Autores
- ANDRE DE SOUZA AVELARLIEG - UFRJEmail: andreavelar@acd.ufrj.br
Resumo
Analisou-se os processos geomorfológicos-geotécnicos dos movimentos de massa de
Petrópolis em 15/02/2022, com base nas características morfológicas das encostas
da região serrana e solos existentes. Usou-se parâmetros de resistência dos
solos obtidos na faixa montanhosa da Serra dos Órgãos. Os solos são passíveis de
romper após redução da sucção pelo avanço da umidade em períodos chuvosos ou
eventos de chuva intensa. Os solos saprolíticos tem coesão efetiva entre 0 e 10
kPa, com rupturas por cisalhamento devido ao aumento do grau de saturação e
redução da sucção. Os deslizamentos translacionais rasos são os movimentos de
massa predominantes nas encostas com declividade entre 20 e 30 graus, que muitas
vezes se fluidificam e geram fluxos de detritos através dos fundos de vale. Tais
deslizamentos e fluxos detríticos causaram 238 mortes e destruições de
edificações, sendo considerada o maior desastre já ocorrido no distrito sede de
Petrópolis.
Palavras chaves
sucção em solos; deslizamentos rasos; movimentos de massa; cisalhamento dos solos; grau de saturação
Introdução
A maioria dos movimentos de massa de encostas podem ser classificados conforme
as seis categorias propostas por VARNES (1978), denominadas em português por:
(i) Quedas, (ii) Deslizamentos; (iii) Fluxos; (iv) Rastejos; (v) Tombamentos ou
(vi) Complexos, sendo este último a mistura de pelo menos dois tipos (LACERDA,
2007; AVELAR et al., 2006; HUNT, 2005; LACERDA & AVELAR, 2003; AVELAR &
LACERDA,1997; FERNANDES & AMARAL, 1996; dentre outros). Além dos tipos de
movimentos em si, VARNES (1978) também indicou três tipos essenciais de
materiais a serem mobilizados: (i) solo, (ii) detritos - solo com blocos de
rocha e (iii) rocha.
Cabe chamar atenção que na denominação inglesa internacional os termos mass
movements e landslides são utilizados como sinônimos, entretanto, para haver
ajuste à classificação de VARNES (1978) na língua portuguesa, traduz-se somente
o termo landslide como sinônimo de deslizamento (ou escorregamento). Isso
enfatiza que o deslizamento é somente um dos tipos de movimentos de massa (mass
movements), que está é originado a partir de condições próprias de precipitação
e materiais de encosta, uma vez que esse tipo tem sua geração relacionada a
processos hidrológicos e geomorfológicos bastante específicos (LACERDA, 2007;
AVELAR et al., 2006; LACERDA & AVELAR, 2003). Os deslizamentos precisam ter na
sua origem a ocorrência de tensões cisalhantes superiores à resistência ao
cisalhamento do material da encosta, isto é, na prática, há que haver redução da
resistência do solo sob efeito de chuvas para mobilização neste tipo de
movimentos de massa (HUNT, 2005; SASSA, 1985 e 1989).
Frequentemente os deslizamentos são diferenciados entre planares (ou
translacionais) ou circulares (ou rotacionais), sendo os primeiros mais comuns
nas regiões montanhosas do sul e sudeste do Brasil (TOMINAGA et al., 2009;
LACERDA, 2007; MENDONÇA & GUERRA, 1997), principalmente onde os solos situam-se
logo acima de rocha sã. Tais tipos de deslizamentos ocorrem durante os eventos
de chuvas mais intensos (eventos extremos), muitas vezes precedidos de períodos
chuvosos antecedentes que facilitam a entrada de água no solo (LACERDA et al.,
2014; COELHO NETTO et al., 2009; MENDONÇA & GUERRA, 1997). Esses deslizamentos
translacionais rasos ocorrem em encostas íngremes e de deslocam até os fundos de
vale, onde se unem e geram fluxos de detritos. Há portanto, uma passagem do
comportamento sólido do solo para um comportamento fluido, chamado de liquefação
do solo (AVELAR & LACERDA, 2003; TAKAHASHI, 2000; SASSA, 1985).
