UNIVERSIDADE DE SO PAULO

INSTITUTO DE GEOCINCIAS

CARACTERIZAO E COMPARTIMENTAO GEOLGICA E GEOMECNICA DE MACIO BASLTICO HETEROGNEO, APLICADOS A

ENGENHARIA

Manolo Morales Melo

Orientador: Prof. Dr. Marcos Egydio da Silva

DISSERTAO DE MESTRADO

Programa de Ps-graduao em Geoqumica e Geotectnica

SO PAULO

2010

AGRADECIMENTOS

Primeiramente, agradeo ao meu orientador Marcos Egydio pela pacincia e

disposio durante o perodo de desenvolvimento deste trabalho.

Comisso de Ps-Graduao do Instituto de Geocincias.

Aos funcionrios do Instituto de Geocincias, em especial, aos da biblioteca pela

pacincia e pela presteza.

CNEC Projetos de Engenharia, equipe profissional e aos demais colaboradores

por terem me incentivado e apoiado durante a realizao desta pesquisa. Em especial, ao

Gelogo Martim Afonso Camargo pelas idias, pelas conversas, pela confiana, pela

amizade que se desenvolveu ao longo destes anos de convivncia que so de fundamental

importncia para o meu desenvolvimento pessoal e profissional.

Aos colegas e aos amigos gelogos que me acompanham desde o meu incio na

carreira.

Aos meus pais, Rita Izabel e Giovani, e aos meus irmos, Estevam e Jonas, por

estarem cada um sua maneira ao meu lado e minha sobrinha Sophya por alegrar minhas

tardes.

Em especial, gostaria de agradecer minha saudosa av Divina, responsvel por tudo

que sou.

RESUMO

Nesta dissertao, so apresentados os processos de caracterizao, classificao e de

compartimentao geomecnica dos macios rochosos, com a utilizao dos dados pertinentes

s fases de estudos nos projetos de engenharia. Como rea de pesquisa analisou-se os dados

referentes aos estudos da fundao da barragem, de uma Usina Hidroeltrica, localizada no

Rio Pelotas, entre os estados do Rio Grande do Sul (Margem esquerda) e Santa Catarina

(Margem Direita) em um stio constitudo por uma seqncia de derrames baslticos da

Formao Serra Geral na Bacia do Paran. Este macio revela-se verticalmente heterogneo,

constitudo por uma seqncia de 15 (quinze) derrames (relativamente pouco espessos) que

possuem distintas caractersticas tanto sobre os aspectos geomecnicos, estruturais e

tectnicos; quanto da diferenciao litolgica de cada um que compreende a seqncia de

basalto denso, basalto vesculo amigdaloidal e brecha basltica. O intuito da pesquisa foi

mostrar a caracterizao do macio abrangendo aspectos estratigrficos, litolgicos,

estruturais, tectnicos e geomecnicos, para que fosse possvel a formulao da

compartimentao e dos modelos geolgicos e geomecnicos do macio. Na composio da

base de dados foi realizado um levantamento de campo por meio de investigaes de

superfcie e subsuperfcie, para que posteriormente fossem realizados os trabalhos de gabinete

e as anlises laboratoriais. Para o estabelecimento do modelo geolgico orientou-se pelos

dados litoestratigrficos, estruturais e tectnicos obtidos atravs dos mapeamentos de

superfcie e das investigaes de subsuperfcie. A compartimentao geomecnica foi

composta por informaes oriundas dos itens de caracterizao do macio (alterao,

fraturamento, Rock qualitiy designation RQD, e permeabilidade); e pela classificao

geomecnica, quanto a esta, empregaram-se as metodologia Rock Mass Rating RMR,

Quality Q e Geological Strength Index GSI. O propsito dessa classificao

visava estabelecer um paralelo entre os parmetros metodolgicos utilizados e os resultados

obtidos em que se notou uma grande dependncia da compartimentao geomecnica ao

modelo geolgico.

Palavras chave: Caracterizao, Classificao e Compartimentao.

ABSTRACT

In this dissertation, the processes of characterization, classification and geomechanical

compartmentation of the rocky mass range are investigated with the utilization of data

resulting from the study phases in engineering projects. As a research area, the data referring

to the studies of the foundation of a hydroelectric power plant dam, located on Rio Pelotas,

between the states of Rio Grande do Sul (left bank) and Santa Catarina (right bank) on a site

formed by a sequence of basaltic flood of Serra Geral formation at the Paran Basin have

been analyzed. This rock mass range, vertically heterogeneous, is formed by a sequence of 15

(fifteen) floods (relatively little solid) which possess distinct characteristics on the

geomechanical, structural and tectonic aspects, as well as on the lithological differentiation of

each one which includes the sequence of dense basalt, vesicles-amygdaloidal basalt and

basaltic breach. The intention of the research was to show the characterization of the mass

range, embracing stratigraphic, lithological, structural, tectonic and geomechanical aspects,

so that it would be possible the formulation of the compartmentation and geological and

geomechanical models of the mass range. In the database compostion, a field survey was

carried out through surface and subsurface investigations, so that afterwards the laboratorial

analysis could be accomplished. For the establishment of the geological model, the

lithostratigraphic, structural and tectonic data have been examined, which have been obtained

through the mapping of the surface and subsurface investigations. The geomechanical

compartmentation was put together by the information resulting from the characterization

items of the mountain range (alteration, fracture, Rock quality designation RQD and

permeability); and by the geomechanical classification; for that matter, the Rock Mass Rating

RMR, Quality Q and Geological Strength Index GSI methodologies have been

employed. The purpose of this classification was to establish a parallel between the

methodological parameters used and the results obtained where a large dependence of the

geomechanical compartmentation on the geological model had been observed.

Keywords: Characterization, Classification and Compartmentation.

SUMRIO

1. INTRODUO ................................................................................................................. 1

1.1. JUSTIFICATIVA ............................................................................................. 2

1.2. OBJETIVOS ..................................................................................................... 4

1.3. MATERIAIS E MTODOS ............................................................................. 4

2. FASES DE PROJETO ...................................................................................................... 7

2.1. INVENTRIO .................................................................................................. 7

2.2. VIABILIDADE ................................................................................................ 8

2.3. PROJETO BSICO .......................................................................................... 9

2.4. PROJETO EXECUTIVO ............................................................................... 10

3. CARACTERIZAO, CLASSIFICAO, COMPARTIMENTAO E

MODELOS DE MACIOS ROCHOSOS. .......................................................................... 11

3.1. INTRODUO .............................................................................................. 11

3.2. CARACTERIZAO .................................................................................... 11

3.2.1. Obteno dos Dados ............................................................................... 12

3.2.2. Descrio Geolgico-Geotcnica............................................................ 26

3.3. CLASSIFICAO DE MACIOS ROCHOSOS ......................................... 40

3.3.1. Barton Quality - Q ........................................................................ 44

3.3.2. Bieniawski Rock Mass Classification - RMR ............................. 48

3.3.3. Hoek & Brown - Geological Strength Index - GSI ...................... 52

3.3.4. Correlaes entre os Sistemas RMR, Q e GSI ......................... 56

3.4. COMPARTIMENTAO E MODELAMENTO GEOLGICO -

GEOMECNICO ................................................................................................................. 61

4. REA DE ESTUDO ....................................................................................................... 65

4.1. ASPECTOS GERAIS DA REA DE ESTUDO ........................................... 65

4.1.1. Geomorfolgicos ..................................................................................... 65

4.1.2. Geolgicos ................................................................................................ 67

4.2. ASPECTOS LOCAIS ..................................................................................... 72

4.2.1. Investigaes de Subsuperfcie Realizados ........................................... 72

4.2.2. Aspectos Geolgicos Locais .................................................................... 73

4.2.3. Aspectos Estruturais ............................................................................... 77

4.2.4. Aspectos Geomecnicos .......................................................................... 93

4.3. ENSAIOS IN SITU.................................................................................... 104

4.4. ESTUDOS LABORATORIAIS ................................................................... 109

II

4.4.1. Estudos Petrogrficos .......................................................................... 109

4.4.2. Ensaios Geomecnicos ......................................................................... 112

4.5. CLASSIFICAO DO MACIO ................................................................121

4.5.1. Classificao de Barton (ndice Q) ................................................. 122

4.5.2. Classificao de Bieniawski (ndice RMR) .................................... 127

4.5.3. Classificao de Hoek e Brown (ndice GSI) ................................. 130

4.5.4. Comparao dos resultados obtidos com os trs mtodos de

classificao 134

4. COMPARTIMENTAO E DISCUSSES DOS RESULTADOS ........................139

5. CONSIDERAES FINAIS ........................................................................................145

6. SUGESTES .................................................................................................................147

