ESTADO DE TENSÕES in situ
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7/28/2019 ESTADO DE TENSES in situ
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ESTADO DE TENSES EMMACIOS ROCHOSOS
Sandr Cyrre LimaSandr Cyrre Lima Eng CivilEng Civil
PPGEMPPGEM -- UFRGSUFRGS
Objetivos :
Conceito de Tenso;
Tipos de tenses atuantes em maciosrochosos;
Importncia da determinao do estado detenses;
Tcnicas para determinao do estado detenses.
O que tenso ?
Quantidade tensorial
Necessita a determinao de seisvalores independentes.
Trs componentes de tensonormal (), atuandoperpendicularmente a superfcie
Seis componentes de tenso decisalhamento () atuando ao longodas faces deste elemento.
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
3
1
Tipos de tenses em maciosTipos de tenses em maciosrochososrochosos
Variao de
temperatura
Tenses em macios rochososTenses em macios rochosos
Tenses induzidasTenses induzidas Tenses in situTenses in situ
Carregamentos devido a :
escavao, perfurao,
Injeo ou bombeamento
ResiduaisTectnicasGravitacionais Terrestres
peso prprio + efeito de
superfcie
diagnese+ metamorfismo
Em quais atividades importante determinarEm quais atividades importante determinaro estado de tenses?o estado de tenses?
(adapt. Amadei &Stephanso n, 1997):
Engenharia Civil e de Minas
Estabilidade de escavaes subt errneas
Projeto de pilares
Projeto de sistemas de suporte/revestimento
Previso de rock bursts
Fluxo de fluidos e transporte de contaminantes
Barragens
Estabilidade de taludes
Geologia
Previso de terremotos
Orogenia
Tectnica de placas
Geologia estrutural
Explorao e Gerao de Energia
Estabilidade de furos
Deformao e ruptura de furos
Fraturamento e propagao de fratura
Fluxo de fluido e problemas geotrmicos
Admi nist rao de pr odu o de reser vatri o
Extrao e armazenamento de energia
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PrincipaisPrincipais questesquestes sobresobre tensestenses ememmaciosmacios rochososrochosos
Em qual direoe qual magnitude as tensesprincipais agem?
Em qualdireoa rochapode romper ? Qual o estado de tenses in situ e o valor das
tenses ao redordas aberturas ? Qualo efeitoda tenso sobreas aberturas e
revestimentos?
Mtodo emprico :Mtodo emprico : HoekHoek e Brown (1978)e Brown (1978)
zz
yyxx
p
ppk
)(5.0 +=
Medies em diferentesMedies em diferentesregies e profundidades;regies e profundidades;
ObservaObserva--se que a tensose que a tenso
vertical est distribuda emvertical est distribuda em
torno de 0.027z;torno de 0.027z;
A vari ao da tens oA vari ao da tens o
horizontal funo dahorizontal funo da
profundidade e tensoprofundidade e tenso
vertical;vertical;
Tenses em macios rochososTenses em macios rochosos
x
yz
v
h
superfcie
x
yz
v
h
superfcie
[ ]
k
E
v
h
vh
vhhh
vh
vh
=
=
=
==
==
=
1
)1(
0)(1
0
Anisotropia
Interferncias no estado de tenses
zzzyzx
yzyyyx
xzxyxx
E.T.I.S.
E.T.I.
A figuraao ladomostra a influncia deuma fratura no campode tenses ao redor
Meio C.H.I.L.E.
Umavariabilidademuito grandenocampo de tensessignificao intensofraturamento da rocha
Efeito das descontinuidades
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TcnicasTcnicas disponveisdisponveis parapara aadeterminaodeterminao dodo estadoestado dede tensestenses
((NunesNunes, A.L.; 1998), A.L.; 1998)
Quatro categorias principais:
-Tcnicas baseadas no princpio do restabelecimento- Flat Jack
-Tcnicas baseadas no princpio de fraturamento
- Fraturamento Hidrulico- borehole breakout
-Tcnicas baseadas no princpio da recuperao de 4 tipos d e medidas:
- na parede de escavaes (tcnica dos pinos)
- variao de dimetro de furos (BDG)
- deformao na parede de furos (clula CSIR, CSIRO)
- deformao no fundo de furos (doorstopper)
-Tcnicas exticas
- core discing- Efeito Kaiser
Flat JackFlat Jack
O flatjack compostopor
duas placas soldadasonde aplicada uma pressocom gua ouleo;
Doispinos sofixados naparededaescavao emedida a distnciad0;
Uma ranhura escavadaperpendicular a linhaentreos pinos
Procura-se aplicarumapresso que faa com que adistncia entreos doispinosvolte a posio inicial;
O flatjackmedeapenasumatenso, perpendicular aoequipamento
Se a tensono estiverperpendicular, deve-serealizartransformaes dedireo;
Esse mtodomedea tensoinduzida pela aberturae nooestadode tenso (field stress)
Sabendo-se o campo detensesinduzidas pode-seestimar o estadode tenses(field stress)
Fraturamento hidrulico
Umaporode um furo (~1m) isoladopor um sistema queno permiteo vazamentodegua (straddle packer system)
A poro isolada pressurizada com guaatocorrer a fratura
So medidas duas presses :breakdown pressure e shut-inpressure
Um obturador mede a orientao e
localizaoda fraturaaberta;A poro do furo no deve conter fraturapara garantirque a gua ir gerar uma novafratura;nico mtodo de medio direta dastenses principaisPode ser realizado em qualquerprofundidadeou distncia da abertura
Existemalguns problemas na execuodesse ensaio:
Dificuldadede identificar 1 metro derochasemfratura
Dificuldadede medir as presses(breakdown and shut-in pressures)
Se as fraturas criadasna parede do furopropagamna mesma direo
O furodeve ser paraleloa uma dastensesprincipais
A rocha assumida comoimpermevel
Ps =h; que a menortenso principal
H = T +3 h - Pb
Vlidoparaa teoriaelstica
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Overcor ing (CSRIO)
O equipamentopodeser retirado
do furoe pode-se, ento, analisaros resultados e conferir se noocorreunenhumproblema com osstrain gages
A maior desvantagemdessemtodo a manuteno doambientedo interior do furoparaadeso dos strain gages aparede
o nico mtodoque podeapresentartodosas tenses emuma nica medida
Consideraes sobre o tratamento dosresultados obtidos nos ensaios
Umavarivel escalarpodeser representadapela sua mdiaevarincia
Para a tenso existemseis variveis diferentes
Deve-se entotransformar as diferentesmedidas paraum mesmosistemade coordenada,calcular a mdia e, ento,calcular as tensesprincipais