Slope Stability and Rockfall Hazard Analysis along Karimbala Road, Liquiça Municipality, Timor-Leste

Abstract

Timor-Leste tem uma topografia aproximada e uma geologia complexa que contribuem para a ocorrência de um grande número de problemas de estabilidade de taludes, que são agravados pelas recentes atividades de construção de estradas visando melhorar as estradas antigas. O grande número de cortes, às vezes com uma alta considerável, é uma causa frequente de várias instabilizações que exigem um estudo detalhado. A área onde foi realizada a pesquisa de Análise de Estabilidade de Taludes (SSA) está localizada em Maubara, no município de Liquiça, ao longo da estrada de Karimbala, que liga os municípios de Liquiça e Bobonaro. Verificou-se a ocorrência de instabilizações de taludes sistematicamente ao longo dos anos, sendo as mais recentes ocorridas em Janeiro de 2018. Os objetivos gerais desta pesquisa foram estudar os problemas de estabilidade de encostas e calcular o Fator de Segurança (FoS). Para a caracterização do material da encosta e sua classificação geomecânica, foi mapeada a inclinação para definir os materiais aflorantes, as descontinuidades foram caracterizadas e a resistência da rocha avaliada pelo martelo de Schmidt. Com base nos dados coletados no campo, as classificações geomecânicas RMR e SMR foram aplicadas aos taludes. A avaliação das condições de estabilidade também foi feita usando o software Rocscience (RocTopple, Slide, RocFall) adequado para cada caso de instabilizações. As diretrizes de classificação do sistema Rockfall Hazard Rating System (RHRS) para avaliar cada ocorrência também foram utilizadas. Os tipos de roturas identificadas foram queda de rochas, basculamento, queda de detritos, rotura planar e rotura em cunha. Quedas de pedras e queda de detritos são freqüentes em todos os taludes de TzPt1 a TzPt6, em contraste com a rotura em cunha, que ocorre apenas em TzPt2 e TzPt6. As duas principais causas de instabilidade dos taludes são as descontinuidades geológicas com orientação desfavorável e as chuvas intensas que adicionam peso e induzem altas pressões de água nos terrenos das encostas, aumentando o potencial de ocorrência de instabilizações de taludes, em períodos de chuvas moderadas a fortes. Os valores de FoS que foram calculados abaixo de 1,5, foram considerados insuficientes para uma estabilidade de longo prazo. Os resultados de RHRS calculados são maiores que 300. Portanto, pode-se concluir que os taludes TzPt1 a TzPt6 são vulneráveis a roturas. A mitigação deve ser implementada com urgência para reduzir os danos na estrada e nos condutores. É altamente recomendável desenvolver um projeto técnico adequado das encostas considerando um FoS adequado para a estabilidade a longo prazo, usando técnicas de melhoria ajustadas às condições locais tais como: redução da altura do talude (redução das tensões), redução do ângulo de inclinação (redução das tensões de sobrecarga), melhoria da drenagem (redução da pressão da água dos poros), reforço do talude (aumento da resistência ao cisalhamento da superfície potential de deslizamento). Nalguns taludes que apresentavam condições de instabilidade foram simulados alguns procedimentos de estabilização de modo a avaliar as melhores soluções a serem utilizadas.

Timor-Leste has a rough topography and a complex geology contributing to the occurrence of a large number of slope stability problems, which are aggravated by recent road construction activities aiming to improve the old roads. A large number of cuts, sometimes with a considerable high are a frequent cause of several failures that require a detailed study. The study area where the research on Slope Stability Analysis (SSA) was done, is located in Maubara, in the Municipality of Liquiça, along the Karimbala road, which links the Liquiça and the Bobonaro Municipalities. It was verified that slope failures have occurred systematically throughout the years, the most recent ones occurred in January 2018. The general objectives of this research were to study the slope stability problems and to compute the Factor of Safety (FoS). For the characterization of the slope material and its geomechanical classification, the slope was mapped to define the outcropping materials, the discontinuities were characterized and the strength of the rock was evaluated using the Schmidt hammer. Based on the data collected in the field, the RMR and the SMR geomechanical classifications were applied to the slope. The evaluation of the stability conditions was also done using the Rocscience software (RocTopple, Slide, RocFall) suitable for each individual slope failure. The Rockfall Hazard Rating System (RHRS) classification guidelines to rate each occurrence was also used. The types of failures identified were rockfall, toppling, debris fall, plane failure and wedge failure. Rockfalls and debris fall are frequent on all slopes from TzPt1 to TzPt6, in contrast to the wedge failure, which only occurs in TzPt2 and TzPt6. The main causes of slope instability are the geological discontinuities with unfavorable orientation, the surface weathering and the intense rainfall which add weight and induce high water pressure in the slopes. The FoS values computed lower than 1.5, are considered as insufficient for a long-term stability. The RHRS results computed are greater than 300. Therefore, it can be concluded that slopes TzPt1 to TzPt6 are vulnerable to additional slope failures. Mitigation must be urgently implemented to reduce damages in the road and drivers. It is highly recommended to develop proper technical design of the slopes considering a FoS suitable for long-term stability, using improvement techniques adjusted to the local conditions such as: reduction of slope height (reduction of overburden stress), reduction of slope angle (reduction of overburden stress), drainage improvement (reduction of pore water pressure), reinforcement of slope (increase of shearing resistance of slip surface). In a few slopes presenting unstable conditions a few improvement stability procedures were simulated, in order to evaluate the best procedure to be used.