A elaboração de diagnósticos e a tomada de decisões sobre o meio físico, com a finalidade de estabelecer diretrizes para a ocupação racional do solo, são cada vez mais prementes, especialmente, no que diz respeito ao direcionamento da expansão urbana para áreas mais favoráveis. Da mesma forma, a facilidade de acesso aos parâmetros geotécnicos de uma região constituí um inestimável recurso nas etapas preliminares dos projetos de Engenharia, no planejamento de atividades extrativas e nos programas de preservação ambiental. A cartografia geotécnica, nesse sentido, tem sido um dos instrumentos mais eficientes para a avaliação do meio físico nas últimas décadas. Entretanto, o desenvolvimento de um mapa geotécnico requer a análise de um grande número de informações que precisam ser tratadas e combinadas com rapidez. Esta tese apresenta uma metodologia para a integração de dados, por meio da ferramenta básica geoprocessamento, visando agilizar, na fase de escritório, a elaboração de mapas geotécnicos e a análise de determinados aspectos do meio físico sob o ponto de vista da Geotecnia, bem como suas interações com a mancha urbana existente. A área teste escolhida é o município de Porto Alegre (RS) situado na porção leste do estado do Rio Grande do Sul, à margem esquerda do Lago Guaiba, cuja paisagem é marcada pela diversidade de cenários naturais formados por terrenos de coxilhas, morros, cristas, lagos e planícies. A metodologia envolve a captura, o processamento e a integração de informações provenientes de fontes diversas como mapas temáticos, levantamento aerofotogramétrico, cartas topográficas, fotografias aéreas, imagens de satélite, boletins de sondagens SPT (Standart Penetration Test), dissertações e teses acadêmicas. Para isso, é constituída por nove etapas distintas, que utilizam: a) sistema de digitalização para a conversão de informações analógicas para o meio digital; b) modelagem digital do terreno (MDT) para o modelamento e a identificação do relevo, a determinação de declividades, o mapeamento de áreas com isodeclividades e o cálculo do fator topográfico, esse último objetivando a determinação da suscetibilidade à erosão laminar; c) técnicas de processamento e classificação de imagens orbitais para os mapeamentos das áreas inundáveis e da mancha urbana; d) Sistemas de Informações Geográficas (SIGs) para o processamento e a integração de informações georreferenciadas no computador; e) banco de dados digital para o armazenamento de dados descritivos sobre o meio físico e parâmetros geotécnicos obtidos em laboratório, sondagens e outras formas de investigação in situ. A estimativa das unidades geotécnicas é procedida com base na proposta metodológica para mapeamento geotécnico desenvolvida por Davison Dias (1995), na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Além da elaboração do mapa geotécnico, a metodologia propõe a análise e o cruzamento de vários fatores do meio físico com a mancha urbana existente, ou com uma subárea pertencente à região de estudo, a geração de mapas de aptidão do solo para diferentes usos e a identificação das áreas consideradas de eventos perigosos e de risco geológico. Os principais softwares empregados são o AutoCAD@, o SURFER@, ACESS@ e o IDRISI 2.0@, desenvolvido pela Clark University, USA. Os resultados obtidos a partir da implementação da metodologia demonstraram a importância e a contribuição que a ferramenta básica geoprocessamento pode trazer aos estudos geotécnicos. Os diferentes sistemas de geoprocessamento utilizados para a manipulação e tratamento das informações espaciais mostraram-se adequados e eficientes quando aplicados na coleta, processamento e integração de dados geotécnicos. Para a área teste foram identificadas trinta e sete unidades com perfis de solos com comportamento geotécnico praticamente similar frente ao uso e à ocupação do solo, cujas informações descritivas sobre o meio físico puderam ser facilmente acessadas e visualizadas, no computador, por meio da integração banco de dados geotécnicos com Sistema de Informações Geográficas. Por outro lado, o emprego de técnicas de processamento e classificação de imagens digitais revelou-se um recurso importante para a obtenção de informações sobre o meio físico, enquanto o uso de modelagem digital do terreno (MDT) agilizou o mapeamento das declividades e o cálculo da suscetibilidade potencial à erosão laminar, além de permitir a geração do relevo em perspectiva da região estudada.

Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo sobre dois taludes coluvionares localizados na região nordeste do Rio Grande do Sul, inseridos no contexto geológico da Formação Serra Geral. Estes taludes apresentam características e comportamento geotécnico distintos. O objetivo desta dissertação é obter parâmetros de condutividade hidráulica e resistência ao cisalhamento dos solos presentes nos dois taludes, a fim de entender os diferentes processos de ruptura observados. Um dos taludes, denominado talude de Canastra, apresenta um processo de rastejo; este talude tem uma inclinação bastante suave e apresenta uma camada de colúvio sobre um solo residual de basalto vesicular. O talude de Canastra apresenta uma camada de transição entre o colúvio e o solo residual; os ensaios de condutividade hidráulica realizados em campo mostraram que esta camada é menos permeável do que o colúvio e o solo residual, formando uma camada quase impermeável e criando condições para a formação de dois níveis freáticos neste talude. Nos solos deste talude foi detectada a presença significante de argila expansiva (montmorilonita). O outro talude estudado, denominado de talude da rodovia RS470, apresentou uma ruptura abrupta após um período de intensa chuva. Este talude apresenta uma inclinação bastante íngreme e um solo coluvionar assente diretamente sobre basalto alterado. A condutividade hidráulica deste colúvio é bastante elevada. O colúvio apresenta pouca argila expansiva, sendo formado essencialmente por caulinita. Os ensaios ring shear, realizados para a obtenção de parâmetros de resistência ao cisalhamento residual nos solos dos dois taludes, apresentaram valores muito baixos de φr, inferiores a 10° Valores semelhantes foram encontrados por Pinheiro (2000) e Rigo (2000) em solos residuais de basalto da Formação Serra Geral. Foram realizadas simulações numéricas de fluxo d’água e de estabilidade destes taludes, na tentativa de verificar as condições em que aconteceram os escorregamentos.

Nesta tese foram executados diversos ensaios geotécnicos em um solo coluvionar de uma encosta em que ocorreu uma ruptura translacional, seguida de liquefação e corrida de detritos, em São Vendelino (RS). Na mesma área ocorreram dezenas de rupturas de taludes em dezembro de 2000, durante um evento pluviométrico com chuvas de 148 mm medidas em 2 h. Os taludes da região apresentam declividades em torno de 27-36° com uma camada superficial de solo coluvionar (aproximadamente 2 m). Os solos amostrados foram retirados junto da cicatriz de um destes movimentos, o qual uma testemunha ocular descreveu como uma ruptura de grande mobilidade e fluidez. No trabalho é apresentada (a) uma caracterização geral das propriedades geotécnicas dos solos coluvionares da área de estudo, a partir de um conjunto de ensaios realizados em amostras deformadas e indeformadas coletadas em campo; (b) resultados do monitoramento de poro-pressões por piezômetros elétricos e um pluviômetro, instalados na encosta; (c) ensaios de condutividade hidráulica de laboratório e de campo (permeâmetro de Guelph, piezômetros de Casagrande e cilindros concêntricos); (d) um conjunto de resultados de ensaios de cisalhamento direto, ensaios de compressão triaxial CID, CIU, CID-U e CSD (constant shear drained) e (e) um conjunto de ensaios hollow cylinder. Os ensaios de condutividade hidráulica realizados em laboratório com amostras indeformadas forneceram valores entre 2,5x10-4 e 5,4x10-3 cm/s. Os resultados dos ensaios de cisalhamento resultaram em valores c =4-10 kPa e f = 26º (remoldados ou indeformados) e c =0-10 kPa e f =25,8-36,9º (triaxiais em solo remoldado). Os ensaios hollow cylinder realizados mostraram que há uma grande influência da rotação das tensões principais nos parâmetros de resistência ao cisalhamento e no comportamento do solo pré e pós-ruptura. Os resultados também sugerem que análises de estabilidade de taludes baseadas nos parâmetros de resistência ao cisalhamento obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial não são conservativas. Análises de fluxo de água e de estabilidade da encosta sugerem que somente chuvas com intensidade de magnitude semelhante à de dezembro de 2000 podem provocar rupturas na encosta estudada. / In this thesis several geotechnical tests were performed in a colluvium soil from a slope in which a translational slide occurred, followed by liquefaction and debris flow, in São Vendelino, RS, Brazil. In the same area several other slope failures occurred in December 2000 during a rain event with precipitation of 148mm in 2 hours. The inclination of the slopes in the region are in the range of 27-36o with a surficial layer of colluvium soil (approximately 2 m). The soil samples soil were collected close to a scar generated by one of those movements, which an eye-witness described as a failure with great mobility. This thesis presents (a) a basic characterization of colluvium soils from the studied area, using disturbed and undisturbed samples; (b) monitored values of in-situ pore-pressure using electric piezometers and results of a pluviometer installed in the studied area; (c) results of hydraulic conductivity from laboratory and field tests (Guelph permeameter, Casagrande piezometers and concentric cylinders); (d) results from direct shear and triaxial tests (CID, CIU, CID-U and CSD) and (e) a set of hollow cylinder tests. The laboratory conductivity hydraulic tests carried out on undisturbed samples showed values variyng from 2.5x10-4 to 5.4x10-3 cm/s. The direct shear results resulted in c =4-10 kPa e f =26º (undisturbed or reconstituted samples) and triaxial tests resulted in c =0-10 kPa and f =25.8-36.9º (reconstituted samples). The hollow cylinder tests showed that there is a strong influence of principal stress rotation in the shear strength and in the soil behavior pre and post failure. The results also suggest that slope stability analyses based on shear strength parameters obtained from triaxial tests are not conservative. Seepage and slope stability analyses suggest that only rains of great intensity, similar to the event of December 2000, may generate failures in the studied slope.

