Download - CARTOGRAFIA GEOTECNICA
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
Edite Martinho IST
1. DEFINIÇÃO
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
As Cartas Geotécnicas constituem um modo de representar
cartograficamente a informação geológico-geotécnica para fins de
planificação e uso do território e para o projecto, construção e
manutenção de obras de engenharia.
Contêm dados sobre as características e propriedades do solo e
subsolo de uma determinada zona para avaliar o seu
comportamento e prever os problemas geológico-geotécnicos.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
Não contêm dados quantitativos das propriedades fisicas e mecânicas nem dados sobre a heterogeneidade e anisotropia dos materiais;
Não representam as componentes do meio geológico com significado geotécnico e a sua influência em trabalhos de planificação e engenharia;
Não representam o caracter dinâmico do meio geológico em relação à engenharia.
Descrição e classificação geotécnica de solos e rochas;
Propriedades fisicas e mecânicas dos materiais;
Condições hidrogeológicas e distribuição da água;
Condições e processos geomorfológicos;
Processos dinâmicos
Cartas geológicas
(limitações)
Cartas geotécnicas
(conteúdos gerais)
OS CONTEÚDOS E PORMENOR DA INFORMAÇÃO ASSIM COMO O GRAU DE
COMPLEXIDADE SÃO FUNÇÃO DE:
Escala e extensão;
Objectivos concretos que se persigam;
Importância dos diferentes factores geológico-geotécnicos e suas
relações;
Informação disponivel, dados e sua representatividade;
Técnicas de representação.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
AS CARTAS GEOTÉCNICAS INCLUEM:
Informação descritiva sobre os materiais e processos geológicos;
Dados quantitativos dos diferentes componentes do meio
geológico e das propriedades fisicas e mecânicas dos materiais;
Informação interpretativa para aplicação geotécnica ou em
engenharia.
NOTA: As cartas geotécnicas não podem substituir uma investigação para
uma obra concreta, mas são de grande ajuda no desenho racional das
obras para prever os problemas geológico-geotécnicos numa zona,
planificar as investigações “in situ” e interpretar os resultados dos ensaios
de campo e laboratório.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
2. TIPOS DE MAPAS
Os CARTAS GEOTÉCNICAS realizam-se a determinadas escalas de acordo
com os seus objectivos proporcionando informação geológico-
geotécnica básica (por exemplo para a planificação regional) ou
especifica para uma determinada aplicação (escavações, cimentações,
etc.).
As cartas geotécnicas podem classificar-se em função:
•Do seu objectivo
•Conteúdo
•Escala
2.1 Classificação
Critério Tipo de mapa
Objectivo -Específico:Proporciona informação sobre um determinado aspecto da engenharia geológica ou sobre um objectivo concreto (traçados de caminhos de ferro, condições do terreno para cimentação de uma barragem, para escavações subterrâneas etc.)
-Multiplo ou geral: proporciona informação referente a diversos aspectos da engenharia geológica para variados objectivos e usos geotécnicos
Conteudo -Temático ou analitico: contém detalhes ou avalia uma determinada componente do meio geológico (grau de meteorização, grau de fracturação dos maciços rochosos, processos sismicos, expansividade dos solos, etc.).
-Integrado: a) inclui as condições geotécnicas descritivas das principais componentes do meio geológico; b) zonamento do território em unidades geotécnicamente homogéneas.
-Auxiliar: apresenta dados concretos de algum aspecto geológico ou geotécnico.
-Complementar: proporciona informação básica sobre algum aspecto geológico, geomorfológico, hidrogeológico, etc.
Escala -Escala grande (local): >1:10.000
-Escala média: 1:10.000 a 1:100.000
-Escala pequena (regional): <1:100.000
UNESCO-IAEG, 1976
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
1. CARTAS DE AVALIAÇÃO GEOTÉCNICA DO TERRENO
São mapas qualitativos com classificações gerais, zonas problemáticas, aptidão
do terreno para diversos usos, etc.