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ........................................................................149

ANEXO ....................................................................................................................................... i

NDICE DE FIGURAS

Figura 1 Procedimento para o estabelecimento da compartimentao geolgico-geotecnica de

macios rochoso em fundaes de barragens (Monticeli, 1983). .................................................. 11

Figura 2 Galeria realizada sob a fundao de uma barragem, com o intuito de identificao possveis

estruturas que possam interferir na estabilidade do macio. ......................................................... 15

Figura 3 Equipamento para o ensaio de fraturamento hidrulico (Hainson, 1989). ........................... 19

Figura 4 Esquema ilustrando o comportamento fsico e mecnico das rochas, como resultado da

interao entre os de aspectos petrogrficos definidos pela mineralogia, textura e estrutura

(modificado de Navarro, 2002). .................................................................................................... 27

Figura 5 Obteno de dados geomtricos/geogrficos das descontinuidades ..................................... 28

Figura 6 Tipos de espaamentos: (a) espaamento total; (b) espaamento de uma famlia de fraturas;

(c) espaamento ao longo da normal da famlia de fraturas. ......................................................... 31

Figura 7 Representaes simples e blocos diagramas para exemplificar a continuidade relativa das

famlias das descontinuidades (modificado de Oliveira, 1986). .................................................... 32

III

Figura 8 Abertura de uma fratura (Telles et al., 2005). ...................................................................... 32

Figura 9 Representao esquemtica dos tipos de abertura das descontinuidades

(modificado de Oliveira, 1986). .................................................................................................... 33

Figura 10 Representao dos perfis de rugosidade (modificado de Barton et al., 1978). ................... 34

Figura 11 Exemplo de obteno do RQD (modificado de Deere & Deere, 1988). ......................... 39

Figura 12 Valores de RQD idntico para casos diferentes (Deere, 1989)....................................... 40

Figura 13 Imagem de Satlite da rea afetada pelo empreendimento (Embrapa) .............................. 65

Figura 14 Imagem de Satlite do local de implantao do eixo (Google 2009). ................................ 67

Figura 15 Mapa geolgico simplificado da Bacia do Paran, (Bellieni et al., 1986; Nardy et al.,

2001). ............................................................................................................................................ 68

Figura 16 Seo geolgica esquemtica da Bacia do Paran destacando a acumulao de sedimentos

ao longo de sua evoluo (Extrado de Milani, 1997). ................................................................. 69

Figura 17 Mapa geolgico da ocorrncia do Serra Geral nos estados do sul do Brasil (CPRM, 2003).

...................................................................................................................................................... 71

Figura 18 Planta com a distribuio das investigaes realizadas (separadas por cor de acordo com a

campanha). .................................................................................................................................... 75

Figura 19 Figura do modelo geolgico da regio da barragem com as investigaes realizadas

(separado os derrames). ................................................................................................................ 76

Figura 20 Influncia do efeito escala na adoo do critrio de ruptura e da metodologia de estudo de

um macio rochoso (modificado de Hoek & Brown, 1998). ........................................................ 78

Figura 21 Distribuio das sondagens ao longo do perfil da barragem .............................................. 94

Figura 22 Modelo de distribuio do grau de alterao ao longo da seo da barrgem .................... 96

Figura 23 Modelo de distribuio do grau de fraturamento ao longo da seo da barragem ............. 99

Figura 24 Modelo de distribuio do ndice RQD ao longo da seo da barragem ..................... 102

Figura 25 - Modelo de distribuio da permeabilidade ao longo da seo da barragem ..................... 107

IV

Figura 26 Modelo com a distribuio da classificao eomecnica Q ao longo da seo da

barragem ...................................................................................................................................... 125

Figura 27 Modelo com distribuio da classificao geomecnica RMR ao longo da seo da

barragem ...................................................................................................................................... 128

Figura 28 Modelo com a distribuio da classificao geomecnica GSI ao longo da seo da

barragem ...................................................................................................................................... 132

NDICE DE FOTOS

Foto 1 Equipamento de sondagem a percusso................................................................................... 14

Foto 2 Equipamento de sondagem rotativa. ........................................................................................ 14

Foto 3 Ensaio de infiltrao (coluna de revestimento a 1 m do terreno) Realizada no trecho em

solo. ............................................................................................................................................... 16

Foto 4 Ensaio perda dgua (manmetro esquerda e hidrmetro direita) Realizada no trecho em

rocha. ............................................................................................................................................. 16

Foto 5 Ensaio de resistncia a penetrao (martelo de Schmidt). ....................................................... 20

Foto 6 Pesagem das amostras saturadas submersas. ........................................................................... 21

Foto 7 Laboratrio Sistema para ensaio uniaxial (Laboratrio de Mecnica de Rochas Escola

de Engenharia USP So Carlos 2007). .................................................................................... 22

Foto 8 Laboratrio Sistema para Ensaio Uniaxial - Instrumentao utilizada para medida da

deformao axial nos ensaios de compresso uniaxial (Laboratrio de Mecnica de Rochas

Escola de Engenharia USP So Carlos 2007). ........................................................................ 22

Foto 9 Equipamento para ensaios de trao indireta Carga Pontual (Laboratrio de Mecnica de

Rochas Escola de Engenharia USP So Carlos 2007). ......................................................... 24

Foto 10 Proteo dos testemunhos para execuo do ensaio (Laboratrio de Mecnica de Rochas

Escola de Engenharia USP So Carlos 2007). ........................................................................ 25

Foto 11 Cmera triaxial (Laboratrio de Mecnica de Rochas Escola de Engenharia

USP So Carlos 2007). ............................................................................................................... 25

V

Foto 12 Lmina metlica em cinzel acoplado com as hastes sendo inserido no furo de sondagem. .. 29

Foto 13 Haste centralizada, direcionada com a ponteira para receber o golpe de marreta. ................ 29

Foto 14 Testemunho marcado pela lmina metlica em cinzel. ......................................................... 29

Foto 15 Prolongamento no testemunho da marca deixada pela Lmina metlica em cinzel. ......... 29

Foto 16 Cmera de imageamento digital - Componente de leituras das paredes do furo de sondagem

(www.alfageos.com.br). ................................................................................................................ 30

Foto 17 Imagem tpica do relevo prximo as grandes drenagens (vista da poro inferior). ............. 66

Foto 18 Imagem tpica do relevo prximo as grandes drenagens (vista da poro superior) ............. 66

Foto 19 Vista do vale do rio Pelotas - Local do estudo (montante para jusante na esquerda e topo da

ombreira esquerda na direita). ....................................................................................................... 66

Foto 20 Amostra de basalto em testemunhos de sondagem. .............................................................. 73

Foto 21 Amostra de riodacido em testemunhos de sondagem. ........................................................... 73

Foto 22 Amostra de brecha com pouca poro terrosa em testemunhos de sondagem ...................... 74

Foto 23 Amostra de brecha com aspecto terroso argila em testemunhos de sondagem ..................... 74

Foto 24 Amostra de vesiculo-amigdaloidal em testemunhos de sondagem ....................................... 74

Foto 25 Amostra de basalto com vesculas e amgdalas maiores que 5 cm em testemunhos de

sondagem ...................................................................................................................................... 74

Foto 26 Amostra de rocha basltica interceptada por pequena apfice de diabsio com 4,0 cm no

derrame M, abaixo do leito do rio - em testemunhos de sondagem .............................................. 77

Foto 27 Equipamentos utilizados para medio das fraturas nos testemunhos de sondagem. .......... 79

Foto 28 Amostra de testemunhos de sondagem com disqueamento (Core discing). ...................... 87

Foto 29 Falha (plano estriado) apresentando estria de atrito e ressaltos que indicam o movimento

relativo transcorrentes sinistral (movimento lateral para esquerda).............................................. 88

VI

Foto 30 Macio rochoso apresentando a famlia de juntas principal (N44/88NW) com espaamento

centimtricas entre planos. ............................................................................................................ 89

Foto 31 Macio rochoso apresentando planos da famlia regional principal com persistncias

decamtricas. Notar traos de juntas suborizontais ....................................................................... 89

Foto 32 Zona de falha subvertical N50/82NW ................................................................................ 90

Foto 33 Zona de falha subvertical N48/88SE. ................................................................................ 90

Foto 34 esquerda observa-se, no centro da lmina, feldspato alcalino, associado plagioclsio em

contato irregular. direita matriz com vidro amorfo Manchas escuras. .............................. 109

