Geologia para Eng Maciços rochosos

Capítulo 5 – Maciços rochososCapítulo 5 – Maciços rochosos GEOLOGIA DE ENGENHARIAGEOLOGIA DE ENGENHARIA

ISEL – INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA. Curso de Engenharia CivilISEL – INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA. Curso de Engenharia Civil 11

Capítulo 5Capítulo 5

MaciçosMaciços rochososrochosos

ISEL- Instituto Superior de Engenharia de LisboaISEL- Instituto Superior de Engenharia de Lisboa

2008/20092008/2009Frederico MelâneoFrederico Melâneo



São compostas por minerais, São compostas por minerais,

principalmente por silicatos, sendo os principalmente por silicatos, sendo os

mais importantes: mais importantes:

Origem das rochasOrigem das rochas

Substância sólida composta por Substância sólida composta por

minerais.minerais.

A formação depende de 3 origens:A formação depende de 3 origens:

ígneas ou magmáticas;ígneas ou magmáticas;

sedimentares;sedimentares;

metamórficas.metamórficas.

os feldespatos, o quartzo, a olivina, as piroxenas, as anfibolas, as granadas e a os feldespatos, o quartzo, a olivina, as piroxenas, as anfibolas, as granadas e a

mica;mica;

Os minerais tem diferentes propriedades: Os minerais tem diferentes propriedades:

estrutura cristalina, dureza, clivagem, que estrutura cristalina, dureza, clivagem, que

influenciam as propriedades da rocha. influenciam as propriedades da rocha.

Cristal de quartzo bem Cristal de quartzo bem

desenvolvidodesenvolvido Quartzo no granitoQuartzo no granito

Nas rochas, os cristais são frequentemente Nas rochas, os cristais são frequentemente

maciços, granulares ou compactos e maciços, granulares ou compactos e

unicamente visíveis ao microscópio.unicamente visíveis ao microscópio.



Rochas ígneasRochas ígneas

São formadas quando o magma arrefece e solidifica, com ou sem cristalização.São formadas quando o magma arrefece e solidifica, com ou sem cristalização.

Podem ser formadas:Podem ser formadas:

em profundidade: rochas intrusivas ou plutónicas;em profundidade: rochas intrusivas ou plutónicas;

à superfície: rochas extrusivas ou vulcânicas.à superfície: rochas extrusivas ou vulcânicas.

As rochas intrusivas possuem grão grosseiro e as extrusivas grão fino.As rochas intrusivas possuem grão grosseiro e as extrusivas grão fino.

Podem, também, possuir diversos tipos de minerais. Podem, também, possuir diversos tipos de minerais.

Rochas sedimentaresRochas sedimentaresSão formadas de três modos principais:São formadas de três modos principais:

por deposição de resíduos devido à alteração das outras rochas - rochas clásticas;por deposição de resíduos devido à alteração das outras rochas - rochas clásticas;

por deposição resultante de uma actividade biológica;por deposição resultante de uma actividade biológica;

por precipitação de uma solução.por precipitação de uma solução.

As rochas clásticas são classificadas segundo a sua granulometria.As rochas clásticas são classificadas segundo a sua granulometria.



Rochas metamórficasRochas metamórficasÉ uma nova rocha que resulta duma rocha existente por metamorfismo - É uma nova rocha que resulta duma rocha existente por metamorfismo - transformações devidas ao calor e à pressão;transformações devidas ao calor e à pressão;

As rochas metamórficas podem ter uma estrutura foliada ou não;As rochas metamórficas podem ter uma estrutura foliada ou não;

A foliação é devida a uma reorientação dos minerais de mica, criando um plano de A foliação é devida a uma reorientação dos minerais de mica, criando um plano de clivagem ou um alinhamento visível dos minerais.clivagem ou um alinhamento visível dos minerais.

A textura das rochasA textura das rochasAs rochas sedimentares, ígneas e metamórficas possuem diferentes texturas devido às As rochas sedimentares, ígneas e metamórficas possuem diferentes texturas devido às suas origens.suas origens.

As formas principais são: clásticas e imbricadas.As formas principais são: clásticas e imbricadas.

A resistência da rocha é a resistência A resistência da rocha é a resistência estrutural da composição dos estrutural da composição dos minerais, regida pela: minerais, regida pela:

resistência dos minerais;resistência dos minerais;pela ligação entre eles.pela ligação entre eles.

