Pereira

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Riscos Naturais e Geológicos 2.pdf - geomuseu

Riscos Naturais

e

Riscos Geológicos

Parte 2

Manuel Francisco Costa

Pereira


ESTRUTURA DA APRESENTAÇÃO

A. Noção de Risco

B. Perigos Naturais/Geológicos

C. Riscos Geológicos

D. Exemplos de Aplicação

PARTE I

A – Processos e Factores Geológicos

B – Exemplos de Mapas

Inventário, perigosidade, vulnerabilidade

C – Intervenção da Eng. Geológica

no domínio dos Riscos Geológicos

PARTE II


A

Processos e factores geológicos

Não vale a pena arriscar !


Definições básicas

Factor Geológico

Elemento de natureza geológica que

concorre ou contribui para um

resultado. O que determina ou executa o

processo ou acontecimento geológico.


Princípio geral

Devem existir soluções geotécnicas sempre

que os factores geológicos condicionem o

projecto de uma obra de engenharia.

Em primeiro lugar, devido à sua maior importância,

estão os RISCOS GEOLÓGICOS, associados a

PROCESSOS GEOLÓGICOS cuja incidência pode

afectar a segurança ou viabilidade do Projecto.

Em segundo lugar estão todos aqueles FACTORES

GEOLÓGICOS cuja presença condicione técnica ou

economicamente a Obra.


Condições gerais que devem estar presentes num local de

implantação de uma obra de modo a que possa ser

considerado geológico e geotecnicamente favorável

• Ausência de processos geológicos activos que

representem riscos inaceitáveis para o projecto.

• Adequada capacidade de suporte do terreno para

a fundação das estruturas.

• Suficiente resistência dos materiais para manter a

sua estabilidade em escavações superficiais ou subterrâneas.

• Disponibilidade de materiais para a construção de

obras de terra.

• Estanquicidade das formações geológicas para

armazenar água ou resíduos sólidos ou líquidos.

• Facilidade de extracção de materiais para a sua

escavação.


Factores geológicos e Problemas geotécnicos


Influência dos processos geológicos

Riscos Geológicos

na engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos

sobre o meio

físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Para saber mais...

http://geology.bgsu.edu/Panter/hazards.htm

http://nationalatlas.gov/articles/geology/a_geohazards.html


Riscos Geológicos e Engenharia

Influência dos processos geológicos na

engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos

sobre o meio físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Sismicidade

• Terramotos

• Tsunamis

• Movimentos do solo

• Roturas

• Deslizamentos

• Liquefacção

• Danos a populações e

infra-estruturas

• Projecto anti-sísmico

• Medidas de prevenção

• Planos de emergência

O que é um sismo ? Onde ocorrem os sismos?


Riscos Geológicos e Engenharia

Influência dos processos geológicos na

engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos sobre o

meio físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Vulcanismo

• Erupções vulcânicas

• Alterações do relevo

• Tsunamis

• Terramotos

• Colapsos

• Movimentos de vertente

• Danos a populações e

infra-estruturas

• Sistemas de vigilância

• Medidas de prevenção

• Planos de evacuação

O que é um vulcão ? Que tipos existem? Onde ocorrem?


Riscos Geológicos e Engenharia

Influência dos processos geológicos na

engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos sobre

o meio físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Empolamentos

Subsidências

• Alterações morfológicas

(longo prazo)

• Alterações na dinâmica

litoral e no nível do mar

(longo prazo)

• Medidas de controlo e

vigilância

O que é o empolamento ? O que é a subsidência ?


Riscos Geológicos e Engenharia

Influência dos processos geológicos na

engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos sobre

o meio físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Erosão

Sedimentação

• Alterações geomorfológicas

(médio prazo)

• Arrastamento e aumento da

escorrência

• Colmatação

• Aumento do risco de

inundações e deslizamentos

• Medidas de protecção em

leitos e zonas costeiras

O que é a erosão ? O que é a sedimentação?