Foto 35 esquerda matriz com argila disseminada. direita amdala preenchida por argila

castanha. ...................................................................................................................................... 110

Foto 36 Foto em lupa onde se observa esquerda a presena de amdalas preenchidas por zelitas

na borda com slica no centro e pouca argila. direita observam-se amdalas preenchidas argilas

do grupo das esmectitas, com zelitas de cor branca no centro na matriz observa-se a presena de

argila escura. ............................................................................................................................... 110

Foto 37 No lado esquerdo trata-se de um argilomineral, esse material ocorrem em amdalas e entre

os interstcios de plagioclsio. direita preenchendo as amdalas observa-se um filossilicatos de

cor verde (clorita), associado a um argilo mineral de colorao esverdeada (esmectitas). ......... 111

Foto 38 esquerda observa-se o aspecto geral da lmina onde os minerais ripiformes so formados

por plagioclsios. direita observa-se a presena de um veio preenchida por quartzo. ............ 111

Foto 39 esquerda dois grandes cristais um de piroxnio e um de plagioclsio, em meio matriz

mais fina. direita uma maior concentrao de material vtreo desvitrificado .......................... 112

NDICE DE TABELAS

Tabela 1 Mtodos de medio das tenses virgens do macio (modificado de Mafra, 2001). ........... 18

Tabela 2 Classificao de rochas em funo da resistncia uniaxial (modificado de ISRM, 1981). .. 23

Tabela 3 Espaamento de descontinuidades (ABGE, 1983). .............................................................. 31

Tabela 4 Persistncia das descontinuidades (modificado de Oliveira, 1986). .................................... 32

VII

Tabela 5 Tipos de contato das descontinuidades (modificado de Oliveira,1986). ............................. 33

Tabela 6 Grau de alterao para basaltos, metassedimentos, granitos e gnaisses

(Camargo et al., 1976). ................................................................................................................. 36

Tabela 7 Graus de coerncia (Guidicini, & Nieble, 1984). ................................................................ 36

Tabela 8 Graus de fraturamento (modificado de Oliveira, 1986). ...................................................... 37

Tabela 9 Perda dgua especifica (ABGE, 1999) ............................................................................... 38

Tabela 10 Designao da qualidade (RQD) de acordo com o Sistema Q (Barton, 1974). .......... 39

Tabela 11 Parmetros adotados para a obteno do ndice de qualidade do sistema Q (Barton,

1974). ............................................................................................................................................ 44

Tabela 12 ndice das famlias de juntas Jn - sistema Q (Barton, 1974). ...................................... 45

Tabela 13 ndice de rugosidade das juntas Jr - sistema Q (Barton, 1974). ................................. 45

Tabela 14 Grau de alterao das descontinuidades Ja - sistema Q (Barton, 1974) ..................... 46

Tabela 15 ndice de percolao das juntas Jw - sistema Q (Barton, 1974). ................................ 46

Tabela 16 Fator de reduo de tenses SRF - sistema Q (Barton, 1974). ................................... 47

Tabela 17 ndice de segurana ESR - Sistema Q (Barton, 1974). ............................................... 48

Tabela 18 Categoria do macio rochoso- Sistema Q (modificado de Barton, 1974). ..................... 48

Tabela 19 Classificao geomecnica de Bieniawski - RMR (Bieniawski, 1989) ......................... 50

Tabela 20 Classificao das condies das descontinuidades - RMR (Bieniawski, 1989). ............ 50

Tabela 21 Classificao geomtrica das descontinuidades - RMR (Bieniawski, 1989). ................ 51

Tabela 22 Classe do Macio - RMR (Bieniawski, 1989) ............................................................... 51

Tabela 23 Parmetros geomecnicos do macio RMR (Bieniawski, 1989) ................................... 51

Tabela 24 Classificao GSI Geological Strength Index (modificado de Hoek et al., 2002). .. 54

VIII

Tabela 25 Classificao GSI Geological Strength Index (modificado de Hoek et al., 2002).

....................................................................................................................................................... 55

Tabela 26 Valores tpicos de das constantes do material (Hoek et al., 2002). .................................... 59

Tabela 27 Cotas mdias de ocorrncia dos derrames no stio ............................................................. 73

Tabela 28 Estereogramas das descontinuidades do derrame C ........................................................... 84

Tabela 29 Algumas correlaes entre as atitudes e as caractersticas das juntas neste derrame. ........ 85

Tabela 30 Planos preferenciais das descontinuidades levantadas para cada derrame. ........................ 85

Tabela 31 - Amostra e grfico da amostra 3. ....................................................................................... 119

Tabela 32 Amostra e grfico da amostra 4........................................................................................ 120

Tabela 33 Resumo dos ensaios ......................................................................................................... 120

NDICE DE GRFICOS

Grfico 1 Histograma das localizaes das atitudes distribudas por margem. .................................. 79

Grfico 2 Histograma das quantidades de medidas por litologia ........................................................ 79

Grfico 3 Histograma das texturas das descontinuidades ................................................................... 79

Grfico 4 Histograma do tipo de alterao nas juntas......................................................................... 79

Grfico 5 Histograma da ocorrncia das descontinuidades de acordo com a profundidade. .............. 80

Grfico 6 Histograma com a distribuio dos mergulhos ................................................................... 80

Grfico 7 Histograma das direes predominantes no levantamento ................................................. 81

Grfico 8 Estereograma das direes predominantes no levantamento .............................................. 81

Grfico 9 Estereograma das descontinuidades rugosas alteradas ou com traos de alterao ............ 82

Grfico 10 Estereograma de juntas lisas, com paredes ss. ................................................................ 82

Grfico 11 Estereograma de juntas rugosas, com paredes ss. ........................................................... 83

IX

Grfico 12 Algumas correlaes entre as atitudes e as caractersticas das juntas neste derrame. ...... 85

Grfico 13 Planos preferenciais das descontinuidades levantadas para cada derrame e o fluxo do rio.

...................................................................................................................................................... 86

Grfico 14 Estereograma com as medidas obtidas na regio do eixo ................................................. 89

Grfico 15 Estereograma com as medidas obtidas ............................................................................. 90

Grfico 16 Estereograma com as medidas obtidas nos planos de cisalhamento. ............................... 91

Grfico 17 Estereograma de plos de plano de movimento (mtodo de Arthaud), definindo uma

concentrao e uma guirlanda de distribuio de plos. ............................................................... 91

Grfico 18 Projeo ciclogrfica das falhas transcorrentes levantadas .............................................. 92

Grfico 19 Mtodo de Arthaud com as indicaes dos eixos de tenso/deformao. ........................ 92

Grfico 20 Estereograma do mtodo dos Diedros Retos, com a indicao de .................. 93

Grfico 21 Grau de alterao separada pela porcentagem de ocorrncia nas litologia. ...................... 97

Grfico 22 Grau de alterao separados pela porcentagem de ocorrncia nos derrames. .................. 98

Grfico 23 Grau de Fraturamento separados pela porcentagem de ocorrncia nas litologias. ......... 100

Grfico 24 Grau de fraturamento separados pela porcentagem de ocorrncia nos derrames. .......... 101

Grfico 25 RQD separados porcentagem de ocorrncia nas litologias. ........................................ 103

Grfico 26 RQD separados pela porcentagem de ocorrncia nos derrames. ................................ 104

Grfico 27 Condutividade hidrulica separados pela porcentagem de ocorrncia nas litologias. .... 106

Grfico 28 Condutividade hidrulica separados pela porcentagem de ocorrncia nos derrames. .... 108

Grfico 29 Associao da porosidade aparente de acordo com a concentrao de vesculas e

amgdalas. ................................................................................................................................... 113

Grfico 30 Associao da absoro de gua, de acordo com a concentrao de vesculas e amgdalas.

.................................................................................................................................................... 114

Grfico 31 Associao da massa especfica seca concentrao de vesculas e amdalas. ................ 115

X

Grfico 32 Associao da massa especfica saturada com concentrao de vesculas e amdalas. .. 115

Grfico 33 - Resistncia a compresso uniaxial das amostras de acordo com a porcentagem de

vesculas e amgdalas (sendo as Brechas colocadas no extremo do grfico) dados do grfico no

anexo quadro 9. ........................................................................................................................ 115

Grfico 34 Mdulo de elasticidade das amostras de basalto e brecha basltica. .............................. 116

Grfico 35 Mdulo de elasticidade versus resistncia a compresso uniaxial das amostras de rocha.