Uma encosta localizada no município de São José - SC apresenta extenso histórico de instabilidades. Do ponto de vista litológico há predominância de granitoides na área de estudos e a mesma é transpassada por uma falha preenchida por riolito bastante alterado devido à atividade hidrotermal. O intemperismo da rocha granítica deu origem a um perfil de alteração com espessura bastante variável e a solos com características geotécnicas, químicas e mineralógicas distintas, levando à discretização de cinco solos. Quatro solos residuais foram denominados solos residuais de granito amarelo (GrAm), vermelho (GrVm), com biotita (GrBt) e lateritizado (GrLt), e uma argila de preenchimento de descontinuidades (ArBr). Foi realizada uma série de análises químicas, empregadas na quantificação de índices de intemperismo. O avanço do processo de intemperismo tornou os solos residuais mais finos e plásticos e nas áreas em que a alteração hidrotermal foi mais intensa houve a transformação de feldspatos em biotitas. As curvas de retenção solo-água obtidas para os solos saprolíticos são unimodais, mas no caso do solo GrLt os dados experimentais ajustam-se a curvas bimodais. O processo de remoldagem dos solos impacta nos níveis de sucção desenvolvidos. Os ensaios de condutividade hidráulica mostraram que esta propriedade não depende unicamente da porosidade e nível de confinamento, sendo relevante a influência da estrutura e mineralogia. Os solos saprolíticos tem comportamento distinto do apresentado pelo solo GrLt, no qual ocorre brusca redução de ksat com aumento do confinamento. Ensaios de compressão confinada em amostras indeformadas, remoldadas e reconstituídas possibilitaram identificar a manifestação da estrutura e sua influência na deformabilidade dos solos. Constatou-se que esta suplanta a influência da porosidade. Não é possível definir uma única linha de compressão normal que descreva o comportamento de cada material independentemente da forma com que foram preparados os corpos de prova. Nos ensaios triaxiais a estrutura dos materiais atua de forma distinta daquela observada nos ensaios oedométricos, indicando que sua influência depende da trajetória de tensões. A mineralogia parece ter influência na resistência ao cisalhamento destes solos. O solo GrBt apresentou o mais baixo ângulo de atrito, da ordem de 26º. O solo GrVm tem ângulo de atrito de 32º, sendo o maior aqui obtido. Quando remoldados os solos respeitam linhas de estado crítico (CSL) bastante bem definidas, por conta da redução da influência da estrutura nos resultados. Quando indeformados também é possível o ajuste de CSL, mas a dispersão dos dados é maior. O comportamento dos solos não é normalizável, mesmo quando remoldado. Em ensaios ring shear foram medidos ângulos de atrito residual entre 22º (GrAm) e 13,8º (GrLt) nos solos residuais. No solo ArBr o baixo ângulo de atrito residual (8º) se deve à granulometria fina e composição rica em argilominerais e micas. Sua associação ao solo GrBt corrobora a concentração das rupturas de encosta na área de ocorrência destes materiais. As curvas tensão-deformação dos ensaios triaxiais puderam ser satisfatoriamente reproduzidas pelo modelo hardening, o qual foi empregado para representar o comportamento dos solos em análises de estabilidade por meio de elementos finitos. Tais análises foram confirmadas por análises por equilíbrio limite no que tange a definição de áreas mais suscetíveis a rupturas. / A hillside in the municipality of São José - SC has an extensive history of instabilities. Under a lithological point of view, there is a predominance of granitoids in the study area, which is crossed by a fault filled by an altered rhyolite, due to hydrothermal activity. The weathering of the granite rock gave rise to a soil profile with highly variable thickness and soils with distinct geotechnical, chemical and mineralogical properties, leading to the discretization of five soils. They were denominated as four granite residual soils, yellow (GrAm), red (GrVm), with biotite (GrBt) and lateritizated (GrLt), and a clay soil that filled discontinuities (ArBr). A series of chemical analysis was carried out and employed to quantify some weathering indexes. As the weathering processes increased the residual soils became finer and more plastic. In areas where hydrothermal alteration was more intense feldspar was transformed in biotite. Soil suction characteristic curves obtained for the saprolitic soils were unimodal, but in the case of GrLt soil bimodal curves fitted better to experimental data. Remolding of the soils impacted the suction levels developed. Hydraulic conductivity tests have shown that this property does not depend solely on the porosity and confining pressures but the influence of soil structure and mineralogy is relevant. The saprolitic soils show a different behavior as compared to GrLt, which suffers abrupt reduction of ksat when the confinement is increased. Oedometric tests on undisturbed, remolded and reconstituted specimens allowed the identification of the influence of structure on the soil deformability. It was found that this influence is larger than that of porosity. It was not possible to define a unique normal compression line to describe the behavior of each material, regardless of the specimens preparation. In triaxial tests, soil structure acts in a different way from the observed in oedometric tests, indicating that their influence depends on the stress path. The mineralogy appears to have influence on the shear strength of these soils. The soil GrBt has the lowest friction angle, around 26°, and soil GrVm has a friction angle of 32° the largest obtained. When remolded these soils obey critical state lines which are well defined due to the reduction of soil structure influence. Although was possible to define CSL for the undisturbed soil the data dispersion was bigger. These soils do not have normalizable behavior even when remolded. Residual friction angles of residual soils measured through ring shear tests ranged between 22° (GrAm) and 13,8º (GrLt). The soil ArBr showed a very low residual friction angle (8°) due to its fine grain size and its mineralogical composition rich in clay minerals and mica. The association of ArBr soil to the GrBt soil supports the concentration of slope failures in the area of occurrence of these materials. Stress-strain curves of triaxial tests were satisfactorily reproduced by the hardening model, which was employed to represent the soils behavior in stability analyzes using finite element method. Such results were validated by limit equilibrium analysis that were employed to define the areas more susceptible to failures.

