A Hybrid Geophysical–Geotechnical Approach for Landslide Stability Assessment

Nas terras altas da Etiópia, onde a terra se eleva abruptamente e as estradas cortam as montanhas, o solo nem sempre é tão sólido quanto parece. Para engenheiros e geólogos, a estabilidade de uma encosta é um equilíbrio delicado entre duas forças opostas: o peso do solo e da rocha puxando para baixo, e a resistência interna desse mesmo material mantendo-o unido. Essa resistência não é um número fixo; ela muda com o clima. Quando chuvas intensas encharcam o solo, a água preenche os minúsculos espaços entre as partículas de terra, afastando-as e tornando a terra mais pesada e fraca. Este é o desafio fundamental da ciência dos deslizamentos de terra: compreender como a água, o tipo de solo e a forma de uma encosta interagem para manter a firmeza ou ceder. Quando uma estrada é construída em uma colina, ela frequentemente remove o suporte natural na base da encosta e, se o solo já estiver fraco ou o lençol freático estiver alto, toda a encosta pode deslizar, bloqueando o tráfego e ameaçando vidas.

Uma equipe de pesquisadores partiu para resolver um problema persistente em um trecho de estrada na cidade de Bonga, no sudoeste da Etiópia. Esta seção da rodovia, que conecta Addis Abeba à cidade de Mizan, tem sofrido com deslizamentos repetidos, particularmente durante a estação chuvosa de junho a setembro. Apesar de tentativas anteriores de consertar a estrada usando aterro de rocha, o solo continuou a se movimentar. A equipe, liderada por engenheiros da Universidade de Bahir Dar e colaboradores da Índia e da Polônia, decidiu olhar abaixo da superfície para entender exatamente o que estava acontecendo. Eles combinaram três maneiras diferentes de observar a terra: perfuraram buracos profundos para extrair amostras de solo, usaram ondas sonoras e correntes elétricas para mapear o solo sem escavar e construíram um modelo digital da encosta para testar como ela se comportaria sob estresse. O objetivo deles não era apenas ver por que a estrada falhou, mas encontrar uma solução que a mantivesse segura para o futuro.

A investigação começou ouvindo a terra e sentindo sua resistência elétrica. Os pesquisadores utilizaram uma técnica chamada refração sísmica, que envolve o envio de ondas sonoras através do solo para medir a velocidade com que elas viajam. Ondas mais rápidas geralmente significam rocha mais dura, enquanto ondas mais lentas indicam solo macio ou rocha fraturada. Eles também utilizaram a tomografia de resistividade elétrica, que mede a facilidade com que a eletricidade flui pelo solo. O solo úmido e a argila conduzem a eletricidade muito melhor do que a rocha seca, portanto, este método ajudou a localizar bolsões de água e camadas saturadas e fracas. Esses testes não invasivos foram combinados com dados de quatro furos de sondagem profundos perfurados ao longo da estrada. Desses furos, eles extraíram amostras de solo para testar em laboratório, medindo quanto o solo pesava, quanta água ele retinha e quanta força era necessária para fazê-lo deslizar.

Os resultados pintaram um quadro claro de uma paisagem vulnerável. O solo sob a estrada é uma mistura complexa de camadas. No topo, há uma camada de material de aterro importado usado para construir a estrada, situada sobre um silte vermelho-acastanhado rígido. Abaixo disso, jaz uma camada de argila misturada com fragmentos de rocha traquita e, no fundo, uma camada de basalto intemperizado. O achado crítico foi que o lençol freático situa-se muito próximo à superfície, muitas vezes a apenas um metro do chão. Durante a estação chuvosa, esse nível de água sobe, encharcando o solo e transformando as camadas superiores em uma massa pesada e escorregadia. Os testes de laboratório confirmaram que o solo possui um alto teor de umidade natural, especialmente durante as chuvas de verão, o que reduz significamente sua capacidade de manter-se unido.

Para ver como essas condições afetavam a segurança da estrada, os pesquisadores construíram uma simulação computacional da encosta. Eles inseriram os dados do mundo real — pesos do solo, ângulos de atrito e níveis de água — em um software especializado para calcular um "fator de segurança". Esse número é uma razão simples que diz aos engenheiros quão estável é uma encosta. Um número de 1,5 ou superior é geralmente considerado seguro para uma estrada, o que significa que as forças que sustentam a colina são uma vez e meia mais fortes do que as forças que tentam puxá-la para baixo. A simulação mostrou que, sob as atuais condições úmidas, o fator de segurança para esta estrada era de apenas 1,347. Isso está abaixo do limite de segurança exigido, confirmando que a encosta é instável e propensa a deslizamentos. O modelo também mostrou que o lugar mais provável para um deslizamento começar é cerca de 5,5 metros abaixo da superfície da estrada, atravessando as camadas de solo fracas e úmidas.

Os pesquisadores então testaram diferentes maneiras de resolver o problema dentro de seu modelo computacional. Eles analisaram a ideia de construir um muro de contenção, uma estrutura projetada para conter a terra. A simulação mostrou que a adição de um muro aumentaria significamente o fator de segurança, fornecendo a resistência extra necessária para impedir o deslizamento do solo. Eles também exploraram o uso de materiais geosintéticos, como geocelas e geotêxteis. Estes são materiais em forma de malha que podem ser colocados dentro do solo para reforçá-lo, agindo como uma rede que mantém as partículas unidas e evita que se separem. O estudo sugere que uma combinação dessas medidas, juntamente com melhores sistemas de drenagem para baixar o lençol freático, oferece o melhor caminho a seguir. Ao remover o excesso de água e reforçar o solo, a estrada poderia ser estabilizada sem a necessidade de reconstruir toda a encosta.

Este estudo destaca que os deslizamentos recorrentes na estrada Bonga-Mizan não são apenas resultado do terreno íngreme, mas de uma interação específica entre as propriedades do solo e as chuvas sazonais. A pesquisa descarta a ideia de que os reparos atuais com aterro de rocha sejam suficientes, uma vez que o movimento continua sob eles. Em vez disso, as evidências apontam para a necessidade de uma abordagem mais abrangente que trate diretamente da água e da resistência do solo. Embora o estudo tenha se concentrado em um trecho específico da estrada, os métodos utilizados fornecem um modelo para compreender problemas semelhantes em outras regiões montanhosas da Etiópia. Os autores reconhecem que as restrições de tempo e orçamento significaram que não puderam investigar todo o trecho de 100 quilômetros da rodovia, mas suas descobertas oferecem um guia claro e baseado em evidências para que engenheiros possam reabilitar este pedaço crítico de infraestrutura e garantir que ele permaneça aberto para o tráfego, mesmo quando as chuvas chegarem.