INCLUEM:
- Interpretação da cartografia geológica; escalas entre 1:50.000 e 1:100.000;
legenda de origem geológica – utilidade limitada
- Caracteristicas geotécnicas das formações superficiais; escalas entre
1:25.000 e 1:100.000; dados sobre solos aluviões, etc.; caracterização
qualitativa e zonamento geral pouco pormenorizado
AS CARTAS GEOTÉCNICAS PODEM AGRUPAR-SE
2. CARTAS DE CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA
PODEM INCLUIR:
-Caracterização global do terreno, escalas entre 1:25.000 e 1:50.000,
grandes unidades geotécnicas, com dados de propriedades e indicadores de
qualidade;
-Zonamento geotécnico para projectos de engenharia, a escalas entre
1:50.000 e 1:25.000, com informação quantitativa segundo a sua aplicação
(fundações, taludes, escavações, materiais de construção, etc.
-Cartografia geotécnica de pormenor, a escalas entre 1:100 e 1:2.000, com
informação e dados geotécnicos para uma obra concreta.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
2.2 Conteúdo das cartas geotécnicas
•Topografia e toponímia
•Distribuição e descrição litológica das unidades geológicas
•Espessura dos solos, formações superficiais e rochas alteradas
•Descontinuidades e dados estruturais
•Classificação geotécnica de solos e rochas
•Propriedades de solos e rochas
•Condições hidrogeológicas
•Condições geomorfológicas
•Processos dinâmicos
•Investigações prévias existentes
•Riscos geológicos
2.2.1 CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS DE SOLOS E ROCHAS
Composição mineralógica e litologia
Textura e estrutura
Condições hidrogeológicas
Em maciços rochosos-frequência,
distribuição e tipo de
descontinuidades, grau de fracturação
e alteração
Densidade e plasticidade dos solos
Dureza, resistência e alterabilidade
das rochas
Comportamento mecânico dos
materiais em relação com a
porosidade e densidade
Consistência dos solos
Condições de alteração em solos e
rochas
Resistência, deformabilidade e
permeabilidade
Propriedades geológicas Propriedades geotécnicas
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
2.2.1 CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS DE SOLOS E ROCHAS
Parâmetros geotécnicos a representar nas cartas
•Densidade
•Porosidade
•Consistência
•Permeabilidade
•Resistência à compressão simples e à tracção
•Deformabilidade
•Durabilidade e alterabilidade
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
2.2.1 CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS DE SOLOS E ROCHAS
(metodologia IAEG, 1981a)
INCLUI
-Classificação litológica de rochas
-Descrição e classificação geológico-geotécnica de rochas e maciços rochosos
•Matriz rochosa – cor, textura, estrutura, porosidade, alteração e resistência
•Maciço rochoso – estrutura, número de familias de descontinuidades,
tamanho e forma dos blocos, grau e perfil de meteorização
•Caracteristicas das descontinuidades
-Classificação e descrição geológico-geotécnica de solos
•Nome e tipo – tamanho do grão, matéria orgânica, plasticidade, tipo de
depósito genético
•Descrição do material – cor, forma e composição, estado de alteração e
resistência
- Informação geológica adicional – nome e idade das formações geológicas
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
Exemplo de um mapa geotécnico geral de uma zona de Toledo (escala 1:200 000; IGME, 1972 in Vallejo et al., 2004)
Continuação
Exemplo de um mapa de características geomecânicas e factores geológicos com
incidência construtiva da região de Zaragoza (Escala 1:25 000; IGME, 1987 in Vallejo et
al., 2004).
Continuação
2.2.2 CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS
A presença da água afecta as propriedades e comportamento mecânico dos
materiais geológicos. Por isso, este aspecto tem de ser considerado na
cartografia geotécnica.
Os aspectos hidrogeológicos têm especial importância nos mapas geotécnicos
para fins de planificação e uso do território, exploração de recursos hídricos
ou actuações que tenham relação directa com as condições hidrogeológicas.
Os dados hidrogeológicos nos mapas geotécnicos devem:
•Permitir prever as variações hidrogeológicas associadas com obras de
engenharia
•Conter informação necessária para evitar, minimizar ou controlar as variações
hidrogeológicas
Devem ser cartografadas as zonas inundadas no passado e as potencialmente
inundáveis, assim como a frequência e o período das inundações.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
2.2.2 CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS
DADOS
•Distribuição da água e teor em água dos materiais
•Formações aquíferas
•Lagos, rios e nascentes
•Níveis piezométricos, profundidade e flutuações (estações do ano e outras)
•Aquíferos confinados
•Fluxos, direcção e velocidade
•Zonas e condições de infiltração
•Parâmetros hidrogeológicos: permeabilidade
•Propriedades hidroquímicas e qualidade da água
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
2.2.3 CONDIÇÕES GEOMORFOLÓGICAS
Conhecer os processos geradores de instabilidade
Identificar as zonas instáveis
Escolher os melhores locais para a implantação e os traçados das obras de engenharia
Topografia
Elementos do relevo: valas, terraços,
vertentes, escarpas, etc.