Estrutura clástica do grês.Estrutura clástica do grês.Estrutura imbricada do granito.Estrutura imbricada do granito.

As microestruturas imbricadas das As microestruturas imbricadas das rochas ígneas e metamórficas rochas ígneas e metamórficas conferem, geralmente, a um material conferem, geralmente, a um material rochoso alta resistência;rochoso alta resistência;

Toda a fraqueza existente numa matriz de material rochoso (microfissuras, poros, grãos Toda a fraqueza existente numa matriz de material rochoso (microfissuras, poros, grãos fracos e cimentação) enfraquecem, também, o material rochoso.fracos e cimentação) enfraquecem, também, o material rochoso.



Descontinuidades da rochaDescontinuidades da rocha

- as - as descontinuidadesdescontinuidades são interrupções da massa contínua de uma dada rocha; são interrupções da massa contínua de uma dada rocha;

- podem resultar de:- podem resultar de:esforços tectónicos de compressão, corte e tracçãoesforços tectónicos de compressão, corte e tracçãode descompressãode descompressãoda estratificaçãoda estratificaçãoda xistosidadeda xistosidade

- a - a compartimentaçãocompartimentação é é a divisão do maciço a divisão do maciço rochoso por rochoso por descontinuidades.descontinuidades.

- a descontinuidade está - a descontinuidade está associada a associada a planos/superfícies de planos/superfícies de fraqueza do maciço fraqueza do maciço rochoso.rochoso.



Descontinuidades



Principais descontinuidades- juntas ou diaclases

- falhas

- estratificação

- xistosidade

- as diaclases são as principais descontinuidades das rochas;

- são normalmente dispostas em sistemas paralelos;

- são elementos do maciço rochoso;

- o espaçamento é normalmente de alguns cm podendo alcançar dezenas de cm;

- para a engenharia são elementos constantes dos maciços rochosos.

Juntas ou diaclases



- as falhas são fracturas planas na rocha que coloca a evidência de um movimento relativo;

-não são uma fractura simples, mas formam zonas de falha;

-as falhas de grande escala, zona de falha e corte, são grandes e com influência localizada, sendo tratadas diferentemente do maciço rochoso.

Falhas:

-possuem diferentes escalas, em que as maiores estão na fronteira das placas tectónicas;



- a estratificação é uma interface entre as camadas da rocha sedimentar;

Planos de estratificação

-são uma influência geológica isolada das actividades mecânicas, criando uma interface de dois materiais rochosos, podendo originar zonas de potencial alteração e bolsadas de água subterrânea.



Rocha e maciço rochoso

- para trabalhos de engenharia civil – fundações, deslizamentos de terrenos e túneis, a escala dos projectos situa-se entre algumas dezenas e as centenas de metros;

A rocha à escala do engenheiro

- a rocha em engenharia é uma massa "in situ", que se designa maciço rochoso, sendo formado pela:pela rocha intacta;pelas descontinuidades (diaclases, falhas, etc.).

furo

túnel

caverna

efeito de escala



Um maciço rochoso contém:

-- material rochoso sob a forma de blocos de rocha intacta e de dimensões variadas;material rochoso sob a forma de blocos de rocha intacta e de dimensões variadas;

-- descontinuidades que cortam o maciço sob a forma de fracturas (juntas, falhas, planos descontinuidades que cortam o maciço sob a forma de fracturas (juntas, falhas, planos de estratificação).de estratificação).

Rocha intactaRocha intacta

Maciço Maciço rochosorochoso

maciço rochoso = matriz rochosa + descontinuidadesmaciço rochoso = matriz rochosa + descontinuidades



Rocha

Descontinuidades



Papel das juntas no comportamento do maciço rochoso:

- cortam a rocha em placas, blocos e cunhas;

- comportam-se como planos de fraqueza para deslizamentos;

- facilitam o escoamento da água e criam redes de escoamento;

- potenciam grandes deformações;

- modificam a distribuição e a orientação das tensões.

O comportamento de um maciço rochoso é largamente regido pela presença das descontinuidades.



Estados de alteração - graus (segundo ISRM):



Estados de fracturação - graus (segundo ISRM):

Rochas fracturadas

- as suas características são diferentes das apresentadas pelas rochas massivas;

- comportam-se como materiais granulares ou sob a forma de blocos cujas propriedades mecânicas dependem da sua geometria e atrito.