Nesta tese foram executados diversos ensaios geotécnicos em um solo coluvionar de uma encosta em que ocorreu uma ruptura translacional, seguida de liquefação e corrida de detritos, em São Vendelino (RS). Na mesma área ocorreram dezenas de rupturas de taludes em dezembro de 2000, durante um evento pluviométrico com chuvas de 148 mm medidas em 2 h. Os taludes da região apresentam declividades em torno de 27-36° com uma camada superficial de solo coluvionar (aproximadamente 2 m). Os solos amostrados foram retirados junto da cicatriz de um destes movimentos, o qual uma testemunha ocular descreveu como uma ruptura de grande mobilidade e fluidez. No trabalho é apresentada (a) uma caracterização geral das propriedades geotécnicas dos solos coluvionares da área de estudo, a partir de um conjunto de ensaios realizados em amostras deformadas e indeformadas coletadas em campo; (b) resultados do monitoramento de poro-pressões por piezômetros elétricos e um pluviômetro, instalados na encosta; (c) ensaios de condutividade hidráulica de laboratório e de campo (permeâmetro de Guelph, piezômetros de Casagrande e cilindros concêntricos); (d) um conjunto de resultados de ensaios de cisalhamento direto, ensaios de compressão triaxial CID, CIU, CID-U e CSD (constant shear drained) e (e) um conjunto de ensaios hollow cylinder. Os ensaios de condutividade hidráulica realizados em laboratório com amostras indeformadas forneceram valores entre 2,5x10-4 e 5,4x10-3 cm/s. Os resultados dos ensaios de cisalhamento resultaram em valores c =4-10 kPa e f = 26º (remoldados ou indeformados) e c =0-10 kPa e f =25,8-36,9º (triaxiais em solo remoldado). Os ensaios hollow cylinder realizados mostraram que há uma grande influência da rotação das tensões principais nos parâmetros de resistência ao cisalhamento e no comportamento do solo pré e pós-ruptura. Os resultados também sugerem que análises de estabilidade de taludes baseadas nos parâmetros de resistência ao cisalhamento obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial não são conservativas. Análises de fluxo de água e de estabilidade da encosta sugerem que somente chuvas com intensidade de magnitude semelhante à de dezembro de 2000 podem provocar rupturas na encosta estudada. / In this thesis several geotechnical tests were performed in a colluvium soil from a slope in which a translational slide occurred, followed by liquefaction and debris flow, in São Vendelino, RS, Brazil. In the same area several other slope failures occurred in December 2000 during a rain event with precipitation of 148mm in 2 hours. The inclination of the slopes in the region are in the range of 27-36o with a surficial layer of colluvium soil (approximately 2 m). The soil samples soil were collected close to a scar generated by one of those movements, which an eye-witness described as a failure with great mobility. This thesis presents (a) a basic characterization of colluvium soils from the studied area, using disturbed and undisturbed samples; (b) monitored values of in-situ pore-pressure using electric piezometers and results of a pluviometer installed in the studied area; (c) results of hydraulic conductivity from laboratory and field tests (Guelph permeameter, Casagrande piezometers and concentric cylinders); (d) results from direct shear and triaxial tests (CID, CIU, CID-U and CSD) and (e) a set of hollow cylinder tests. The laboratory conductivity hydraulic tests carried out on undisturbed samples showed values variyng from 2.5x10-4 to 5.4x10-3 cm/s. The direct shear results resulted in c =4-10 kPa e f =26º (undisturbed or reconstituted samples) and triaxial tests resulted in c =0-10 kPa and f =25.8-36.9º (reconstituted samples). The hollow cylinder tests showed that there is a strong influence of principal stress rotation in the shear strength and in the soil behavior pre and post failure. The results also suggest that slope stability analyses based on shear strength parameters obtained from triaxial tests are not conservative. Seepage and slope stability analyses suggest that only rains of great intensity, similar to the event of December 2000, may generate failures in the studied slope.

Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo sobre dois taludes coluvionares localizados na região nordeste do Rio Grande do Sul, inseridos no contexto geológico da Formação Serra Geral. Estes taludes apresentam características e comportamento geotécnico distintos. O objetivo desta dissertação é obter parâmetros de condutividade hidráulica e resistência ao cisalhamento dos solos presentes nos dois taludes, a fim de entender os diferentes processos de ruptura observados. Um dos taludes, denominado talude de Canastra, apresenta um processo de rastejo; este talude tem uma inclinação bastante suave e apresenta uma camada de colúvio sobre um solo residual de basalto vesicular. O talude de Canastra apresenta uma camada de transição entre o colúvio e o solo residual; os ensaios de condutividade hidráulica realizados em campo mostraram que esta camada é menos permeável do que o colúvio e o solo residual, formando uma camada quase impermeável e criando condições para a formação de dois níveis freáticos neste talude. Nos solos deste talude foi detectada a presença significante de argila expansiva (montmorilonita). O outro talude estudado, denominado de talude da rodovia RS470, apresentou uma ruptura abrupta após um período de intensa chuva. Este talude apresenta uma inclinação bastante íngreme e um solo coluvionar assente diretamente sobre basalto alterado. A condutividade hidráulica deste colúvio é bastante elevada. O colúvio apresenta pouca argila expansiva, sendo formado essencialmente por caulinita. Os ensaios ring shear, realizados para a obtenção de parâmetros de resistência ao cisalhamento residual nos solos dos dois taludes, apresentaram valores muito baixos de φr, inferiores a 10° Valores semelhantes foram encontrados por Pinheiro (2000) e Rigo (2000) em solos residuais de basalto da Formação Serra Geral. Foram realizadas simulações numéricas de fluxo d’água e de estabilidade destes taludes, na tentativa de verificar as condições em que aconteceram os escorregamentos.

Uma encosta localizada no município de São José - SC apresenta extenso histórico de instabilidades. Do ponto de vista litológico há predominância de granitoides na área de estudos e a mesma é transpassada por uma falha preenchida por riolito bastante alterado devido à atividade hidrotermal. O intemperismo da rocha granítica deu origem a um perfil de alteração com espessura bastante variável e a solos com características geotécnicas, químicas e mineralógicas distintas, levando à discretização de cinco solos. Quatro solos residuais foram denominados solos residuais de granito amarelo (GrAm), vermelho (GrVm), com biotita (GrBt) e lateritizado (GrLt), e uma argila de preenchimento de descontinuidades (ArBr). Foi realizada uma série de análises químicas, empregadas na quantificação de índices de intemperismo. O avanço do processo de intemperismo tornou os solos residuais mais finos e plásticos e nas áreas em que a alteração hidrotermal foi mais intensa houve a transformação de feldspatos em biotitas. As curvas de retenção solo-água obtidas para os solos saprolíticos são unimodais, mas no caso do solo GrLt os dados experimentais ajustam-se a curvas bimodais. O processo de remoldagem dos solos impacta nos níveis de sucção desenvolvidos. Os ensaios de condutividade hidráulica mostraram que esta propriedade não depende unicamente da porosidade e nível de confinamento, sendo relevante a influência da estrutura e mineralogia. Os solos saprolíticos tem comportamento distinto do apresentado pelo solo GrLt, no qual ocorre brusca redução de ksat com aumento do confinamento. Ensaios de compressão confinada em amostras indeformadas, remoldadas e reconstituídas possibilitaram identificar a manifestação da estrutura e sua influência na deformabilidade dos solos. Constatou-se que esta suplanta a influência da porosidade. Não é possível definir uma única linha de compressão normal que descreva o comportamento de cada material independentemente da forma com que foram preparados os corpos de prova. Nos ensaios triaxiais a estrutura dos materiais atua de forma distinta daquela observada nos ensaios oedométricos, indicando que sua influência depende da trajetória de tensões. A mineralogia parece ter influência na resistência ao cisalhamento destes solos. O solo GrBt apresentou o mais baixo ângulo de atrito, da ordem de 26º. O solo GrVm tem ângulo de atrito de 32º, sendo o maior aqui obtido. Quando remoldados os solos respeitam linhas de estado crítico (CSL) bastante bem definidas, por conta da redução da influência da estrutura nos resultados. Quando indeformados também é possível o ajuste de CSL, mas a dispersão dos dados é maior. O comportamento dos solos não é normalizável, mesmo quando remoldado. Em ensaios ring shear foram medidos ângulos de atrito residual entre 22º (GrAm) e 13,8º (GrLt) nos solos residuais. No solo ArBr o baixo ângulo de atrito residual (8º) se deve à granulometria fina e composição rica em argilominerais e micas. Sua associação ao solo GrBt corrobora a concentração das rupturas de encosta na área de ocorrência destes materiais. As curvas tensão-deformação dos ensaios