..................................................................................................................................................... 117

Grfico 36 Resistncia a trao em amostras de acordo como a porcentagem de vesculas e

amgdalas (sendo as brechas colocadas no extremo do grfico). ................................................ 117

Grfico 37 Resistncia a trao versus resistncia a compresso simples. ....................................... 118

Grfico 38 Crculos de Mohr representativos dos estados de tenses na ruptura para os ensaios

(uniaxiais e triaxiais) nas amostras de basalto vesculo-amigdaloidal (resultados no Quadro 10 -

anexo). ......................................................................................................................................... 118

Grfico 39 Crculos de Mohr representativos dos estados de tenses na ruptura para os ensaios

(uniaxiais e triaxiais) nas amostras de basalto denso (resultados no Quadro 10 - anexo). .......... 119

Grfico 40 Distribuio das qualidades do macio (Q) de acordo com da porcentagem investigada.

..................................................................................................................................................... 123

Grfico 41 Valores de Q obtidos no macio de acordo com a concentrao em espessura

investigada individualizado pelos tipos de rocha ........................................................................ 123

Grfico 42 Classificao do macio pelo sistema Q individualizado em classes de macio do

sistema RMR e separados entre as litologias que ocorrem no stio estudado .......................... 124

Grfico 43 Classificao do macio pelo sistema Q individualizado em classes de macio do

sistema RMR e separados entre os derrames ao longo do eixo da barragem. ......................... 126

Grfico 44 Comparao entre os dados de RMR utilizando a Tabela 21 (efeitos da orientao das

descontinuidades e das estruturas) e o RMR considerando este com extremamente favorvel.

..................................................................................................................................................... 127

XI

Grfico 45 Classes do macio no sistema RMR e separados entre as litologias que ocorrem no

eixo estudado .............................................................................................................................. 129

Grfico 46 Classificao pelo sistema RMR Separados entre os derrames ao longo do eixo da

barragem. .................................................................................................................................... 129

Grfico 47 Comparao entre os dados de GSI utilizando as Tabelas e o GSI calculado

utilizando os valores do RMR e do Q. ................................................................................... 130

Grfico 48 Classificao do macio pelo sistema GSI individualizado em classes de macio do

sistema RMR e separados entre as litologias que ocorrem no stio estudado. ........................ 133

Grfico 49 Classificao pelo sistema GSI individualizado em classes de macio do sistema

RMR e separados entre os derrames ao longo do eixo da barragem. ...................................... 133

Grfico 50 Classificao geomecnica do riolito em comparao com os trs mtodos de

classificao. ............................................................................................................................... 134

Grfico 51 Classificao geomecnica do basalto em comparao com os trs mtodos de

classificao. ............................................................................................................................... 135

Grfico 52 Classificao Geomecnica do basalto vesiculo-amigdaloidal em comparao com os

mtodos. ...................................................................................................................................... 136

Grfico 53 Classificao geomecnica da brecha basltica em comparao com os trs mtodos. . 137

XII

SIGLAS

2D - Duas dimenses

3D - Trs dimenses

rasat - Massa Especfica Aparente Seca

ABGE - Associao Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental

BVA - Basalto Vesculo Amigdaloidal

EM - Eletro Magntico - Domnio do Tempo

GPR - Ground Penetration Radar

GSI - Geological Strength Index

ISRM - International Society for Rock Mechanics

K - Permeabilidade

NW - Dimetro do furo de sondagem (75,69 mm furo e 54,73 mm testemunho)

P - Porosidade Aparente

Q - Quality

R - Resistncia (Schmidt)

RMR - Rock Mass Rating

RQD - Rock Quality Designation

S - Absoro de gua

S1 - Valor Mximo de Tenso

S2 - Valor Intermedirio de Tenso

S3 - Valor Mnimo de Tenso

SPT - Standard Penetration Test

UHE - Usina Hidroeltrica

USP - Universidade de So Paulo

VLF - Very low Frequency

XIII

UNIDADES

cm - Centmetro cbico

GPa - Giga Pascal (presso e tenso)

g/cm- Gramas por centmetro cbico

Km - Quilometro quadrado (rea)

l/min.m/kg/cm - Litro por Minuto vezes Metro por Quilograma por Centmetro cbico (medida de condutividade hidrulica);

m - Metros (dimenso)

mm - Milmetros (dimenso)

Mpa - Mega Pascal (presso e tenso)

C - Graus Celsius (temperatura)

1

1. INTRODUO

A Geologia de Engenharia abrange um segmento aplicado rea das Geocincias e

definida como a cincia dedicada investigao, estudo e soluo de problemas de

engenharia e meio ambiente, decorrente da interao entre geologia e as atividades humanas,

bem como previso e o desenvolvimento de medidas preventivas ou reparadoras de

acidentes geolgicos (Ruiz & Guidicini, 1998).

Com base nessas referncias, aconselha-se que os estudos geolgicos, geomecnicos e

geotcnicos sejam programados por fases, utilizando mtodos de reconhecimento

progressivamente mais sofisticados e dispendiosos. Nesses estudos, cada fase de aplicao

acompanhada por um responsvel que conduz o projeto de modo a esclarecer as questes

relevantes e apresentar possveis solues e/ou adequaes para os aspectos geolgicos

levantados.

Por serem de origem natural, os macios freqentemente apresentam caractersticas

irregulares quanto s suas propriedades e, em alguns casos, de difcil identificao, este fator

pode incorre em conseqncias tcnicas econmicas e ambientais indesejadas.

Com o intuito de evitar gastos desnecessrios e impactos ambientais como os citados

acima, as investigaes devem passar por uma anlise qualitativa criteriosa com o

levantamento das diversas propriedades do macio rochoso, sejam estas favorveis ou

desfavorveis, objetivando integr-los a compartimentao e aos modelos (geolgico e

geomecnico) que abrangem todas as caractersticas relevantes identificadas.

Nesse sentido esses estudos orientam s futuras decises de projeto, abrindo

possibilidades para novas alternativas, que sejam adequadas s mais diversas condies

geolgicas previstas (Oliveira & Brito, 2000).

Por este motivo, convm analisar sob diversas perspectivas todas as informaes

geolgicas possveis de serem determinadas para que na fase construtiva e de operao do

empreendimento o macio apresente uma performance que agregue aos estudos

preliminares a melhor alternativa para reduzir tais fatores de incerteza.

Cabe ento ao gelogo, a responsabilidade de identificar e interpretar os dados

obtidos, criando assim um modelo conceitual que represente a morfologia e a classificao de

cada unidade definida no macio, com o intuito de subsidiar a execuo do projeto. De modo

geral, as caractersticas mais visadas, pelos estudos geolgicos e geotcnicos nos macios

2

rochosos esto ligadas a deformabilidade, a resistncia ao corte, a permeabilidade e ao estado

de tenso In situ (em especial no caso das obras hidrulicas e subterrneas).

A formulao de um modelo geolgico associado compartimentao geomecnica

de extrema importncia para a definio do Lay-out do empreendimento, sendo que este se

associa aos mtodos de escavao, s estimativas de tempo de auto-sustentao, aos

tratamentos a serem aplicado para a estabilidade final do macio, entre outras aplicaes

realizadas durante o projeto, a construo e a operao do empreendimento.

Para aproximar o projeto conceitual da realidade a ser encontrada, necessrio o

cruzamento do modelo geolgico com a compartimentao geomecnica do macio

utilizando-se para este fim mais de um mtodo de classificao com o intuito de reduzir os

diversos riscos interpretativos (Hoek, 2007).

O projetista deve ter a conscincia quanto possibilidade do macio ter suas

caractersticas geolgicas e, por conseguinte, geomecnicas modificadas em decorrncia de

novos levantamentos ou do resultado dos trabalhos de implantao da obra e a obteno de

novos dados. Dessa forma, o modelo idealizado no incio das investigaes pode vir a sofrer

substanciais modificaes, exigindo-se para sua manuteno um constante controle.

1.1. JUSTIFICATIVA

A divulgao dos resultados obtidos atravs dos estudos de caracterizao, de

compartimentao e da construo dos modelamentos geolgicos e geomecnicos aplicados a

grandes empreendimentos de engenharia condio necessria para o aprofundamento das

questes relacionadas aos estudos de fundao. Sob esse aspecto, preciso desenvolver entre

empresas e tcnicos especialistas uma mentalidade mais aberta para a franca divulgao dos

dados, resultados e concluses, desde que preservados determinados quesitos de carter tico

(Vargas, 1983).