O Município de Petrópolis (RJ) situa-se na região serrana fluminense e apresenta
relevo montanhoso com presença de afloramentos de rocha e espessura de solo
bastante delgada (GONÇALVES & GUERRA, 2009; GUERRA et al., 2007; MENDONÇA &
TIMÓTEO, 1993). No distrito sede tais condições são agravadas pelo reduzido
espaço de áreas planas, adequado para a construção de residenciais, comércio,
fábricas e instalação da infraestrutura urbana. Frente a isso, ocorrem chuvas
muito intensas ou prolongadas, propícias para a geração de movimentos de massa,
conforme registrado historicamente (MEMIROVISK et al., 2018; MENDONÇA & GUERRA,
1997; MENDONÇA & TIMÓTEO, 1993). Diante disso, é comum a ocorrência de
movimentos de massa neste município, frequentemente levando à perdas e mortes.
Material e métodos
O presente trabalho traz uma análise dos tipos de movimentos de massa ocorridos
no município de Petrópolis (RJ) em 15 de fevereiro de 2022, quando inúmeras
edificações foram destruídas e 238 pessoas morreram. Após analisar imagens
locais, aéreas de sobrevoos de terceiros e obtidas por satélites no perímetro
envolvendo os movimentos de massa e através de trabalhos de campo foi observado
que a maioria das ocorrências foram deslizamentos translacionais rasos e alguns
fluxos de detritos. Isso permitiu que fossem concentradas as atenções de
pesquisa essencialmente nos deslizamos translacionais rasos, conforme será
explicitado mais à frente. É conhecido que no distrito sede de Petrópolis os
fundos de vale com terrenos planos são escassos e apresentam expressiva ocupação
urbana formal (ANTUNES & FERNADES, 2020; ANTUNES, 2017), contudo são áreas caras
e, devido a isso, há ocupação ainda mais densa também nas encostas adjacentes
(GONÇALVES & GUERRA, 2009)
Estes movimentos de massa ocorreram no período mais chuvoso do ano (verão), que
na passagem de 2021-2022 apresentou chuvas muito frequentes e no dia dos eventos
(15/02/2022) foi descrita uma intensidade de 200 mm em 2 horas no início da
tarde, seguindo-se em precipitações menores no decorrer do dia até o dia
seguinte, totalizando 259 mm em 24 horas (PORTAL G1, 2022 – via Internet).
Apesar da vasta divulgação do desastre através das emissoras de televisão e
plataformas da Internet, praticamente em tempo real, há poucos registros das
precipitações ocorridas em equipamentos oficiais (MODESTO et al., 2022).
A sede do município de Petrópolis está situada na zona central da faixa de
relevo montanhoso da região serrana fluminense conhecida como Serra dos Órgãos,
que por sua vez faz arte do conjunto maior denominado de Serra do Mar (Figura
01). A Serra dos Órgãos é marcada geologicamente pela presença de granitos sin-
e pós-tectônicos e ortognaisses pertencentes ao chamado complexo Rio Negro
(TUPINAMBÁ et al., 2012). Esse conjunto montanhoso apresenta amplos afloramentos
rochosos nos topos mais elevados (relevo dômico) e nas encostas circundantes, em
geral, é possível apenas a ocorrência de solos rasos, com no máximo 2 m de
espessura (MENEZES et al., 2013; BORGES et al., 2014). Na base destas encostas e
nos fundos de vale predominam depósitos de colúvio (AVELAR et al., 2011), que em
geral possuem blocos de rocha predominantemente arredondados com diâmetros de
poucos centímetros até cinco metros. Tais blocos de rocha arredondados
apresentam-se com frequência nos solos residuais (saprolitos) dos granitos e
ortognaisses, mostrando nitidamente que são decorrentes do processo de
intemperismo associado à exfoliação esferoidal.
A partir disso, foi feita uma busca de literatura e de resultados de ensaios de
cisalhamentos em solos, a fim de permitir a compreensão dos mecanismos
deflagradores desses deslizamentos translacionais rasos. Diante disso, está
sendo exposto no presente trabalho as causas mais plausíveis para a explicação
desses tipos de movimentos de massa. Utilizou-se também parâmetros geológico-
geotécnicos pré-existente de solos da região serrana fluminense, a fim de
permitir uma análise teórico-conceitual dos efeitos de sucção, coesão verdadeira
e ângulo de atrito para dar suporte ao entendimento dos deslizamentos
translacionais rasos ocorridos.