triaxiais puderam ser satisfatoriamente reproduzidas pelo modelo hardening, o qual foi empregado para representar o comportamento dos solos em análises de estabilidade por meio de elementos finitos. Tais análises foram confirmadas por análises por equilíbrio limite no que tange a definição de áreas mais suscetíveis a rupturas. / A hillside in the municipality of São José - SC has an extensive history of instabilities. Under a lithological point of view, there is a predominance of granitoids in the study area, which is crossed by a fault filled by an altered rhyolite, due to hydrothermal activity. The weathering of the granite rock gave rise to a soil profile with highly variable thickness and soils with distinct geotechnical, chemical and mineralogical properties, leading to the discretization of five soils. They were denominated as four granite residual soils, yellow (GrAm), red (GrVm), with biotite (GrBt) and lateritizated (GrLt), and a clay soil that filled discontinuities (ArBr). A series of chemical analysis was carried out and employed to quantify some weathering indexes. As the weathering processes increased the residual soils became finer and more plastic. In areas where hydrothermal alteration was more intense feldspar was transformed in biotite. Soil suction characteristic curves obtained for the saprolitic soils were unimodal, but in the case of GrLt soil bimodal curves fitted better to experimental data. Remolding of the soils impacted the suction levels developed. Hydraulic conductivity tests have shown that this property does not depend solely on the porosity and confining pressures but the influence of soil structure and mineralogy is relevant. The saprolitic soils show a different behavior as compared to GrLt, which suffers abrupt reduction of ksat when the confinement is increased. Oedometric tests on undisturbed, remolded and reconstituted specimens allowed the identification of the influence of structure on the soil deformability. It was found that this influence is larger than that of porosity. It was not possible to define a unique normal compression line to describe the behavior of each material, regardless of the specimens preparation. In triaxial tests, soil structure acts in a different way from the observed in oedometric tests, indicating that their influence depends on the stress path. The mineralogy appears to have influence on the shear strength of these soils. The soil GrBt has the lowest friction angle, around 26°, and soil GrVm has a friction angle of 32° the largest obtained. When remolded these soils obey critical state lines which are well defined due to the reduction of soil structure influence. Although was possible to define CSL for the undisturbed soil the data dispersion was bigger. These soils do not have normalizable behavior even when remolded. Residual friction angles of residual soils measured through ring shear tests ranged between 22° (GrAm) and 13,8º (GrLt). The soil ArBr showed a very low residual friction angle (8°) due to its fine grain size and its mineralogical composition rich in clay minerals and mica. The association of ArBr soil to the GrBt soil supports the concentration of slope failures in the area of occurrence of these materials. Stress-strain curves of triaxial tests were satisfactorily reproduced by the hardening model, which was employed to represent the soils behavior in stability analyzes using finite element method. Such results were validated by limit equilibrium analysis that were employed to define the areas more susceptible to failures.

Uma encosta localizada no município de São José - SC apresenta extenso histórico de instabilidades. Do ponto de vista litológico há predominância de granitoides na área de estudos e a mesma é transpassada por uma falha preenchida por riolito bastante alterado devido à atividade hidrotermal. O intemperismo da rocha granítica deu origem a um perfil de alteração com espessura bastante variável e a solos com características geotécnicas, químicas e mineralógicas distintas, levando à discretização de cinco solos. Quatro solos residuais foram denominados solos residuais de granito amarelo (GrAm), vermelho (GrVm), com biotita (GrBt) e lateritizado (GrLt), e uma argila de preenchimento de descontinuidades (ArBr). Foi realizada uma série de análises químicas, empregadas na quantificação de índices de intemperismo. O avanço do processo de intemperismo tornou os solos residuais mais finos e plásticos e nas áreas em que a alteração hidrotermal foi mais intensa houve a transformação de feldspatos em biotitas. As curvas de retenção solo-água obtidas para os solos saprolíticos são unimodais, mas no caso do solo GrLt os dados experimentais ajustam-se a curvas bimodais. O processo de remoldagem dos solos impacta nos níveis de sucção desenvolvidos. Os ensaios de condutividade hidráulica mostraram que esta propriedade não depende unicamente da porosidade e nível de confinamento, sendo relevante a influência da estrutura e mineralogia. Os solos saprolíticos tem comportamento distinto do apresentado pelo solo GrLt, no qual ocorre brusca redução de ksat com