Essa uma postura que j vem sendo assumida h alguns anos, por meio da

divulgao em peridicos, comunicados e relatos (mesmo de forma preliminar de elementos

descritos e problemas surgidos durante o desenvolvimento dos projetos e das escavaes das

fundaes. Sendo este o meio mais objetivo e eficiente para criar um cadastro de

ocorrncias com a vantagem adicional de no haver distores dos verdadeiros eventos ou

perda de interesse por influncia de lapsos do tempo decorrido (Bjornberg & Kutner, 1983).

3

Orientando-se por esses pressupostos, este trabalho torna-se pertinente na medida em

que pretende contribuir para a divulgao de resultados obtidos nesta rea do conhecimento

aos profissionais que so responsveis por caracterizar as propriedades fsicas dos macios

que eventualmente possam afetar a sociedade e o meio ambientes sobre estes se apresentam

os seguintes exemplos:

Junta Falha em fundaes de derrames baslticos (Barragem da Usina

Hidroeltrica de Itaipu);

Camadas suscetveis ao processo de dissoluo, como calcrios e evaporemos

de regies crsticas (Usina Hidroeltrica de Peixe Angical);

Concentraes de grafita, sulfeto e lentes ricas em mica que potencializem

instabilidades de cortes ou encostas, como o caso das barragens da Usina

Hidroeltrica de Kariba (rio Zambezi no Zmbia), Usina Hidroeltrica da Serra

do Faco (Rio So Marcos em Gois) e Usina Hidreltrica de Irap (rio

Jequitinhonha, em Minas Gerais);

Diferenas no perfil de alterao como no poo da estao Pinheiros do Metr

de So Paulo, Usina Hidreltrica de Machadinho (rio Uruguai, em Santa

Catarina);

Camadas sujeitas ao inchamento por presena de minerais expansivos

(nontronita em basaltos e esmectitas em filitos ou argilitos), como nas rodovias

do interior de So Paulo e do Paran;

Elevadas tenses no Macio (Complexo Hidreltrico do rio das Antas).

Deve-se ressaltar que o tempo e os encargos financeiros gastos na adequada

caracterizao, classificao e compartimentao de um macio muito inferior aos utilizados

para descobrir solues para situao no previstas durante as escavaes.

Os estudos de compartimentao e de modelagem dos macios rochosos tm se

revelado um dos aspectos chave para que os trabalhos desenvolvidos na geologia aplicada

engenharia apresentem bons resultados.

Por isso, este trabalho pretende mostrar, de forma sucinta, as formas possveis de se

realizar uma investigao adequada para se realizar uma caracterizao do macio, para fins

de fundao adequada a sua fase de estudo. Com estes dados se aplicam as tcnicas de

classificao geomecnicas adequada ao macio possibilitando estabelecer a partir desses

dados a formulao da compartimentao do macio associados aos modelos geolgicos do

Stio.

4

1.2. OBJETIVOS

O gelogo por deter o conhecimento do funcionamento das estruturas geolgicas e das

tcnicas de reconhecimento de campo, de prospeco, de ensaios, este profissional tem por

responsabilidade no estudo de um projeto de engenharia elaborar um programa de

investigaes geolgicas e geotcnicas que permita responder de forma menos dispendiosa e

mais eficiente s possveis questes que possam influenciar nas caractersticas do macio que

se colocam no decorrer dos estudos.

Por esta razo, o objetivo desta pesquisa consiste em desenvolver uma anlise

comparativa entre o modelo geolgico, este desenvolvido ao longo dos estudos em

comparao com a compartimentao geomecnica do macio rochoso que se baseou em

diferentes metodologias de classificao, visando estabelecer um paralelo entre os aspectos

metodolgicos utilizados e os resultados obtidos.

Para estes estudos sero aplicados dados adquiridos durante as fases do projeto de

Viabilidade e Bsico de uma Usina Hidreltrica (UHE) projetada em um macio basltico

verticalmente heterogneo constitudo por uma grande seqncia de derrames baslticos

relativamente delgados.

Nesse sentido, esta pesquisa pretende contribuir para o entendimento dos processos

geolgicos/geomecnicos que ocorrem no stio e como estes podem afetar ou influir

diretamente o empreendimento, permitindo definir, da forma mais adequada possvel, os

procedimentos a serem adotados com o propsito de reduzir as incertezas a respeito do

macio.

1.3. MATERIAIS E MTODOS

Para o alcance dos objetivos propostos foram realizados levantamentos de campo,

laboratoriais e trabalhos de gabinete.

Nos levantamentos de campo visou-se o desenvolvimento de trabalhos

geolgicos / geotcnicos que consistiram em um mapeamento geolgico estrutural de

superfcie na regio do eixo, a jusante e montante, o acompanhamento das investigaes das

sondagens e dos ensaios de campo (ensaios de condutividade hidrulica por carga de presso

em cinco ciclos). As posteriores descries geolgicas estruturais associadas caracterizao

e a classificao geomecnica dos testemunhos obtidos. Sendo estas etapas de trabalho

5

documentadas atravs de desenhos, Logs de sondagem e fotografias (do stio e dos

testemunhos das sondagens).

As atividades laboratoriais foram realizadas utilizando-se de amostras obtidas em

testemunhos de sondagens rotativas. Nestas foram realizadas ensaios especficos de mecnica

e tecnologia de rochas (Oliveira & Brito, 2000). Atravs de levantamentos petrogrficos

macro e microscpicos, caracterizao fsica (porosidade aparente, absoro de gua, massa

especfica seca, massa especfica saturada) e resistncia mecnica (compresso uniaxial,

triaxiais e diametral - trao).

Em todos os ensaios realizados tentou-se utilizar amostras que mantivessem, durante

os ensaios, as caractersticas fsicas e mecnicas mais prximas possveis do local onde foram

obtidas e que de forma geral representam o macio. Dados exatos nem sempre so possveis,

devido s fissuras ocorridas durante o transporte e coleta alm de outras situaes que possam

ter alterado seu comportamento diante aos ensaios e a interpretao dos resultados, sendo

sempre aconselhvel a utilizao de fatores de segurana para os valores obtidos.

Para reduzir os erros procurou-se trabalhar sempre em sintonia entre os resultados

levantados em campo durante as investigaes e os ensaios realizados no laboratrio, visando

adequar de forma precisa os dados disponveis e os necessrios, que podem ser obtidas atravs

dos ensaios aplicadas em amostras obtidas durante as investigaes de acordo com as

solicitaes do macio para o projeto.

O trabalho em gabinete contou com extensa reviso bibliogrfica para o embasamento

terico da pesquisa, visando o reconhecimento da geologia e da geomorfologia do stio

estudado associado s caracterizaes, classificaes e a compartimentao com a aplicao

de modelos geolgicos e geomecnicos possveis de serem aplicadas com os dados

disponveis do local estudado. Sendo estes dados, tratados por meio da elaborao de figuras,

desenhos, sees geolgicas, planilhas, grficos e na elaborao da redao da presente

dissertao.

7

2. FASES DE PROJETO

Os trabalhos realizados e a preciso dos dados possveis de serem obtidos pelo

gelogo que trabalha com a Geologia de Engenharia variam muito de acordo com a fase em

que se encontra o projeto. Os estudos partem de uma toada regional (com poucos detalhes),

evoluindo para um trabalho de caracteres locais, com o detalhamento de um determinado

stio, que alm dos levantamentos dos aspectos geolgicos gerais, passam a serem necessrios

e relevantes, os aspectos geomecnicos e geotcnicos (Oliveira & Brito, 2000).

Para a implantao dos aproveitamentos hdricos onde existe a necessidade da

construo de barramentos e a formao de um reservatrio. Os estudos normalmente, se

iniciam pelos Estudos de Inventrio, seguido pelos Estudos de Viabilidade, com a

consolidao no Projeto Bsico e o detalhamento no Projeto Executivo que estaro

associados ao Projeto Construtivo com as definies das estratgias de canteiro (este ultimo

desenvolvido habitualmente pela construtora).

2.1. INVENTRIO

Esta fase estritamente regional de caractersticas multidisciplinares, com o objetivo

de identificar, ao longo dos rios ou em bacias hidrogrficas, locais mais favorveis do ponto

de vista geolgico, topogrfico, hidrulico e ambiental para a implantao de um

empreendimento hidroenergticos levando-se em considerao as interferncias que os

empreendimentos projetados possam promover ao meio.

O enfoque dos trabalhos geolgicos nesta fase, frisa a identificao preliminar das

caractersticas e dos problemas dos stios (fundao e materiais naturais de construo).

Nesta fase se inicia com o reconhecimento do local e das proximidades do eixo, com o

objetivo de identificar:

A ocorrncia dos litotipos principais;

As qualidades geomecnicas aparentes inferida;

O topo rochoso inferido, associado a espessuras mdias de coberturas de solo e

sua tipologia;

A presena de pontos de fugas dgua;

A estanqueidade a estabilidade das encostas naturais;

8

A potencialidade de eroso e assoreamento em todo o reservatrio.

