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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.8.2016.tde-08032016-152717
Documento
Autor
Nome completo
Fabrizio de Luiz Rosito Listo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2015
Orientador
Banca examinadora
Ross, Jurandyr Luciano Sanches (Presidente)
Barrozo, Ligia Vizeu
Macedo, Eduardo Soares de
Marinho, Fernando Antonio Medeiros
Villela, Fernando Nadal Junqueira
Título em português
Propriedades geotécnicas dos solos e modelagem matemática de previsão a escorregamentos translacionais rasos
Palavras-chave em português
Escorregamentos rasos
Geomorfologia
Modelo TRIGRS
Propriedades geotécnicas e geoestatística do solo
Serra do Mar
Resumo em português
Em função da ocorrência de desastres naturais no Brasil, instaurou-se em 2012 a Lei Federal no 12.608 de Política Nacional de Proteção e Defesa Civil, que incentiva medidas de previsão para conter desastres naturais e situações de risco. O uso de modelos matemáticos em bases físicas pode ser uma importante ferramenta no auxílio à redução das situações negativas geradas por escorregamentos, sobretudo em áreas íngremes como a Serra do Mar. O objetivo deste trabalho foi comparar cenários de suscetibilidade a escorregamentos translacionais rasos gerados pelo modelo TRIGRS na Bacia do Rio Guaxinduba (Caraguatatuba, SP) afetada por vários escorregamentos e corridas de detritos em março de 1967. Especificamente, objetivou-se gerar três cenários de suscetibilidade considerando valores da literatura, coletados in situ e distribuídos estatisticamente; caracterizar espacialmente as propriedades geotécnicas e hidrológicas do solo (coesão; densidade; espessura máxima; ângulo de atrito interno e condutividade hidráulica saturada vertical) coletadas in situ e avaliar a variação do Fator de Segurança (FS) conforme a profundidade do solo. Para isso, foram gerados três cenários utilizando-se, no primeiro, valores geotécnicos e hidrológicos disponíveis na literatura, no segundo, valores coletados dentro da bacia e no terceiro, valores geoestatisticamente distribuídos. A partir da combinação com o mapa de cicatrizes de 1967, para validação dos cenários foram utilizados os seguintes índices: (a) Concentração de Cicatrizes; (b) Potencial de Escorregamentos e (c) percentual de áreas instáveis sem cicatrizes e de áreas estáveis com cicatrizes. Os resultados dos cenários indicaram que o uso de dados geotécnicos e hidrológicos coletados in situ forneceu resultados melhores e mais representativos. Nos três cenários foi verificada uma concordância entre as cicatrizes e as áreas instáveis, mas houve uma diferença na distribuição de classes de estabilidade. Topograficamente, foram observadas maiores instabilidades em ângulos da encosta >20º, com formas retilíneas e côncavas e em classes intermediárias de área de contribuição. Geotecnicamente, foram observadas importantes relações entre a instabilidade e os valores de coesão do solo; especialmente entre os valores de 0kPa a 6kPa. Nos demais parâmetros, observou-se maior suscetibilidade nas áreas com densidade entre 17kg/m3 e 18kg/m3; espessuras de 3m; ângulos de atrito interno entre 31º e 35º e condutividade hidráulica entre 1,0x10-3m/s e 1,0x10-4m/s. Em função dos resultados obtidos, o modelo TRIGRS e a espacialização de parâmetros geotécnicos e hidrológicos podem ser utilizados pelo poder público, em suas diferentes esferas administrativas para a definição de áreas de risco e para o planejamento do uso e ocupação do solo (ex. construção de moradias e de estradas, práticas florestais, entre outros).
Título em inglês
Geotechnical properties of soils and mathematical modeling for shallow landslides prediction
Palavras-chave em inglês
Geomorphology
Geotechnical properties and soil geostatistics
Serra do Mar mountain range
Shallow landslides
TRIGRS model
Resumo em inglês
Due to the occurrence of natural disasters in Brazil, the National Protection and Civil Defense Policy Federal Law no. 12,608 was established in 2012, which encourages prediction measures to minimize natural disasters and risk situations. The use of mathematical models in physical basis can be an important tool in helping to reduce negative situations generated by landslides, especially in steep areas such as the Serra do Mar mountain rage. The goal of this work was to compare susceptibility scenarios to shallow landslides generated by the TRIGRS model at the Guaxinduba hydrographic basin (Caraguatatuba, SP), affected by various landslides and debris flows in March 1967. Specifically, the generation of three susceptibility scenarios was aimed, considering literature values, collected in situ and statistically distributed; to spatially characterize the geotechnical and hydrological properties of the soil (soil cohesion; soil density; soil thickness; internal friction angle and saturated hydraulic conductivity) collected in situ and evaluate the Factor of Safety (FS) according to soil depth. To achieve this, three scenarios were generated, using, in the first, geotechnical and hydrological values available in literature, in the second, values collected inside the basin and in the third, geostatistically distributed values. From the match with the 1967 map of scars, the following indexes were used to validate the scenarios: (a) Scars Concentration; (b) Potential Landslides and (c) percentage of unstable areas without scars and stable areas with scars. The results of the scenarios indicated that the use of in situ collected geotechnical and hydrological data supplied better and more representative results. In the three scenarios, a concordance between the scars and the unstable areas was verified, but there was a difference in the distribution of stability classes. Topographically, greater instabilities were observed at >20º slope angles, with slope straight and concave slope shapes, and at intermediate classes of contribution area. Geotechnically, important relations between the instability and the soil cohesion values were noted; especially between the values ranging from 0kPa to 6kPa. In the other parameters, a greater susceptibility was observed in the areas with densities between 17kg/m3 and 18kg/m3; 3m thicknesses; internal friction angles between 31º and 35º and hydraulic conductivity between 1,0x10-3m/s and 1,0x10-4m/s. According to the results, the TRIGRS model and the spatialization of geotechnical and hydrological parameters may be used by the Government, in its various administrative levels, for the definition of risk areas and to plan the land use and occupation (e.g., construction of housing and roads, forest practices, among others).
 
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Data de Publicação
2016-03-08
 
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