O que se entende por liquefação de um solo
Alguns solos, quando sujeitos a movimentos sísmicos, deslizamentos de terra ou algumas atividades humanas, podem atingir um estado de fluidez, como uma massa em estado viscoso.
Na prática, perdem drasticamente a rigidez e a resistência que tinham antes de serem sujeitos a essas tensões e, tanto no ambiente como nas estruturas, os efeitos podem ser numerosos e muito variados: desde deslizamentos de terras, até ao colapso de edifícios que podem afundar vários centímetros no solo ou mesmo ruir.
Este fenómeno é designado por liquefação do solo.
A liquefação do solo é um fenômeno que pode ter efeitos devastadores, especialmente durante um terremoto. Para ver como lidamos com este desafio em um caso real, assista ao vídeo sobre a consolidação pós-sismo e como mitigar os efeitos sísmicos.
Para compreender o fenómeno, é conveniente explicar que um solo saturado é constituído por um conjunto de partículas que transmitem forças de contacto, cujos valores afetam a sua resistência.
Em condições de equilíbrio entre o solo e a água (fase 1 da figura), estes valores podem também estabilizar o próprio terreno (neste caso, as resistências ao corte são superiores às tangenciais).
Mas quando o solo é sujeito a esforços externos (por exemplo, durante um sismo), o sistema sofre deformações e os esforços tangenciais, que garantem as condições de equilíbrio estático, são superiores à resistência ao corte do solo (fase 2 da figura).
Durante as tensões rápidas a que um solo é sujeito quando ocorre um sismo a drenagem é impedida.
Nesta situação, se as areias tenderem a deslocar-se para uma configuração de equilíbrio mais densa, ocorre um aumento da pressão neutra, o que reduz as forças de contacto entre os grãos e, portanto, a rigidez e a resistência do solo.
Em casos extremos, quando a porosidade é muito elevada e os fenómenos sísmicos são particularmente intensos e prolongados, a sobrepressão neutra pode atingir valores tão elevados que os grãos sólidos perdem o contacto entre si.
Neste caso limite, o estado de tensão efetiva é anulado e o solo comporta-se como um fluido pesado. Ao nível do solo, a manifestação de um processo de liquefação é dada pela formação de vulcões de areia a partir dos quais a água flui para fora da areia saturada.
Estes não são prejudiciais, mas são indicativos da existência de pressões neutras elevadas no subsolo.
O fenómeno em resumo:
- ANTES DO SISMO: equilíbrio entre a areia e a água (situação estável).
- DURANTE O SISMO: o sismo provoca uma diminuição da resistência ao corte devido ao aumento rápido das pressões intersticiais (movimento dos edifícios)
- APÓS O SISMO: o solo comporta-se como um fluido viscoso e os efeitos sobre o ambiente e sobre as estruturas podem ser numerosos e variados (afundamento, deslocação, danos e afundamento).
Vulcanelli após a liquefacção do solo durante o terramoto de 2012 em Emilia
As estruturas mais vulneráveis à liquefação são as dos portos, mas os pilares das pontes que atravessam os rios ou outras bacias hidrográficas podem também sofrer danos significativos com consequências muito graves.
A liquefação pode provocar deformações tão grandes no subsolo que os elementos a ele ligados perdem a sua funcionalidade.
Os edifícios, apesar de manterem a sua integridade estrutural aparente, podem ficar inclinados ou acabar por colapsar.