Riscos Geológicos e Engenharia

Influência dos processos geológicos na

engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos sobre

o meio físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Movimentos

de vertentes/

encostas

• Deslizamentos

• Desprendimentos

• Colapsos

• Mudanças morfológicas

(curto e médio prazo)

• Desvio de leitos de rio

• Danos a populações e

infra-estruturas

• Obstrução de leitos de rio

• Medidas de estabilização,

controlo e prevenção

Porque se instabilizam as vertentes ? Quais os factores actuantes ?


Riscos Geológicos e Engenharia

Influência dos processos geológicos na

engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos sobre o

meio físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Alterações

do nível

freático

• Alterações nos aquíferos

• Alteração das propriedades

do solo

• Secagem e saturação em

água excessiva

• Subsidência e instabilidade

de vertentes

• Problemas em fundações

• Afectação de cultivos e

regadios

• Medidas de drenagem

O que é o nível freático ? O que é um aquífero ?


Riscos Geológicos e Engenharia

Influência dos processos geológicos na

engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos sobre

o meio físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Processos

tectónicos

• Tensões naturais

• Sismicidade

• Instabilidades

• Explosões de rocha em

minas e túneis profundos

• Deformações em obras

subterrâneas (longo prazo)

• Concepção do projecto em

túneis e minas

O que é a tectónica ? Como reagem as rochas às tensões aplicadas?


Riscos Geológicos e Engenharia

Influência dos processos geológicos na

engenharia e no meio ambiente

Quais os

Processos

Geológicos ?

Quais os Efeitos

sobre o meio físico?

Quais os Problemas

geoambientais e

como actuar ?

Processos

geoquímicos

e geofísicos

• Altas temperaturas

• Anomalias térmicas

• Presença de gases

• Emissão de radiações

• Riscos de explosão

• Riscos de saúde

• Dificuldade de execução

em obras subterrâneas

O que é o gradiente geotérmico ? Que gases liberta a Terra ?


SERÁ QUE VALE A PENA

ARRISCAR ?

QUANTO “CUSTA” PREVENIR ?


Factores Geológicos e Engenharia

LITOLOGIA – Tipos de rochas

Influência da litologia no comportamento geotécnico dos terrenos

Litologia Propriedades típicas Problemas

geotécnicos

Rochas

duras

Rochas

brandas

Minerais duros e

abrasivos

Resistência média a baixa

Minerais alteráveis

Abrasividade

Dificuldade de escavação

Roturas em taludes

Deformabilidade em túneis

Alteração das propriedades com o tempo

Solos duros Resistência média a alta Problemas nas fundações com argilas

expansivas e com estruturas instáveis

Solos

brandos

Solos

orgânicos/

biogénicos

Resistência baixa a muito

baixa

Compressibilidade alta

Estruturas meta-estáveis

Assentamentos de fundações

Roturas em taludes

Subsidência e colapsos


Subsidência

Rotura de vertentes


Factores Geológicos e Engenharia

ESTRUTURAS GEOLÓGICAS

Estruturas geológicas e problemas geotécnicos

Estruturas

geológicas

Falhas e

fracturas

Planos de

estratificação

Diaclases

Dobras

Foliação,

xistosidade

Propriedades típicas

Superfícies muito contínuas;

espessura variável

Superfícies contínuas;

pequena separação

Superfícies pouco contínuas,

fechadas ou pouco separadas

Superfícies de grande

continuidade

Superfícies pouco contínuas e

fechadas

Problemas

geotécnicos

Roturas, instabilidades,

acumulação de tensões,

infiltrações e alterações

Roturas, instabilidades e

infiltrações

Roturas, instabilidades,

infiltrações e alterações

Instabilidade, infiltrações e

tensões condicionadas pela

orientação

Anisotropia em função da

orientação

O que é uma estrutura ?


Falha

Estratificação e diaclases

Dobra simples

Dobra complexa


Factores Geológicos e Engenharia

Efeitos dos processos geológicos relacionados com a

água e sua incidência geotécnica

Processos

geológicos

Dissolução

Erosão-

Transporte

Reacções

químicas

Alterações

PAPEL DA ÁGUA

Efeitos sobre

os materiais

Perda de material em rochas

e solos solúveis

Carsificação

Perda de material e lixiviação

Erosão interna

Ravinamento

Modificação da composição

química

Modificação das

propriedades físicas e

químicas

Cavidades

Colapsos

Problemas

geotécnicos

Quedas e colapsos

Assentamentos

Escavações

Aterros

Ataque a cimentos, inertes,

metais e rochas

Perda de resistência

Aumento da deformabilidade

e da permeabilidade

Ainda dizem que a água é mole!!!