Resultado e discussão
Dentre as diferentes litologias que ocorrem no primeiro distrito de Petrópolis
(sede municipal) predominam granitos e ortognaisse granítico, que possuem
comportamento geomorfológico-geotécnico muito semelhantes, podendo-se considerar
como uma mesma unidade em relação à geração dos mantos de intemperismo e seus
parâmetros de resistência ao cisalhamento, isto é, coesão efetiva e ângulo de
atrito. Estes mantos de intemperismo geralmente aparecem pouco espessos e
frequentemente formam um contraste de comportamento geomecânico muito abrupto no
contato entre o solo e a rocha sã. Apesar de serem comuns os movimentos de massa
nesse distrito (Figura 02), não há registros de artigos que mencionem tais
parâmetros de resistência ao cisalhamento para os solos saprolíticos ou colúvios
existentes e, em virtude disso, foi produzida uma Tabela 01 com valores obtidos
de perfis de intemperismo semelhantes na região serrana fluminense.
Tendo em vista que a maioria dos solos saprolíticos possuem coesão verdadeira
relativamente baixa ou nula, isto é, entre 10 kPa e 0 kPa, é possível considerar
que em condições de chuvas intensas ou mais prolongadas o processo hidrológico
de infiltração geram aumento há aumento expressivo do grau de saturação (ou até
mesmo saturação), que causa a diminuição ou perda da sução (também chamada de
coesão aparente). A infiltração das águas das chuvas com o consequente aumento
do grau de saturação, ou mesmo a saturação no manto de intemperismo, fazem com
que os meniscos capilares que estavam conferindo maior resistência aos solos
pela sucção percam sua eficiência (Figura 03) e o solo rompe por cisalhamento no
decorrer do aumento da poro-pressão. Este é o mecanismo gerador dos
deslizamentos translacionais rasos que são comuns no contato solo-rocha, tal
como observado em diversas situação de Petrópolis, em especial na localidade
denominada de Morro da Oficina (Figura 02).
Como o material relacionado a ruptura possui muita água a tendência é um aumento
rápido da poro-pressão, de modo que ocorre a liquefação dos solos e há a geração
de fluxos de detritos (Figura 02) no decorrer do transporte em direção aos dos
fundos de vale. Os deslizamentos translacionais rasos e os fluxos de detritos
foram os movimentos de massa responsáveis pela impactante destruição de
edificações e infraestrutura urbana na área do 1º distrito municipal, que
produziram o desastre mais severo já registrado em Petrópolis, totalizando 238
vítimas fatais.
Torna-se nítido em campo e através da análise de mapas geológicos e
geomorfológicos que estas rochas controlam o posicionamento dos picos,
afloramentos e maciços mais expressivos da região da Serra dos Órgãos, uma vez
que se apresenta pouco fraturado e está associado com solos muito delgados. Tais
condições geomorfológicas possibilitam a geração de movimentos de massa
frequentes e induz ao aparecimento de afloramentos de maior dimensão junto aos
divisores do cetro sul da área, compondo picos rochosos com vertentes íngremes e
cumes arredondados à pontiagudos.
Tabela 01 – Parâmetros médios de resistência ao cisalhamento para solos de
municípios da Região Serrana do Estado do Rio de Janeiro.