aumento do confinamento. Ensaios de compressão confinada em amostras indeformadas, remoldadas e reconstituídas possibilitaram identificar a manifestação da estrutura e sua influência na deformabilidade dos solos. Constatou-se que esta suplanta a influência da porosidade. Não é possível definir uma única linha de compressão normal que descreva o comportamento de cada material independentemente da forma com que foram preparados os corpos de prova. Nos ensaios triaxiais a estrutura dos materiais atua de forma distinta daquela observada nos ensaios oedométricos, indicando que sua influência depende da trajetória de tensões. A mineralogia parece ter influência na resistência ao cisalhamento destes solos. O solo GrBt apresentou o mais baixo ângulo de atrito, da ordem de 26º. O solo GrVm tem ângulo de atrito de 32º, sendo o maior aqui obtido. Quando remoldados os solos respeitam linhas de estado crítico (CSL) bastante bem definidas, por conta da redução da influência da estrutura nos resultados. Quando indeformados também é possível o ajuste de CSL, mas a dispersão dos dados é maior. O comportamento dos solos não é normalizável, mesmo quando remoldado. Em ensaios ring shear foram medidos ângulos de atrito residual entre 22º (GrAm) e 13,8º (GrLt) nos solos residuais. No solo ArBr o baixo ângulo de atrito residual (8º) se deve à granulometria fina e composição rica em argilominerais e micas. Sua associação ao solo GrBt corrobora a concentração das rupturas de encosta na área de ocorrência destes materiais. As curvas tensão-deformação dos ensaios triaxiais puderam ser satisfatoriamente reproduzidas pelo modelo hardening, o qual foi empregado para representar o comportamento dos solos em análises de estabilidade por meio de elementos finitos. Tais análises foram confirmadas por análises por equilíbrio limite no que tange a definição de áreas mais suscetíveis a rupturas. / A hillside in the municipality of São José - SC has an extensive history of instabilities. Under a lithological point of view, there is a predominance of granitoids in the study area, which is crossed by a fault filled by an altered rhyolite, due to hydrothermal activity. The weathering of the granite rock gave rise to a soil profile with highly variable thickness and soils with distinct geotechnical, chemical and mineralogical properties, leading to the discretization of five soils. They were denominated as four granite residual soils, yellow (GrAm), red (GrVm), with biotite (GrBt) and lateritizated (GrLt), and a clay soil that filled discontinuities (ArBr). A series of chemical analysis was carried out and employed to quantify some weathering indexes. As the weathering processes increased the residual soils became finer and more plastic. In areas where hydrothermal alteration was more intense feldspar was transformed in biotite. Soil suction characteristic curves obtained for the saprolitic soils were unimodal, but in the case of GrLt soil bimodal curves fitted better to experimental data. Remolding of the soils impacted the suction levels developed. Hydraulic conductivity tests have shown that this property does not depend solely on the porosity and confining pressures but the influence of soil structure and mineralogy is relevant. The saprolitic soils show a different behavior as compared to GrLt, which suffers abrupt reduction of ksat when the confinement is increased. Oedometric tests on undisturbed, remolded and reconstituted specimens allowed the identification of the influence of structure on the soil deformability. It was found that this influence is larger than that of porosity. It was not possible to define a unique normal compression line to describe the behavior of each material, regardless of the specimens preparation. In triaxial tests, soil structure acts in a different way from the observed in oedometric tests, indicating that their influence depends on the stress path. The mineralogy appears to have influence on the shear strength of these soils. The soil GrBt has the lowest friction angle, around 26°, and soil GrVm has a friction angle of 32° the largest obtained. When remolded these soils obey critical state lines which are well defined due to the reduction of soil structure influence. Although was possible to define CSL for the undisturbed soil the data dispersion was bigger. These soils do not have normalizable behavior even when remolded. Residual friction angles of residual soils measured through ring shear tests ranged between 22° (GrAm) and 13,8º (GrLt). The soil ArBr showed a very low residual friction angle (8°) due to its fine grain size and its mineralogical composition rich in clay minerals and mica. The association of ArBr soil to the GrBt soil supports the concentration of slope failures in the area of occurrence of these materials. Stress-strain curves of triaxial tests were satisfactorily reproduced by the hardening model, which was employed to represent the soils behavior in stability analyzes using finite element method. Such results were validated by limit equilibrium analysis that were employed to define the areas more susceptible to failures.