Resistência e deformação

A resistência à compressão uniaxial é definida como a tensão () de rotura de um provete cilíndrico submetido a carregamento axial.

Este ensaio permite, também, determinar as deformações axiais (), radiais e o módulo de deformabilidade (E).

resistência de pico

extensão na rotura

I as microfissuras da rocha fecham-se;

II apresenta linearidade elástica entre a tensão e a deformação axial e radial; III comportamento quase linear, sendo a curva quase linear e reversível;

IV rápida aceleração de microfissuração e aumento de volume;

V a rocha ultrapassa a tensão de pico, mas permanece intacta com a estrutura interna perturbada. Dá-se a rotura;VI a rocha rompe-se em diversos blocos.

= E



Propriedades geométricas das descontinuidades

descontinuidades

preenchimento

descontinuidades

rugosidade

resistência das

paredes

espaçamento

persistência

abertura

percolação

inclinação

orientação

furo de sondagem

bloco (dimensão)



Atitude de uma junta direcção

planovertical

planohorizontal

inclinação

inclinação máxima

direcção da inclinaçãomedida no sentido horário - azimute(medição em relação ao Norte magnético)

medida em relação ao plano horizontal

NOTA: A orientação(direcção) poderá, também, ser medida em relação ao Norte geográfico.

Bússola de geólogo para medição

da orientação e da inclinação

A inclinação e a direcção são perpendiculares;

- notação simbólica da descontinuidade com a atitude de orientação 140º e inclinação de 15º será:

Nmag.: N140º/15ºSW ou N140º/15ºNE

Ngeog: N50ºW/15ºSW ou N50ºW/15ºNENotar que a uma dada orientação, definida por uma recta de nível (traço do plano da descontinidade no plano horizontal)

poderão estar associadas várias inclinações (todos os planos que passam por essa recta), e que a uma inclinção dada,

existem dois planos nessas condições, pelo que será necessário especificar qual o plano (descontinuidade) que está a ser

caracterizado, definindo-se, então, o quadrante para o qual mergulha o vector representativo da inclinação.

Atitude composta por dois parâmetros:

- orientação;

- inclinação ou pendente.



RQD (Rock Quality Designation)

É definido como a percentagem de "carottes" de rocha que possuem um comprimento igual ou superior a 10 cm sobre o comprimento total da sondagem.

Índice proposto por Deere (1964) para descrever a qualidade da rocha, determinado sobre as amostras obtidas.



Bibliografia

[1][1] Ferreira, G., (1988), Ferreira, G., (1988), Geologia AplicadaGeologia Aplicada, I e II volume, Folhas da cadeira, ISEL, I e II volume, Folhas da cadeira, ISEL

[2][2] Josefino, C., (2005/2006), Josefino, C., (2005/2006), Geologia de Engenharia, Geologia de Engenharia, Acetatos das aulas, ISEL;Acetatos das aulas, ISEL;

[3][3] Hoek, E., (2006), Hoek, E., (2006), The development of rock engineering,The development of rock engineering, publicação do autor," publicação do autor,"www.rocscience.comwww.rocscience.com";";

[4] - Zhao J., [4] - Zhao J., Rock MechanicsRock Mechanics, Course Lectures, Laboratoire de Mécanique des Roches - LMR, École Polytechnique , Course Lectures, Laboratoire de Mécanique des Roches - LMR, École Polytechnique Fédérale de Lausanne - EPFL, 2007;Fédérale de Lausanne - EPFL, 2007;

[5] - Barla, G., [5] - Barla, G., Rock Mass Description and Ocurrence of DiscontinuitiesRock Mass Description and Ocurrence of Discontinuities , Politecnico di Torino, 2006;, Politecnico di Torino, 2006;

[6] - Martin, F., [6] - Martin, F., Notions de Mécanique des RochesNotions de Mécanique des Roches, ENS Cachan, Département du Génie Civil, 2006;, ENS Cachan, Département du Génie Civil, 2006;

[7] - Brady, B. H., Brown, E. T., [7] - Brady, B. H., Brown, E. T., Rock Mechanics for Underground MiningRock Mechanics for Underground Mining, Chapman & Hall, 1993;, Chapman & Hall, 1993;

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