TIPO COESÃO ÂNGULO
DE EFETIVA DE ATRITO
SOLO c´(kPa) phi (graus) LOCAL AUTORES
colúvio fundo de vale 0,0 29,0 Teresópolis EHRLICH et al., 2018
colúvio de encosta 18,0 32,0
colúvio de encosta 25,0 35,0
colúvio fundo de vale 16,7 30,2 Nova Friburgo SILVA et al., 2022
saprolito maduro 23,6 28,1
saprolito jovem 8,6 32,0
colúvio fundo de vale 6,0 42,0
colúvio de encosta 0,0 38,0 Nova Friburgo AVELAR et al.,2011
saprolito maduro 14,0 38,0
saprolito jovem 25,0 37,0
saprolito de granito 8,7 36,6
saprolito de granito 0,0 37,0 Teresópolis AVELAR et al., 2013
saprolito de granito 0,0 54,0
saprolito de granito 8,7 48,0 Nova Friburgo MENEZES et al., 2013
saprolito maduro 2,7 26,0
saprolito jovem 0,0 36,6 Nova Friburgo GOMES & CAMPOS, 2020
saprolito jovem 5,6 49,6
saprolito jovem 21,7 36,7 Teresópolis CONDORELI et al., 2018
Figura 1. Localização da área de estudo
Deslizamento translacional raso no contato solo- rocha com modificação para fluxo de detritos em 15/02/2022, Morro da Oficina, 1º distrito, Petrópolis
(1) Parâmetros médios de resistência ao cisalhamento para solos da Região Serrana do RJ.(2) Meniscos capilares e sução, saturação sem sucção.
Considerações Finais
Os deslizamentos translacionais rasos e fluxos de detritos ocorridos em
Petrópolis em 15/fev/2022 foram gerados após cerca de 200 mm em 2h, que
proporcionaram acentuada redução de sução no interior dos solos, com consequente
perda de resistência, principalmente próximo ao contato solo-rocha sã. Os solos
residuais das encostas entre 20 a 30 graus da região tentem a apresentam cessão
efetiva entre 0 e 10 kPa, que os tornam bastante susceptíveis a romper por
redução ou perda de sucção. Os granitos e ortognaisses graníticos são
predominantes no 1º distrito de Petrópolis e após intemperismo químico destas
rochas é comum a ocorrência de saprolito delgados, que após deslizamentos
permitem o aparecimento de afloramentos e geração do relevo dômico.
Isto caracteriza a configuração geomorfológica, chamada de relevo dômico, que é
a morfologia típica da Região Serrana de Petrópolis. Nas escarpas mais íngremes
com afloramento de rocha pode haver a queda de blocos ou lascas, dependo em
geral da conjunção de fraturas tectônicas e de alivio de tensão, quando existem.
Além disso, as associações de granitos ou ortognaisses graníticos com os solos
saprolíticos variando de rasos para os mais espessos mostram coloração entre
rosada a avermelhada, com granulometria predominantemente arenosa. Nestas
condições tendem a possibilitar a ocorrência de deslizamentos translacionais
rasos, na maioria das vezes devido à elevação de poro-pressão ou redução de
sucção junto ao contato solo-rocha.
Agradecimentos
Agradecimentos aos integrantes do LIEG/UFRJ e PPGG/UFRJ, CNPq, CAPES e FAPERJ.
Referências
ANTUNES, F. S. & FERNANDES, M. C. (2020) Análise geográfica e cartografia histórica: subsídios para entender a organização espacial da área gênese de Petrópolis (RJ). Revista GeoUSP, v. 24, n. 1, p. 117-135.
ANTUNES, F.S (2017) Geotecnologias e Cartografia Histórica no Auxílio à Análise da Organização Espacial da Área Gênese de Petrópolis – RJ, Dissertação, PPGG/UFRJ, Rio de Janeiro, 101 p.
AVELAR, A.S. & LACERDA.W.A. (1997) “Causas iniciais do movimento de massa do Soberbo, RJ – Brasil”. 2o Simp. Panam. Escorregamentos, 2a Conf. Bras. Est. Encostas Cobrae, Rio de Janeiro, v.1: 3-12.
AVELAR, A.S; COELHO NETTO, A.L.; LACERDA, W.A; BECKER, L. B.; MENDONÇA, M.B. (2011). Mechanisms of the Recent Catastrophic Landslides in the Mountainous Range of Rio de Janeiro, Brazil. In: 2nd World Landslide Forum, Roma. Landslide Sci. and Pactice. Berlin: Springer-Verlag, 2011. v. 4. p. 265-270.