História recente e desenvolvimento da
paisagem e do relevo e a sua relação
com a geologia
Origem, evolução e idade dos
elementos geomorfológicos
Relação com a hidrogeologia
Relação com os processos
geodinâmicos internos e externos
Previsões de processos de erosão,
assentamentos, movimentos de
vertente, etc.
OBJECTIVOS DADOS
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
2.2.4 PROCESSOS GEODINÂMICOS
Obter informação espacial e
dados sobre os processos
dinâmicos externos e internos
Efectuar a análise dos riscos
geológicos que podem afectar as
zonas povoadas, infraestruturas e
construções
Localização e extensão dos
processos
Limites e traços morfológicos
associados
Idade
Intensidade e frequência de
ocorrência
Grau de actividade, velocidade
Condições, causas e factores
condicionantes
Previsões de processos potenciais
OBJECTIVOS DADOS
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
3. MÉTODOS CARTOGRÁFICOS
Para a realização de CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA é necessário um MAPA
GEOLÓGICO BÁSICO sobre um FUNDO TOPOGRÁFICO.
É comum não existirem mapas geológicos e base topográfica à escala
requerida pelas obras.
Quando são necessários mapas de escala média ou grande, normalmente
recorre-se aos mapas disponiveis na escala 1:50.000 ou 1:25.000 e
complementa-se a informação com levantamentos de campo detalhados.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
Baseia-se na classificação de unidades geotecnicamente homogéneas que
podem incluir diferentes idades geológicas – UNIDADES GEOTÉCNICAS -
estas são divisiveis em subunidades.
O pormenor e grau de homogeneidade depende
Escala
Objectivo do mapa
Dados disponiveis
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
3.1 ZONAMENTO GEOTÉCNICO
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
3.1.1 UNIDADES PARA CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA (IAEG, 1981a; UNESCO-IAEG,1976)
Designação Tipo de uniformidade
TIPO GEOTÉCNICO
(Escala grande)
TIPO LITOLÓGICO
(Escala grande ou média)
COMPLEXO LITOLÓGICO
(Escala média e pequena)
CONJUNTO LITOLÓGICO
(Escala pequena)
Litológica e fisica
Valores médios das propriedades obtidos a
partir de determinações e medidas
pontuais
Composicional, textural e estrutural
Intervalo de valores
Genética e de tectónica – grupos de
tipos litológicos relacionados
Dados de litologias individuais e
comportamento geral da unidade
Genética e de tectónica – vários
complexos litológicos
Propriedades geotécnicas muito gerais
Não existe um procedimento padrão entre as principais associações de Engª
Geológica quanto à forma de representação dos dados. Por isso, existem diferenças
significativas nos mapas tanto em relação aos dados representados como à forma
de apresentá-los.
MAPA + LEGENDA + MEMÓRIA
MEMÓRIA – inclui resultados dos reconhecimentos e investigações realizadas, os
dados obtidos, as metodologias e critérios utilizados para elaborar o mapa, sendo
frequente incluir as classificações geológico-geotécnicas dos materiais, colunas de
sondagens, folhas de resultados de ensaios e fotografias com aspectos de interesse
geotécnico.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
3.2 REPRESENTAÇÃO DOS DADOS
Propriedades geológico-geotécnicas dos diferentes conjuntos litológicos ou
unidades estabelecidas
Delimitação das zonas homogéneas relativamente a propriedades
individuais (resistência, densidade, plasticidade, grau de fracturação,grau
de alteração, etc.)
Zonamento em unidades geotécnicas homogéneas e assinalando valores
quantitativos
Isolinhas de valores quantitativos
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
INFORMAÇÃO NO MAPA
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
A representação de alguns parâmetros geotécnicos, dados de
sondagens ou ensaios pode fazer-se graficamente (Vallejo et al., 2004):
INFORMAÇÃO NO MAPA
AS APLICAÇÕES INFORMÁTICAS E SIG PERMITEM.
