O impacto das mudanças climáticas nos deslizamentos de terra em regiões de clima tropical e subtropical

Orientador: Prof. Dr. Alessander C. M. KormannTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Defesa : Curitiba, 28/05/2021Inclui referências: p. 237-253Resumo: A influência das mudanças climáticas na estabilidade de encostas e suas consequências nos deslizamentos de terra são inquestionáveis. O tipo e a escala destas consequências é que são fatores ainda pouco conhecidos. Com o objetivo de compreender melhor esta questão, este trabalho se propôs a estudar três aspectos relacionados a esta problemática: o surgimento e a propagação de fissuras de dessecação em solos não saturados, a sensibilidade de um modelo numérico de encosta não saturada à variação dos principais parâmetros mecânicos e hidráulicos e a resposta do mesmo modelo numérico quando da incorporação de fissuras de dessecação, que podem surgir no solo como consequência das mudanças no clima. Chuvas de grande intensidade, previstas para acontecerem até o final deste século, foram também simuladas. Buscou-se compreender se alterações no clima podem vir a modificar os limiares pluviométricos atualmente propostos para encostas de solos não saturados, especialmente na região da Serra do Mar. O conhecimento daquilo que já foi publicado sobre a relação entre as mudanças climáticas e os movimentos de massa destaca a lacuna na qual esta pesquisa está estabelecida. Enquanto em diversos países as consequências das mudanças climáticas já são tratadas de forma trivial, no Brasil ainda vemos a questão muitas vezes sendo tratada como algo distante e improvável. No meio Geotécnico brasileiro, pouca ou nenhuma discussão existe sobre o assunto. Como parte dos experimentos para verificar a propagação de fissuras de dessecação, amostras de solo foram expostas a ciclos naturais de umedecimento e secagem e monitoradas ao longo de 120 dias. Controlaram-se a evolução das fissuras, a umidade dentro do solo e as variáveis climáticas principais. Os resultados mostraram as diferentes respostas dos solos aos períodos de seca, que estão se tornando recentemente uma nova preocupação do meio geotécnico. Além do teor de finos, a plasticidade dos solos e a expansibilidade dos mesmos exercem influência no padrão e na quantidade de rachaduras. O estudo de sensibilidade do modelo numérico de encosta de solo não saturado mostrou que a sensibilidade do modelo é significativamente maior aos parâmetros mecânicos sendo estes, portanto os que mais impacto exercem nas análises de estabilidade propostas neste trabalho. As análises que levam em conta o fissuramento dos solos nos deslizamentos apresentam fatores de segurança inferiores àqueles encontrados nas análises do modelo em condições normais. Concluiu-se assim que, em relação ao surgimento de fissuras de dessecação como consequência dos ciclos de umedecimento e secagem, as encostas de solos não saturados possivelmente terão seus limiares pluviométricos diminuídos até o final deste século. Ao simularem-se chuvas de grande intensidade no modelo com fissuras, pouca influência foi observada na segurança das encostas. Concluiu-se então que é a associação da alteração do comportamento de infiltração no solo com a ocorrência de chuvas mais intensas que podem ser responsáveis por alterar o limiar pluviométrico das encostas. O aumento da intensidade da chuva, sem a modificação das características dos solos, para os parâmetros aqui considerados, pouca influência exerceu na estabilidade.Abstract: The influence of climate change on slope stability and its consequences on landslides are unquestionable. The type and scale of these consequences are still poorly understood. In order to better understand this issue, this thesis proposed to study three aspects related to this problem: the propagation of desiccation cracks in unsaturated soils, the sensitivity of a numerical model of an unsaturated slope to the variation of the main mechanical and hydraulic parameters, and the response of the same numerical model when incorporating desiccation cracks. High intensity rainfall, predicted to occur until the end of this century, was also simulated. An attempt was made to understand whether climate changes may impact the rainfall thresholds currently proposed for unsaturated soil slopes, especially in Serra do Mar. While in several countries the consequences of climate change are treated as obvious, in Brazil the issue often is treated as distant and unlikely. In the Brazilian Geotechnical field, there is little or no discussion on the subject. As part of the experiments to verify the propagation of desiccation cracks, soil samples were exposed to natural wetting and drying cycles and monitored over 120 days. The evolution of cracks, moisture within the soil, and major climatic variables were controlled. The results showed the different responses of soils to periods of drought, which are recently becoming a new concern of the geotechnical environment. In addition to the fines content, the plasticity of the soils and their expansibility had an influence on the pattern and amount of cracking. The sensitivity study of the numerical model of an unsaturated soil slope showed that the sensitivity of the model is significantly higher to the mechanical parameters, which are therefore the ones that have more impact on the stability analyses proposed in this work. The analyses that take into account the cracking of the soils in landslides present lower safety factors than those found in the analyses of the model under normal conditions. It was thus concluded that, in relation to the emergence of desiccation cracks as a consequence of wetting and drying cycles, the slopes of unsaturated soils will possibly have their rainfall thresholds decreased by the end of this century. When simulating high intensity rainfall in the model with cracks, little influence was observed on slope stability. It was then concluded that it is the association between altered soil infiltration behavior along with more intense rainfall that may be responsible for changing the rainfall threshold of the slopes. The increase in rainfall intensity, without the modification of the soil characteristics, for the parameters considered here, had little influence on the stability