Liquefação dos Solos

1. INTRODUÇÃO

Nos últimos meses a barragem de Fundão em Mariana-MG tem sido tema de muito interesse de estudiosos a fim de descobrir o que realmente aconteceu para ocorrer o rompimento da barragem e quais foram às causas e se as mesmas poderiam ter sido evitadas.

No entanto, alguns engenheiros estudam a possibilidade de ter acontecido o fenômeno da liquefação dos rejeitos e que a junção com as outras causas, levou ao rompimento.

Os rejeitos de mineração são em geral materiais granulares e/ou finos não plásticos que quando disposto hidraulicamente, tendem a formar camadas de material de baixa densidade, com alto grau de saturação, suscetíveis à liquefação pela aplicação de carregamentos não drenados.

Existem dois tipos de liquefação: estática e dinâmica, dependendo como a própria classificação já indica, da natureza do agente causador de sua iniciação. A liquefação dinâmica é geralmente provocada por eventos sísmicos, evento esse que será tratado no presente trabalho como uma das causas do ocorrido e a liquefação estática que ocorre por carregamentos que sob solicitação não-drenada, causam a geração de excessos de poropressão que podem induzir a liquefação do material.

Nesse trabalho iremos mostrar como ocorre esse fenômeno chamado liquefação e através da metodologia explicar como será realizado nosso experimento no dia da mostra cientifica.

1. OBJETIVO

O objetivo principal de nosso projeto é explicar como ocorre este fenômeno e apontar sua importância na engenharia civil exemplificando alguns casos já ocorridos, apontando como ocorre e suas conseqüências no ambiente geológico. Através de um estudo da liquefação, com um destaque especial à ocorrência deste fenômeno associada aos rejeitos de mineração.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEORICA

1. DEFINIÇÃO

Liquefação dos solos acontece quando o solo alagado (encharcado) e solto (areia+água) se torna temporariamente areia movediça, à liquefação é o processo de “strain-softening” (perda de resistência com a deformação) apresentado por solos sem coesão, contrácteis e saturados, durante o cisalhamento não drenado. Este mecanismo é provocado pela tendência do solo em se deformar durante o cisalhamento, o que provoca variação das poropressões durante um carregamento não drenado.

De acordo com Arthur Casagrande, durante a liquefação a posição relativa dos grãos está em constante mudança, de forma que seja mantida uma resistência mínima. Uma mudança do arranjo estrutural dos grãos para a estrutura de fluxo começaria quase acidentalmente como em um núcleo e seria espalhada para a massa como uma reação em cadeia. Para Casagrande, esta estrutura existe somente durante o fluxo, e no momento que o movimento cessa, os grãos se rearranjam e uma estrutura estática é alcançada (Castro, 1969 e Kramer, 1985).

Castro (1969) se refere a Terzaghi como o primeiro a descrever o fenômeno da liquefação, em seu livro clássico “Erdbaumechanik auf Bodenphysikalischer Grundlage” publicado em 1925, na cidade de Viena:

“A liquefação pode ocorrer somente na condição em que a estrutura de uma grande porção de um depósito sedimentar é metaestável (...) Se o solo é saturado, no momento do colapso, o peso das partículas sólidas é temporariamente transferido dos pontos de contato com seus vizinhos para a água. Como conseqüência, a pressão hidrostática para qualquer profundidade z aumenta de seu valor normal γw.z para uma quantia uw

que é próxima do peso submerso γs.z do sedimento localizado entre a superfície e a profundidade z.”

1.  ACONTECIMENTOS OCORRIDOS

Ao longo do tempo foram registrados inúmeros casos de rupturas catastróficas de maciços de solos com consideráveis prejuízos econômicos, perdas de vidas humanas e danos ao meio ambiente, como o ocorrido em 07 de Junho de 1962, onde mais de 2.000 mil pessoas morreram na tragédia na cidade de Port Royal na Jamaica, alem de outras tragédias que tivemos no decorrer dos anos devido à liquefação dos solos.

Recentemente em Mariana-MG ocorreu o rompimento da barragem de rejeitos da Samarco que dentro das causas estudadas temos a liquefação como hipótese do desastre.

O pesquisador aposentado do INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais) e da UFAL - Universidade Federal do Alagoas, Luiz Carlos Molion, assevera que uma das razões da maior vulnerabilidade de Minas Gerais a esse tipo de desastre advém das características peculiares do solo local: Aquelas regiões contem muitas cavernas; então, na medida em que vai se depositando água, ela cria pressão e o terreno vai acomodando o que produz pequenos abalos sísmicos, inferiores a dois na escala Richter. Isso vai mexendo na estrutura. E nessa época do ano, aquela região recebe maior intensidade de chuva. Essa combinação de fatores causa um desastre. (MOLION, 2015)

A vulnerabilidade do Estado de Minas Gerais também é explicada pela maior exploração de atividade mineraria, a qual necessita dessas estruturas em seu processo produtivo. Contemporaneamente existem 754 barragens em Minas Gerais, sendo 317 delas de rejeitos minerários. Esse tipo de desastre traz muitas vezes uma combinação de fatores como sua causa primária. Em inúmeros dos casos supracitados o colapso da estrutura da barragem decorreu do advento de um fenômeno natural de intensidade inesperada, como terremotos, tufões, furacões ou grandes tempestades. Nesses casos em que fenômenos naturais intensos extraordinários contribuem para o rompimento das barragens podemos classificar os eventos como desastres mistos, no entanto, quando os eventos naturais responsáveis por essa “contribuição” são corriqueiros, como chuvas de intensidade anual, tremores de terras com incidência recorrente, e inundações ordinárias, o evento deve ser classificado como tecnológico, pois a estrutura da barragem deve ser apta a suportar as oscilações naturais do ambiente em que se insere.