Nesta tese foram executados diversos ensaios geotécnicos em um solo coluvionar de uma encosta em que ocorreu uma ruptura translacional, seguida de liquefação e corrida de detritos, em São Vendelino (RS). Na mesma área ocorreram dezenas de rupturas de taludes em dezembro de 2000, durante um evento pluviométrico com chuvas de 148 mm medidas em 2 h. Os taludes da região apresentam declividades em torno de 27-36° com uma camada superficial de solo coluvionar (aproximadamente 2 m). Os solos amostrados foram retirados junto da cicatriz de um destes movimentos, o qual uma testemunha ocular descreveu como uma ruptura de grande mobilidade e fluidez. No trabalho é apresentada (a) uma caracterização geral das propriedades geotécnicas dos solos coluvionares da área de estudo, a partir de um conjunto de ensaios realizados em amostras deformadas e indeformadas coletadas em campo; (b) resultados do monitoramento de poro-pressões por piezômetros elétricos e um pluviômetro, instalados na encosta; (c) ensaios de condutividade hidráulica de laboratório e de campo (permeâmetro de Guelph, piezômetros de Casagrande e cilindros concêntricos); (d) um conjunto de resultados de ensaios de cisalhamento direto, ensaios de compressão triaxial CID, CIU, CID-U e CSD (constant shear drained) e (e) um conjunto de ensaios hollow cylinder. Os ensaios de condutividade hidráulica realizados em laboratório com amostras indeformadas forneceram valores entre 2,5x10-4 e 5,4x10-3 cm/s. Os resultados dos ensaios de cisalhamento resultaram em valores c =4-10 kPa e f = 26º (remoldados ou indeformados) e c =0-10 kPa e f =25,8-36,9º (triaxiais em solo remoldado). Os ensaios hollow cylinder realizados mostraram que há uma grande influência da rotação das tensões principais nos parâmetros de resistência ao cisalhamento e no comportamento do solo pré e pós-ruptura. Os resultados também sugerem que análises de estabilidade de taludes baseadas nos parâmetros de resistência ao cisalhamento obtidos a partir de ensaios de compressão triaxial não são conservativas. Análises de fluxo de água e de estabilidade da encosta sugerem que somente chuvas com intensidade de magnitude semelhante à de dezembro de 2000 podem provocar rupturas na encosta estudada. / In this thesis several geotechnical tests were performed in a colluvium soil from a slope in which a translational slide occurred, followed by liquefaction and debris flow, in São Vendelino, RS, Brazil. In the same area several other slope failures occurred in December 2000 during a rain event with precipitation of 148mm in 2 hours. The inclination of the slopes in the region are in the range of 27-36o with a surficial layer of colluvium soil (approximately 2 m). The soil samples soil were collected close to a scar generated by one of those movements, which an eye-witness described as a failure with great mobility. This thesis presents (a) a basic characterization of colluvium soils from the studied area, using disturbed and undisturbed samples; (b) monitored values of in-situ pore-pressure using electric piezometers and results of a pluviometer installed in the studied area; (c) results of hydraulic conductivity from laboratory and field tests (Guelph permeameter, Casagrande piezometers and concentric cylinders); (d) results from direct shear and triaxial tests (CID, CIU, CID-U and CSD) and (e) a set of hollow cylinder tests. The laboratory conductivity hydraulic tests carried out on undisturbed samples showed values variyng from 2.5x10-4 to 5.4x10-3 cm/s. The direct shear results resulted in c =4-10 kPa e f =26º (undisturbed or reconstituted samples) and triaxial tests resulted in c =0-10 kPa and f =25.8-36.9º (reconstituted samples). The hollow cylinder tests showed that there is a strong influence of principal stress rotation in the shear strength and in the soil behavior pre and post failure. The results also suggest that slope stability analyses based on shear strength parameters obtained from triaxial tests are not conservative. Seepage and slope stability analyses suggest that only rains of great intensity, similar to the event of December 2000, may generate failures in the studied slope.

Esta dissertação de mestrado apresenta um estudo sobre dois taludes coluvionares localizados na região nordeste do Rio Grande do Sul, inseridos no contexto geológico da Formação Serra Geral. Estes taludes apresentam características e comportamento geotécnico distintos. O objetivo desta dissertação é obter parâmetros de condutividade hidráulica e resistência ao cisalhamento dos solos presentes nos dois taludes, a fim de entender os diferentes processos de ruptura observados. Um dos taludes, denominado talude de Canastra, apresenta um processo de rastejo; este talude tem uma inclinação bastante suave e apresenta uma camada de colúvio sobre um solo residual de basalto vesicular. O talude de Canastra apresenta uma camada de transição entre o colúvio e o solo residual; os ensaios de condutividade hidráulica realizados em campo mostraram que esta camada é menos permeável do que o colúvio e o solo residual, formando uma camada quase impermeável e criando condições para a formação de dois níveis freáticos neste talude. Nos solos deste talude foi detectada a presença significante de argila expansiva (montmorilonita). O outro talude estudado, denominado de talude da rodovia RS470, apresentou uma ruptura abrupta após um período de intensa chuva. Este talude apresenta uma inclinação bastante íngreme e um solo coluvionar assente diretamente sobre basalto alterado. A condutividade hidráulica deste colúvio é bastante elevada. O colúvio apresenta pouca argila expansiva, sendo formado essencialmente por caulinita. Os ensaios ring shear, realizados para a obtenção de parâmetros de resistência ao cisalhamento residual nos solos dos dois taludes, apresentaram valores muito baixos de φr, inferiores a 10° Valores semelhantes foram encontrados por Pinheiro (2000) e Rigo (2000) em solos residuais de basalto da Formação Serra Geral. Foram realizadas simulações numéricas de fluxo d’água e de estabilidade destes taludes, na tentativa de verificar as condições em que aconteceram os escorregamentos.