Tratamento e análise automática dos dados
Obtenção de mapas de elementos ou factores individuais ou combinados
entre si
Preparação de bases de dados
Actualização contínua dos mapas com dados e informação
Preparação de modelos 3D e simulação de acções sobre o terreno
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
3.3 CARTOGRAFIA AUTOMÁTICA
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
3.4 CORTES GEOTÉCNICOS
Perfil de sectorização geomecânica de um túnel (Vallejo et al., 2004)
São um complemento dos mapas geotécnicos e representam a variação
com a profundidade das propriedades dos materiais, os limites de zonas
meteorizadas, profundidade de substratos rochosos, etc.
•A profundidade deve ser igual à alcançada pela investigação •Não deve incluir interpretações subjectivas
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
Legenda do corte anterior
* **
* Removível com rippers ** Desmonte com explosivos
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
4. OBTENÇÃO DE DADOS
Os métodos de obtenção de dados para realizar as cartografias
geotécnicas, são os habituais em Engª Geológica. Os métodos de
investigação directa e indirecta (sondagens, ensaios e geofisica)
empregam-se segundo o tipo e objectivo do mapa e tempo disponível para
a sua realização.
A FASE FINAL compreende a SELECÇÃO, ANÁLISE e INTERPRETAÇÃO dos
dados.
Método Dados para a cartografia geotécnica
Foto-interpretação e teledetecção -Cartografia de solos e rochas
-Estruturas geológicas
-Hydrologia e redes de drenagem
-Processos dinâmicos
Reconhecimentos e recolha de dados de campo -Detalhes geológicos e geomorfológicos
-Dados e medidas geológico-geotécnicas
Métodos geofísicos Resistividade eléctrica:
-Porosidade, fracturação, saturação,salinidade
-Profundidade do nivel freático
-Profundidade do substrato rochoso
Sismica:
-Densidade, módulos de deformação
-Grau e profundidade de zonas alteradas
-Profundidade do substrato rochoso
Sondagens, valas e amostras -Colheita de amostras representativas
-Permitem a observação directa dos materiais
-Propriedades fisicas e características do terreno
-Condições hidrogeológicas
Ensaios in situ -Propriedades resistentes e deformacionais
-Tensões naturais
-Permeabilidade, pressão de água
-Dados de ensaios em sondagens
Ensaios de laboratório -Propriedades fisicas e mecânicas dos materiais
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
5. APLICAÇÕES
5.1 PLANEAMENTO DO TERRITÓRIO – REGIONAL, LOCAL OU URBANO
São MAPAS GERAIS INTEGRADOS com informação sobre diversos
aspectos GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS. Estes mapas realizam-se a
escalas pequenas ou médias.
SERVEM:
•Selecção dos locais adequados, ambientalmente favoráveis ou sustentáveis
•Solução de compromisso entre aspectos técnicos, económicos e ambientais
•Solução de problemas durante as fases de desenvolvimento, projecto e
construção
Mapa geotécnico geral de uma zona de Tenerife (Vallejo, 1977 in Vallejo et al., 2004) –
Planificação urbana.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
Legenda simplificada do mapa anterior
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
Fragmento do mapa geotécnico da cidade de Cartagena (IGME-COPOT, Região de
Murcia, 2000; in Vallejo et al., 2004) – Planificação urbana.
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
Legenda simplificada do mapa anterior
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
5.2 ENGENHARIA
Os mapas geotécnicos para aplicações específicas de engenharia
geológica têm diferente finalidade:
• ESTUDOS PRÉVIOS OU DE VIABILIDADE PARA SELECÇÃO DE LOCALIZAÇÃO DE
OBRAS OU TRAÇADOS
•INFORMAÇÃO E DADOS PARA O PROJECTO E CONSTRUÇÃO DA OBRA
São mapas de escala grande (1:10.000 e 1:2.000) cuja informação deve ser
complementada com CORTES ou PERFIS GEOTÉCNICOS
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
As cartografias geotécnicas de pormenor para o projecto de obras são
normalmente à escala 1:500 e 1:2.000. Devem ter informação específica
sobre:
•Localização de sondagens e investigações realizadas
•Processos dinâmicos (deslizamentos e subsidências), áreas instáveis e
riscos geológicos
•Aptidão geotécnica para fundações e suportes
•Taludes em escavações
Bibliografia
CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA
González de Vallejo L., Ferrer M., Ortuño L., & Oteo C., 2004. Ingenieria Geológica. Pearson Educación, Madrid. 744p.