So tambm definidas as disponibilidades e a adequabilidade prvia das reas de

explorao de rocha, solos impermeveis e materiais granulares, que iro ser utilizadas

durante a construo do empreendimento.

Estas informaes so obtidas atravs de dados bibliogrficos, de fotointerpretao,

reconhecimento geolgico de superfcie, e a um reconhecimento de subsuperfcie preliminar

utilizando-se de mtodos indiretos geofsicos (sondagem eltrica vertical / caminhamento

eltrico / ssmica de refrao) e diretos (sondagem a trado e poos de inspeo).

2.2. VIABILIDADE

Nesta etapa, os levantamentos se concentram em um nico stio pr-definido nos

estudos de inventrio. Tm por objetivo a determinao de forma mais detalhada, das

caractersticas do meio fsico e ambiental, bem como o estudo e o desenvolvimento de

diversas alternativas de Layout.

Os estudos geolgicos devem se concentrar na correta identificao de possveis riscos

geolgicos da regio afetada pelo projeto, que possam inviabilizar os estudos se utilizando de

ferramentas de prospeco que possibilitam o levantamento de dados mais precisos como:

- Mapeamento geolgico de superfcie (1:5.000), com a caracterizao das distintas

litologias, feies estruturais, estabilidade de encostas, estanqueidade,

assoreamento e possveis sismos induzidos;

- Foto-interpretao em escala adequada (1:30.000 e 1:5.000);

- Caracterizao e Classificao geolgico/geotcnicas/geomecnicas de

subsuperfcie, ao longo dos eixos das principais estruturas projetadas;

- Caracterizao volumtrica dos materiais naturais de construo

(rocha/solo/granulares);

- Investigaes sistemticas por meios diretos e indiretos;

- Ensaios In Situ e laboratoriais;

Estas investigaes, ao longo do macio, devem obter resultados que permitam,

juntamente com os demais estudos multidisciplinares, processar as anlises tcnico-

econmicas comparativas entre as alternativas elaboradas, considerando as possibilidades de

posicionamento e arranjo das estruturas, elegendo a alternativa mais interessante que sero

mais bem detalhadas nas fases seguintes.

9

2.3. PROJETO BSICO

Nesta fase se realiza a complementao e o detalhamento dos estudos com um grau de

mincia que fica dependente do porte da obra e das dificuldades geolgico-geotcnicas

identificadas nos estudos de viabilidade.

Devem ser identificados corretamente os riscos geolgicos ao longo do stio, que

requeiram cuidados especiais estimando-se tratamentos mais adequados para as fundao das

estruturas, dos tneis e das obras auxiliares.

No desenvolvimento desta etapa de projeto so realizados no macio:

- Mapeamento geolgico detalhado de superfcie, da rea de interesse da obra,

incluindo o reservatrio e sua rea de influncia (1:1.000);

- Detalhamento de subsuperfcie objetivando a caracterizao geolgico-geotcnica

(elaborao de um mapa do topo rochoso com preciso mtrica);

- Hierarquizao e combinao adequada das caractersticas

geolgico-geomecncias mais importantes, objetivando a classificao de macios

terrosos e rochosos, que possibilitem a formulao de modelo geomecnicos

finais;

- Detalhe e estudo de solues, relacionadas ao projeto atravs de tratamentos,

estabilizaes, contenes, consolidaes e impermeabilizaes, associadas

escavao e fundao das obras civis;

- Definio e detalhamento de possveis solues e tratamentos para os eventuais

problemas detectados no stio e na rea do reservatrio;

- Caracterizao detalhada e cubagem das reas definidas como fonte de material

natural de construo.

Alm das informaes sobre as fundaes, nesta fase se devem obter dados precisos

sobre os materiais naturais de construo, estes devem ser investigados com segurana, em

termos de suas caractersticas geotcnicas, quantidades, tcnicas de manuseio e transporte de

forma precisa (Oliveira & Brito, 2000).

A grande alterao em relao a fase de estudo anterior (viabilidade) se restringe ao

nmero de investigaes associado ao detalhamento de cada estrutura, possibilitando a

diminuio da incerteza quanto s condies de escavabilidade e fundao do

empreendimento, assim como a cubagem mais precisa dos materiais naturais de construo.

10

2.4. PROJETO EXECUTIVO

Esta etapa do projeto contempla atividades de detalhamento e refinamento dos projetos

anteriores, que devido a algum impedimento ou necessidade de recursos mais amplos, no

tenham sido realizadas anteriormente. Ressalta-se que esta fase de estudo que anda em

paralelo com o projeto construtivo e a execuo da obra, utilizando-se como fonte de novos

dados a infra-estrutura disponvel nas escavaes do empreendimento. O que possibilita a

escavao de trincheiras, poos, ensaios especiais, aterros experimentais e ensaios de injeo,

alm do acompanhamento das escavaes superficiais e subterrneas com a indicao de

tratamento e a realizao do mapeamento geolgico e geomecnico.

Normalmente as investigaes nesta fase so menos numerosas do que na maioria das

fases anteriores de projetos, no entanto elas so mais minuciosas quanto aos resultados

obtidos, o que permite um maior refinamento dos modelos, com funes efetivas de anlises

de percolao, tenso e deformaes dos macios e detalhamento do topo rochoso.

11

3. CARACTERIZAO, CLASSIFICAO, COMPARTIMENTAO E MODELOS DE MACIOS ROCHOSOS.

3.1. INTRODUO

Para a fundamentao dos estudos utilizou-se como base, os conceitos adotados por

Camargo et al. (1972) e Tognon et al. (1981) onde se define Caracterizao,

Classificao, Compartimentao e Modelagem.

Monticeli (1983) estabelece o fluxograma apresentado na Figura 1, que sintetiza os

procedimentos para o estabelecimento da evoluo dos estudos dentro do macio.

Figura 1 Procedimento para o estabelecimento da compartimentao geolgico-geotecnica de macios rochoso

em fundaes de barragens (Monticeli, 1983).

3.2. CARACTERIZAO

A caracterizao geolgico-geomecnica, corresponde ao conjunto de informaes

obtidas atravs das investigaes e dos ensaios tecnolgicos e mecnicos de um macio

rochoso (Monticeli, 1983), que devero ser apresentados atravs de tabelas, grficos, perfis

individuais de sondagem e mapeamentos geolgicos e geotcnicos.

Guidicini et al. (1972) apresentam um mtodo de caracterizao geotcnica preliminar

de macios rochosos para obras de engenharia, em geral, utilizando-se testemunhos de

sondagem, paredes e abbadas de tneis e taludes de escavaes superficiais.

12

3.2.1. Obteno dos Dados

A obteno dos dados deve ser realizada de acordo com as necessidades de cada stio,

ou dos objetivos da fase de estudo a qual est sendo realizado o levantamento.

Estes dados podem ser obtidos por investigaes realizadas na superfcie atravs de

mapeamentos geolgicos, interpretaes de imagens e na subsuperfcie por investigaes

diretas e indiretas, que podem se associar aos ensaios In Situ e laboratoriais, que

possibilitam a obteno de dados mais precisos quanto s caractersticas geolgicas e

geomecnicas do stio.

A caracterizao geolgica iniciada, por um reconhecimento de superfcie, e pela

implantao (em carta topogrfica) de locais para a abertura de furos de sondagem ao longo

das estruturas da usina (o nmero de sondagens a realizar deve permitir uma amostragem

representativa do macio em estudo). Sendo necessria realizao de descries litolgicas e

estruturais detalhadas, associada a obteno de parmetros geotcnicos como graus de

alterao coerncia e fraturamento (Silva et al., 2001).

A caracterizao geomecnica do macio rochoso realizada mediante a analises

visuais e a ensaios em campo (nos furos de sondagens, galerias, poos,...) e laboratoriais

(testemunhos), levantando as caractersticas petrogrficas, ndices fsicos, permeabilidade e

resistncia da rocha.

