deformations in a 60ha area. Topographic, geologic and geophysical surveys have been carried out in the area. Monitoring included surficial stakes, piezometers and inclinometers. Laboratory tests have been carried out on most of the materials involved. The slope movements are complex and seemed to reproduce the natural evolution of the scarp in the region. The residual shear strength has been mobilized.