AVELAR, A.S; RODRIGUEZ, T.T; LACERDA, W.A; COUTINHO, B.H; BARBOSA, L.S. & ALMEIDA, I.R.P.L (2013) Geomorfologia, Mecanismos e Comportamento dos Solos do Movimento de Massa da Posse– Teresópolis, Rio de Janeiro, Conf. Bras. Sobre Estabilidade de Taludes, COBRAE, Angra dos Reis, CD-ROM.
BORGES, G. F.; LIMA, P. H.; AVELAR, A. S. (2014) Geomorfologia, solos e movimentos de massa ocorridos em janeiro de 2011 na bacia do Córrego Dantas, Nova Friburgo (RJ). REVISTA GEONORTE, Edição Especial 4, V.10, N.1, p.141-144.
COELHO NETTO, A.L; AVELAR, A.S; FERNANDES, M.C. & LACERDA, W.A. 2007, Landslide susceptibility in a mountainous geoecosystem, Tijuca Massif, Rio de Janeiro: the role of morphometric subsivision of the terrain, Geomorphology, v. 87, p. 120-131.
CONDORELLI, C.A; RODRIGUEZ, T.T; COSTA, D.P. & SILVA, R.C. (2018) Influência do Nível d’Água e do Tipo de Envoltória de Resistência na Estabilidade de Taludes, COBRAMSEG – Cong. Bras. Mec. Solos e Eng. Geotécnica, Salvador, Publicação Digital.
EHRLICH, M; SILVA, R.C & COSTA,D.P. (2018) Depósitos Coluviais na Rodovia BR-116/RJ - km 15 ao km 101, COBRAMSEG – Cong. Bras. Mec. Solos e Eng. Geotécnica, Salvador, Publicação Digital.
FERNADES, N.F. & AMARAL, C.P. 1996, “Movimentos de massa: uma abordagem geológico-geomorfológica”, Cap.3, in: GUERRA, A.J.T. & CUNHA, S.B. (eds.), Geomorfologia e Meio Ambiente. Rio de Janeiro, Ed. Bertrand Brasil, 393 p.
FUTAI, M.M., MELO, D.F.M., CARDOSO JR.,C.R. & DUENAS, V.Z. (20110 Estabilidade de encostas em condições não-saturadas. VII Simpósio Brasileiro de Solos Não Saturados. Pirenópolis, GO, 2: p. 77-98. 2011.
GOMES, K.M.B & CAMPOS, T.M.C (2020) Avaliação da Influência da Distribuição da Sucção Inicial nas Condições de Fluxo e Estabilidade de Encostas Não Saturadas por Meio de Análises Bidimensionais, XX COBRAMSEG, Belo Horizonte, Publicação Digital.
GONÇALVES, L.F.G. & GUERRA, A.J.T. (2009). Movimentos de Massa na cidade do Rio de Petrópolis (Rio de Janeiro). In: Impactos Ambientais Urbanos no Brasil. Organizadores: A.J.T. Guerra e S.B. Cunha, Ed. Bertrand Brasil, 5ª edição, 189-252.
GUERRA, A., OLIVEIRA, A, OLIVEIRA, F. & GONÇALVES, L.F.G (2007). Mass movements in Petrópolis, Brazil. Geography Review, volume 20, 4, 34-37.
GUERRA, U.G. & EHRLICH, M. (2016) Retroanálise de Ruptura de Taludes em Nova Friburgo/RJ. COBRAMSEG - – Cong. Bras. Mec. Solos e Eng. Geotécnica, Belo Horizonte, CD-ROM.
GUIDICINI, G. & NIEBLE, C. M. Estabilidade de taludes naturais e de escavação. 2.ed. São Paulo: Edgard Blücher. 1984.
HUNT, R.E. 2005. Geotechnical Engineering Investigation Handbook. Taylor & Francis, Boca Raton, FL.
LACERDA, W.A. (2007) "Landslide initiation in saprolite and colluvium in southern Brazil: Field and laboratory observations", Geomorphology, 87(3), pp. 104–119.
LACERDA, W.A & AVELAR, A.S (2003) “Flume tests on sand subjected to seepage with the influence of hidden barriers”. Proc. of the International Workshop on Occurrences and Mechanisms of Flows in Natural Slopes and Earthfill, Sorrento, Italy, v.1: 136-144.