Dissolução

em calcários

- carsificação

Erosão e escavação

Ataque

químico do

betão

Alterações


RESUMO

Informação mais importante a reter dos quadros anteriores:

• Os factores geológicos são a causa da maioria

dos problemas geotécnicos.

•A água é um dos factores de maior incidência

no comportamento geotécnico dos materiais.

•Os processos geológicos podem modificar o

comportamento dos materiais, incidindo sobre o

meio físico, e ocasionar problemas geotécnicos.


B

Exemplos de Mapas de Inventário,

Susceptibilidade, Vulnerabilidade,

Perigosidade e de Risco


Movimentos de vertente em Córdoba


Movimentos de vertente em Córdoba


Deslizamentos em Itália


Susceptibilidade climática face a deslizamentos

em Espanha continental


Inventário de

deslizamentos

(Alicante)


Mapa geomorfológico e

inventário movimentos de

vertente

Mapa de susceptibilidade

Legenda a seguir


Subsidência por descida do nível freático (Murcia)


Mapa de Susceptibilidade

Subsidência por descida do nível freático (Murcia)


Mapa de resposta sísmica da cidade de Cartagena


Mapa de resposta sísmica da cidade de Cartagena


Mapa de perigosidade e vulnerabilidade sísmicas da cidade

de Lorca –Murcia (Escala 1: 5 000)


Mapa de perigosidade e vulnerabilidade sísmicas da cidade

de Lorca –Murcia (Escala 1: 5 000)


C

Intervenção da Engenharia Geológica/

/Geotécnica no domínio dos

Riscos Geológicos


Qual o papel desta área

da engenharia ?

GRANDES OBRAS de ENGENHARIA


RESPONSABILIDADE

PROFISSIONAL e SOCIAL

Como avaliar

riscos geológicos ?


Fenómenos naturais vs. Obras geotécnicas

ENGENHARIA GEOLÓGICA : UMA VISÃO DA ENGENHARIA A PARTIR DA GEOLOGIA

GEOLOGIA

ENGENHARIA

GEOLÓGICA

ENGENHARIA

Materiais e Processos

Praia Algarvia

Instabilidade das falésias

Soluções

geotécnicas

+

Prevenção de

riscos e

impactos

ambientais

Túnel do

Marquês de Pombal

Que materiais, que problemas?

Projectos e Obras de Engenharia


FUNÇÕES PRINCIPAIS A DESEMPENHAR

NA ANÁLISE DO RISCO

AVALIAÇÃO

PREVENÇÃO

MITIGAÇÃO

Riscos geológicos condicionados

essencialmente por processos

geodinâmicos

RESOLUÇÃO DOS PROBLEMAS DEVE BASEAR-SE EM:

•CONHECIMENTO DOS PROCESSOS GEODINÂMICOS

•COMPORTAMENTO GEOMECÂNICO DO TERRENO


Definições básicas

Prevenção

Conhecer antecipadamente a ocorrência

de fenómenos no tempo e no espaço a

fim de :

• Evitar o processo

• Controlar o processo

• Avisar, preparar medidas ou proteger as populações


Definições básicas

Previsão

Antecipação do que vai acontecer

Em algumas situações é possível prever o lugar onde os

processos decorrem. Noutros casos é praticamente

impossível!


Definições básicas

Mitigação

Consiste em minimizar ou eliminar as perdas e

danos mediante o controlo do processo e/ou a

protecção dos elementos expostos, reduzindo a

sua vulnerabilidade

• Conhecer as características e as leis dos processos

• Analisar os dados históricos

• Observação detalhada dos processos

• Monitorização e detecção de anomalias e variação

nos parâmetros físicos e nos fenómenos precursores


Prevenção e Mitigação de Riscos Geológicos

Processos

Prevenção

e Previsão

Mitigação

dos riscos

Actuações para mitigação

Estruturais

Não estruturais

Deslizamentos

Desprendimentos

Espacial e

temporal

(1)

Controlo do

processo (2)

Proteção

Evacuação

Medidas de

correção,

estabilização e

obras de proteção

Proibição ou

restrições da

ocupação da zona de

elevada perigosidade.