3.2.1.1. Investigaes de Superfcie

Os levantamentos bibliogrficos (pesquisas de referncias de estudos anteriores)

associado aos estudos de superfcie so a primeira etapa para a obteno de dados de um

determinado stio. Estas investigaes de superfcie so realizadas atravs da:

Interpretao de imagens: utilizao de imagens da superfcie da Terra

(satlite e fotografias) constitui-se no procedimento inicial para o estudo de um determinado

local com o objetivo de conseguir dados do meio fsico, tais como texturas e lineamentos

visualizados atravs de tratamentos digitais, ticos e por estereoscpica de fotos areas;

Mapeamento Geolgico: mtodo de investigao que procura identificar e

caracterizar as diferentes unidades geolgicas presentes na rea de estudo e do seu

13

comportamento, quando submetidas a diferentes solicitaes. Este estudo visa estabelecer

uma associao entre as caractersticas geolgicas e geotcnicas, para o entendimento dos

possveis problemas tcnicos da regio estudada. Sendo imprescindvel a caracterizao das

litologias que constitui o stio, identificando possveis aspectos de interesse como a presena

de grafitas, sulfetos, carst, minerais expansivos e o estudo das descontinuidades/feies como

acamamentos, fraturas, falhas, dobras, etc.

3.2.1.2. Investigaes de Subsuperfcie Mtodos Diretos

So os principais mtodos de investigao utilizados para o reconhecimento

geolgico-geotcnicos das condies do macio.

Trecho em Solo e Coberturas Sedimentares Recentes: So apresentados a

seguir alguns mtodos utilizados para a investigao das coberturas sedimentares;

- Sondagem com Sondina: Utilizado predominantemente para a investigao de

corpos aluvionares, onde h a necessidade de se obter amostras deformadas de sedimentos e a

identificao da espessura do depsito. Este equipamento constitudo por uma broca que

tem um tampa que abre no avano do equipamento e fecha na remoo;

- Sondagem a trado: Investigao das camadas de solos de cobertura ou solos de

alterao com a coleta de amostras deformadas para identificao ttil visual e a realizao de

ensaios geotcnicos;

- Poo ou Trincheira de inspeo: Investigao das camadas de solos de

cobertura, dos solos de alterao e da interface solo-rocha, com a execuo de mapeamentos e

da amostragem com a coleta de blocos indeformadas para a realizao de ensaios

geomecnicos;

- Sondagem a percusso: Investigao das camadas de solos superficiais, com

amostragem deformada e a realizao de ensaio de Standard Penetration Test SPT, que

fornece resistncia a penetrao do solo de cobertura. Esta sondagem possibilita a execuo

dos ensaios de lavagem por tempo e de infiltrao, o primeiro mede a velocidade de avano

no terreno e o segundo a absoro de gua em um determinado tempo (Foto 1).

Trecho em Rocha: So apresentadas a seguir algumas metodologias para

14

obteno de informaes sobre o macio rochoso;

- Sondagem rotativa: Permite identificar a espessura exata da cobertura de solo sobre

o macio, a realizao de ensaios In-Situ e a obteno de testemunhos que possibilitam a

realizao de ensaios laboratoriais, a caracterizao e a classificao geomecnica (Foto 2).

Foto 1 Equipamento de sondagem a percusso.

Foto 2 Equipamento de sondagem rotativa.

- Rotopercusso: Investigao que identificam espessuras de solo sobre o

macio e caracteriza a rocha atravs da velocidade verificao do avano do equipamento

durante a perfurao (o que depende de diversos fatores como condies do equipamento e a

experincia do operador da sonda) e a obteno de amostras deformadas (p de rocha e

fragmentos associados ao fluido de perfurao). Sendo possvel no local do furo a realizao

de ensaios geomecnicos e tecnolgicos e o televisamento do macio rochoso, que possibilita

uma caracterizao estrutural precisa.

- Galeria de Inspeo: Investigao de grande porte executado na poro

rochosa com extenso horizontal e/ou de pequena inclinao, a qual possibilita o mapeamento

de estruturas, a realizao de ensaios no local da escavao, assim como a coleta de amostras

de maiores dimenses para ensaios em laboratrio (Figura 2).

3.2.1.3. Investigaes de Subsuperfcie Mtodos Indiretos

Mtodos que permitem determinar a distribuio de alguns parmetros fsicos dos

macios, atravs de caractersticas indiretas como a velocidade de propagao de ondas,

resistividade eltrica, constantes de densidade e possveis campos magnticos.

Figura 2 Galeria realizada sob a fundao de uma bque possam interferir na estabilidade do macio.

Propriedades que guardam estreitas relaes com algumas caractersticas geolgic

geomecnica do macio como a

contatos litolgicos e tectnicos

macio (onda ssmica ou resistividade

Este levantamento um meio de se obter de forma rpida e prtica alguns destes

parmetros fundamentais na investigao de u

Engenharia os mtodos mais utilizados so o Geoeltricos e os Ssmicos.

Mtodos Geoeltricos:

verticais e caminhamento eltrico), polarizao induzida, potencial espon

eletromagnetismo como EM (

Frequency) e GPR (Ground Penetration Radar

Mtodos Ssmicos

levantamentos lineares e perfilagem ssmica contnua

investigao de reas submersas em rios, la

Tomografia ensaios entre furos

3.2.1.4. Ensaios In Situ

Ensaios realizados na superfcie

das investigaes. A seguir so apresentados exemplos dos ensaios mais difundidos e

utilizados no Brasil:

ealizada sob a fundao de uma barragem, com o intuito de identificao possveis estruturasque possam interferir na estabilidade do macio.

guardam estreitas relaes com algumas caractersticas geolgic

como a litologia, o grau de alterao, o grau de fraturamento,

cos , o topo rochoso e as inferncias quanto resistncia do

ou resistividade versus resistncia mecnica).

Este levantamento um meio de se obter de forma rpida e prtica alguns destes

fundamentais na investigao de uma determinada rea. Em Geologia de

Engenharia os mtodos mais utilizados so o Geoeltricos e os Ssmicos.

Mtodos Geoeltricos: Eletroresistividade atravs de (sondagens eltricas

verticais e caminhamento eltrico), polarizao induzida, potencial espon

(Eletromagntico - Domnio do Tempo), VLF

Ground Penetration Radar).

s: Refrao e reflexo utilizadas em superfcie atravs de

e perfilagem ssmica contnua , a ecobatimetria

investigao de reas submersas em rios, lagos e na plataforma continental

ensaios entre furos de sondagem.

superfcie ou em subsuperfcie do terreno, durante a

seguir so apresentados exemplos dos ensaios mais difundidos e

15

arragem, com o intuito de identificao possveis estruturas

guardam estreitas relaes com algumas caractersticas geolgicas e

de fraturamento, os

inferncias quanto resistncia do

Este levantamento um meio de se obter de forma rpida e prtica alguns destes

Em Geologia de

Eletroresistividade atravs de (sondagens eltricas

verticais e caminhamento eltrico), polarizao induzida, potencial espontneo,

VLF (Very Low

utilizadas em superfcie atravs de

utilizados na

Cross Hole e

durante a execuo

seguir so apresentados exemplos dos ensaios mais difundidos e

16

Condutividade Hidrulica: Ensaios que determinam a permeabilidade do

macio, obtida atravs de ensaios de infiltrao (trecho em solo), ou pelo ensaio de perda

dgua sob presso (trecho em rocha), nos avanos das sondagens.

- Ensaio de Infiltrao: constitudo por uma coluna dgua colocada sobre o furo

de sondagem com a utilizao de um revestimento no trecho acima do ensaiado, onde

medida em um determinado intervalo de tempo, a absoro de gua no trecho ensaiado, estas

leituras so realizadas at a estabilizao da absoro do macio ou de um limite de leituras

imposta pelo projeto (ABGE, 1999). Este ensaio pode ser aplicado no horizonte de solo de

cobertura ou de rocha decomposta, obtidas em sondagens a percusso, rotativas ou mistas

(Foto 3).

- Ensaio de perda dgua sob presso: Consiste na injeo de gua, sob presso,

em trechos perfurados pela sondagem, que so realizados convencionalmente em trs ou cinco

estgios de presso. Este procedimento aplicado a fim de caracterizar o comportamento do

macio diante das diferenas de presso e da diminuio de possveis erros na obteno dos

valores de condutividade hidrulica, apresentando fatores de segurana mais elevados ao

ensaio (Foto 4).

Foto 3 Ensaio de infiltrao (coluna de revestimento a

1 m do terreno) Realizada no trecho em solo.

Foto 4 Ensaio perda dgua (manmetro esquerda e hidrmetro direita) Realizada no trecho em rocha.

Os resultados podem identificar a existncia de possveis fugas dgua, nveis sujeitos

a percolao e a subpresso elevada. A permeabilidade das rochas, em comparao com a dos

solos, geralmente muito baixa, sendo que o seu valor normalmente est associado ao

fissuramento e o grau de alterao, com nvel de anisotropia da permeabilidade condicionado

a orientao preferencial das descontinuidades em relao investigao.