LACERDA, W.A.; PALMEIRA, E.M.; COELHO NETTO, A.L & EHRLICH, M. (2014) Extreme rainfall induced landslides: an international perspective. Oficina de Textos, São Paulo, 400 p.
LACERDA, W. A. (2012) A Suggested Shallow Slide Mechanism of the Accidents in the “Região Serrana” of the State of Rio de Janeiro – Intern. Workshop on Extreme Rainfall Induced Landslides – REAGEO, Rio de Janeiro, CD-ROM.
MACHADO, K.M.; BECKER, L.B.; AVELAR, A.S. & GUIMARÃES, G.V.M (2013) Retroanálise de um Deslizamento de Encosta em Solo Residual em Campo do Coelho, Nova Friburgo/RJ. 6º COBRAE - Conferência Brasileira de Encostas, Angra dos Reis, Publicação Digital.
MACHADO, K. M. (2013) Retroanálise de um Deslizamento de Encosta no Município de Nova Friburgo – RJ. Trabalho Final de Graduação UFRJ/Escola Politécnica, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 63 p.
MENDONÇA, M. B. & TEMÓTEO, J.P.S. 1993. Observações sobre Intervenções em Áreas de Risco Geológico-Geotécnico em Petrópolis, RJ, Anais COPPEGEO'93, Rio de Janeiro, pp.173-179.
MENDONÇA, M.B. & GUERRA, A.T. (1997) A Problemática dos Processos Geodinâmicos frente à Ocupação de Encostas. In: Anais of the 2nd Panamerican Symp. on Landslides, Rio de Janeiro, vol. 2, p.935-940.
MODESTO, F.B.F; KUHLMANN, L.G; JACQUES, P.D; RIBEIRO, R.S. & SANTOS, T.D. (2022) Avaliação Técnica Pós-Desastre Petrópolis, RJ, Relatório Técnico da CPRM, Rio de Janeiro, 9 p.
NEMIROVSKY, A.K.S; NEVES, L.V & FERNANDES, M.C. 2018 Análise da distribuição espacial de deslizamentos no município de Petrópolis (RJ) entre 1940 a 2015. Revista Continentes (UFRRJ), ano 7, n.13.
PORTAL G1 (2022) – Acesso de Internet: https://g1.globo.com/rj/regiao-serrana/noticia/2022/02/16/cemaden-alertou-sobre-chuva-em-petropolis-2-dias-antes-mas-sem-informar-a-intensidade-impossivel-fazer-a-previsao-diz-diretor.ghtml
SASSA, K. (1985) “The mechanism of debris flow”, 11th Int. Conf. Soil Mech. and Found. Eng, San Francisco, v.3, pp. 1173-1176.
SILVA, R.P; LACERDA, W.A. & COELHO NETTO, A.L. (2022) Relevant geological-geotechnical parameters to evaluate the terrain susceptibility for shallow landslides: Nova Friburgo, Rio de Janeiro, Brazil.Bull Eng Geol Environ81, 57 , https://doi.org/10.1007/s10064-021-02557-z
VARNES, D.J. (1978) Slope Movement Types and Processes. In: Schuster, R.L. and Krizek, R.J., Eds., Landslides, Analysis and Control, Transportation Research Board, Special Report No. 176, National Academy of Sciences, 11-33.
TAKAHASHI, T., 2000, “Initiation and flow of various types of debris-flow”, pp. 15-28, in: WICKZOREK, G.F. & NAESER, N.D. (eds.), Debris-flow hazards mitigation: mechanics, prediction and assessment. Teipei, Taiwan, Ed. Balkema, 608 p.
TOMINAGA L.K.; SANTORO J. & AMARAL, R. (2009) Desastres Naturais: conhecer para prevenir, 1ed. Instituto Geológico, São Paulo, 192 p.
TUPINAMBÁ, M.; WILSON, T. & HEILBRON, M. (2012) "Evolução Tectônica e Magmática da Faixa Ribeira entre o Neoproterozoico e Paleozoico Inferior na Região Serrana do Estado do Rio de Janeiro, Brasil", Anuário Inst. Geoc., v. 35, n. 2, p. 140-150.
ARTIGO EM PDF