Afundamentos

Subsidências

Espacial e

temporal

(1)

Controlo do

processo(2)

Proteção

Evacuação

Medidas de

consolidação e

preenchimento

Planificação e

ordenação do

território

Terramotos

Tsunamis

Erupções

vulcânicas

Espacial

Espacial e

temporal, a

curto prazo

Proteção

Evacuação

Evacuação

Proteção

Projectos

sismoresistentes

Desvio e

contenção de

escoadas e fluxos

Normas e

recomendações

Sistemas de alarme e

aviso

Inundações e

cheias

Espacial e

temporal

Controlo do

processo(2)

Proteção

Evacuação

Obras de desvio,

contenção e

regulação.

Projecto de obras

e drenagens.

Planos de emergência

Divulgação e

educação cívica

1 – Previsão temporal sempre que se conheça a recorrência dos factores desencadeantes.

2 – Apenas quando os processos têm intensidade “geotécnica”.

3 – Em caso de tsunamis ou de crises sísmicas continuadas, sempre que haja tempo.


Dados necessários para incluir

numa estratégia de redução de

perdas associadas a perigos

geológicos

(adapt. Hays & Shearer, 1981)


MÉTODOS NÃO ESTRUTURAIS

CURTO PRAZO

PLANOS DE

EMERGÊNCIA

PREVISÃO DO

IMPACTO

PROCESSOS DE

ALERTA

Forças Civis e Militares: Coordenador(es),Polícia e Bombeiros, Cruz Vermelha e

Misericórdias, Associações Voluntárias, Serviços de emergência médica

Equipamento de controlo, métodos e modelos de previsão

Alertas gerais ou especializados (ex. línguas e culturas diferentes)

LONGO PRAZO

Códigos do Edificado e Normas de Construção

Microzonamento de risco: riscos selecionados ou todos os riscos

Controlo da ocupação/uso do solo: leis, proibições, moratórias, expropriações, …

Análise probabilística do risco

Seguros

Impostos

Educação e Treino

MÉTODOS ESTRUTURAIS

Readaptação das estruturas antigas

Reforço das novas estruturas: Sobredimensionamento das características do projecto

Aspectos de segurança: Abrigos estruturais, projecto falha-segura (fail-safe design)

Previsão probabilística do impacto


Informação necessária para reduzir os danos

associados aos riscos geológicos

DECISÕES

INFORMAÇÃO TÉCNICA NECESSÁRIA

(perigos relacionados com terramotos, cheias,

roturas de terrenos e erupções vulcânicas)

Quando ocorreu o perigo no passado? Onde se manifesta

actualmente?

Quando se prevê a ocorrência futura do perigo?

Qual a frequência de ocorrência?

ZONAMENTO DA

OCUPAÇÃO DO

SOLO

Quais são as causas físicas do fenómeno?

Quais são os seus efeitos?

Como variam os seus efeitos no seio de área

exposta?

Que zonamento está estabelecido na área exposta,

de modo a reduzir as perdas de alguns tipos de

construção?


Matriz com os tipos de problemas esperados

numa região, em função do tipo de actividades

de engenharia que nela venham a ser

desenvolvidas – recomendações para estudos

geotécnicos adicionais

Tipos de estruturas/actividades

a implementar

Mapa com

zonamento

Problemas

geológicos

Matriz informativa:

• grau de perigosidade

• factores condicionantes

• comentários

MAPA DE PERIGOSIDADE SÍSMICA


Informação necessária para reduzir os danos

associados aos riscos geológicos

DECISÕES

PROJECTO DE

CONCEPÇÃO

ENGENHARIA

INFORMAÇÃO TÉCNICA NECESSÁRIA

(perigos relacionados com terramotos, cheias,

roturas de terremos e erupções vulcânicas)

Quando ocorreu o perigo no passado? Onde se manifesta

actualmente?

Quando se prevê a ocorrência futura do perigo?

Qual a frequência de ocorrência?

Quais são as causas físicas?

Quais são os efeitos do fenómeno?

Como variam os efeitos no seio de área exposta?

Que zonamento está estabelecido na área exposta?

Que métodos e técnicas de projecto de engenharia

melhoram a capacidade do local e das estruturas

para fazer face aos efeitos físicos, dentro de um

nível aceitável de risco?


Informação necessária para reduzir os danos

associados aos riscos geológicos

DECISÕES

DISTRIBUIÇÃO

DOS DANOS

Tipo

Intensidade

Espaço

Tempo

INFORMAÇÃO TÉCNICA NECESSÁRIA

(perigos relacionados com terramotos, cheias,

roturas de terremos e erupções vulcânicas)

Quando ocorreu o perigo no passado? Onde se manifesta

actualmente?

Quando se prevê a ocorrência futura do perigo?

Qual a frequência de ocorrência?

Quais são as causas físicas?

Quais são os efeitos do fenómeno?

Como variam os efeitos no seio de área exposta?

Que zonamento está estabelecido na área exposta?

Que métodos e técnicas de projecto de engenharia melhoram a

capacidade do lugar e das estruturas para fazer face aos efeitos

físicos, dentro de um nível aceitável de risco?

Quais as perdas anuais esperadas na área?

Qual a perda máxima provável de perdas anuais?


Estrutura geral da gestão

do risco em Barragens


Estrutura geral da gestão do risco (Barragens)

A seguinte estrutura geral pode ser adoptada para o processo de

gestão do risco em vales:

Avaliação do Risco

• Determinação dos eventos perigosos (acções perigosas que

podem ocorrer e colocar em perigo a segurança das barragens).

• Análise do Risco (determinação de cenários e avaliação de

probabilidades de ruptura de barragens e dos danos nestas e nos

vales).

Mitigação do Risco

• Redução do Risco (selecção e implementação de medidas

estruturais e não-estruturais de segurança por forma a reduzir a

exposição ao perigo e os consequentes danos ao longo dos vales).

• Resposta ao Risco (preparação da assistência adequada em caso

de um acidente).

Betâmio de Almeida in “RISCO ASSOCIADO À SEGURANÇA DE BARRAGENS” (IST)


Aplicação a barragens


A Geologia nas grandes obras de Engenharia

Objectivo final

Qualidade, segurança e economia da obra

Exige

Custos adicionais no projecto

Tempo adicional para a execução da obra


A Geologia nas grandes obras de Engenharia

Constatações

• O estudo dos dados geológicos e os trabalhos de

prospecção geológica, quando devidamente

dimensionados são menos dispendiosos que os prejuízos

causados nas obras em que os mesmos são

ignorados;

• Três vezes em cada quatro, as condições geotécnicas

existentes são influenciadas pela presença da água;

• É preciso ter sempre em consideração o tipo de argilas

presentes e do seu comportamento em função do tempo;

• As possíveis perturbações causadas pelos fenómenos

sísmicos podem arruinar as obras, se tal possibilidade

não for tida em consideração.


A Geologia nas grandes obras de Engenharia

Obras que podem exigir estudos

geotécnicos

► Vias de comunicação, aeródromos, pontes e viadutos

► Planeamento regional e urbano

► Aproveitamentos hidráulicos

► Captação de águas e condutas de líquidos e gases

► Trabalhos fluviais e marítimos

► Protecção do ambiente

Natureza da rochas. Estado de alteração. Estado de fracturação.

Estado de tensão. Estruturas. Riscos geológicos. Condicionalismos locais.


Planeamento e Ordenamento do Território

Obras e actividades que podem exigir

estudos geológicos

► Localização, exploração e aproveitamento de matérias

primas – Polos de desenvolvimento regional

► Localização de aquíferos para abastecimento público

► Localização de empreendimentos e de estruturas sem

pôr em causa a segurança e o aproveitamento dos

restantes recursos

► Localização de aterros sanitários e de actividades

“sensíveis”

Natureza da rochas. Recursos. Estruturas.

Riscos geológicos. Condicionalismos locais.


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