17

O estado de tenso aplicado ao macio, influncia consideravelmente permeabilidade,

onde o aumento das tenses de compresso pode provocar o fechamento das fissuras e a

diminuio da permeabilidade. No entanto a partir de um limite, o aumento das tenses,

associadas com a resistncia mecnica do macio, pode iniciar o aparecimento de novas

fraturas, devido ao alvio das tenses, o que provoca o aumento da permeabilidade do macio.

A permeabilidade identificada pelo ensaio no macio rochoso varia muito com a

presso, onde o seu aumento tende a promover a abertura das fissuras o que condiciona o

aumentando da permeabilidade.

A presena de gua durante as escavaes dos macios rochosos tem diversos efeitos:

Presso exercida pela gua que reduz a estabilidade, e o atrito entre as paredes;

Acelerao da alterao das paredes;

Eroso dos solos da superfcie e do preenchimento das descontinuidades que

ocorrem como resultado da circulao da gua o que pode levar ao aumento da

abertura e diminuio das condies de estabilidade.

Sendo assim os dados referentes condutividade do macio, associadas a outras

informaes relevantes, permitem ao projeto determinar as condies do macio nas cotas de

escavao, possibilitando com este conjunto de informaes a definio dos provveis

tratamentos de fundao, ou mesmo o deslocamento do eixo de alguma estrutura

(Oliveira, 2000).

Levantamento das Tenses do Macio: Realizado atravs da anlise de

estruturas produzidas pelas liberaes anteriores de tenso ou na realizao de ensaios.

Os mtodos mais usuais baseiam-se no mapeamento superficial e na anlise de

testemunhos de sondagem, objetivando o levantamento de dados estruturais que apresentem

feies caractersticas, analisando-se fundamentalmente os aspectos cinemticos e dinmicos.

Este mtodo utilizado como alternativa, uma que o campo de tenses do macio rochoso

no pode ser medido diretamente.

Outra alternativa para a obteno destes dados atravs de ensaios In Situ que se

fundamentam na determinao das deformaes atravs da superfcie das paredes dos furos de

sondagens e das galerias de inspeo.

Na Tabela 1 apresentado um resumo dos mtodos de medio das tenses virgens,

mais utilizados. So expostas caractersticas comuns a todos os mtodos, como a forma com

18

que eles so interpretados, baseando-se na teoria da elasticidade, supondo-se que a rocha um

elemento contnuo, isotrpico, de comportamento linear e elstico.

Tabela 1 Mtodos de medio das tenses virgens do macio (modificado de Mafra, 2001). Mtodo Origem Tcnica Local de medio Profundidade (m) Grandeza medida

Defrmetro Tridimencional

LNEC PORTUGAL

(1966)

Sobre furao

Furo executado na rocha, em galerias

ou a partir da superfcie

50 a 70 Deformao Clula Tiaxial

USBM (1961) EUA

Doorstopper

CSIR (1971)

FRICA DO SUL

Almofadas Planas FRANA (1952)

Cancelamento de deformao Galeria Qualquer

Presso de cancelamento das

deformaes Almofadas Planas de Pequena rea

LNEC PORTUGAL

(1966)

Fraturamento Hidrulico Clssico

EUA (1957)

Determinao da presso de

gua necessria para induzir

uma fratura em furos de

sondagem

Furo executado na rocha, em galerias

ou a partir da superfcie

At 5000

Determinao direta das

deformaes

Hidrofraturamento de Massa

BRASIL (1993)

Determinao da presso de

gua necessria abertura de

fraturas naturais do macio

At 700

Sendo assim esses mtodos apresentam imprecises intrnsecas, uma vez que, para

algumas rochas, estas hipteses so validas, mas para outras no. Isso explica parte das

discrepncias freqentemente encontradas nos ensaios de determinao de tenses.

O mtodo historicamente mais utilizado no Brasil o Fraturamento Hidrulico, onde

se determina as tenses atravs das medidas da presso que so necessrias para fraturar e

manter aberta uma fatura na rocha s e impermevel.

Com este objetivo aplica-se uma elevada presso de at ~35 MPa, em um trecho

limitado do furo de sondagem de dimetro Nx, utilizando-se do equipamento apresentado na

Figura 3.

A obteno da direo destas fraturas provocada pelo ensaio realizada com a

utilizao de um obturador de impresso ou de imagens por televisamento.

19

Figura 3 Equipamento para o ensaio de fraturamento hidrulico (Hainson, 1989).

ndice de Resistncia Penetrao (Esclermetro): Estabelece referncias

sobre a alterao e resistncia das paredes das descontinuidades.

O estado de alterao da rocha junto s paredes das descontinuidades tem no s forte

influncia na resistncia ao corte dos macios rochosos, mas principalmente na estabilidade

de todo o macio.

Este ensaio se faz necessrio para que se tenha um valor aproximado da resistncia na

face da descontinuidade. Pois enquanto a resistncia da rocha pode ser avaliada em

laboratrio com a execuo da compresso uniaxial ou triaxial, a camada relativamente fina

da rocha mais alterada junto as parede, que mais afetam a resistncia ao corte e a deformao,

s podem ser estimadas por via indiretas.

Recorrendo-se assim a testes ou ensaios simples cujos resultados possam ser

correlacionados com a resistncia compresso simples.

A resistncia compresso simples das rochas pode ser correlacionada com a sua

dureza, sendo que a dureza nas rochas um conceito diferente daquele que considerada nos

minerais, nas rochas esta grandeza associada com a chamada dureza de Schmidt (R) que

pode ser determinada atravs do ensaio com o martelo de Schmidt (Foto 5).

20

Foto 5 Ensaio de resistncia a penetrao (martelo de Schmidt).

Os valores obtidos, com este ensaio, devem ser correlacionados com os de resistncia

a compresso uniaxial das rochas, traando-se um paralelo entre os resultados.

3.2.1.5. Ensaios Laboratoriais em Rocha

Sero descritas a seguir de forma breve os principais tipos de ensaios laboratoriais

agrupados entre os petrogrficos, geomecnicos e a determinao dos ndices de forma.

Petrogrficos: Exames onde se objetivam caracterizar de forma precisa os

tipos litolgicos de ocorrncia no stio, estas podem ser realizadas atravs de anlises:

- Macroscpicas com a utilizao de amostras de mo e lupas;

- Microscpicas atravs do estudo de sees delgadas e polidas (para estudo de

minerais opacos);

- Qumicas quando necessria.

Estas investigaes proporcionam alm da identificao litolgica, as informaes

sobre a composio mineral, granulomtrica, textural e de estrutural das rochas.

ndices fsicos: Compostos pela absoro de gua, porosidade aparente e a

massa especfica aparente seca e saturada.

Para a obteno destes ndices os corpos de prova so colocados em estufa ventilada a

aproximadamente 100C por 24 hs. Em seguida, aguarda-se o resfriamento e obtm-se os seus

pesos. Estes se referem aos constituintes slidos das rochas ensaiadas. Posteriormente deve-se

emergir o corpo de prova em gua destilada por 48 horas, sob presso e temperatura ambiente

e posteriormente secar a superfcie da amostra e em seguida obter o peso.

21

Os pesos obtidos nesta fase referem-se, as condies da rocha quando saturada, ou

seja, a parte slida mais todos os vazios da rocha preenchidos por gua. necessrio ainda

obter os pesos dos corpos de prova submersos (Foto 6).

Foto 6 Pesagem das amostras saturadas submersas.

Esta pesagem determina o volume das formas irregulares, que atravs do valor da

diferena entre o peso saturado e o submerso, se obtm o volume total da amostras em cm3,

(quando adotado a massa especfica da gua igual a 1 g/cm3).

Com os dados obtidos se podem definir alguns ndices fsicos:

- Massa especfica aparente seca ( relao entre a massa dos slidos e o

volume total da amostra de rocha (g/cm3);

- Massa especfica aparente saturada ( relao entre a massa dos slidos

mais a massa de gua ocupando os vazios e o volume total da amostra de rocha (g/cm3);

- Absoro de gua (S): percentagem de massa de gua absorvida no volume de

vazios da rocha em relao sua massa de slidos;

- Porosidade aparente (P): volume de vazios (ou massa de gua absorvida) em

relao ao volume total da amostra de rocha.

Geomecnico: Ensaios que determinam a resistncia do macio sobre

condies adversas, como Cisalhamento Simples e Compresso Uniaxial, Diametral e

Triaxial. Destaca-se que aps estes ensaios as caractersticas originais das amostras no

podero ser recuperadas aps a aplicao dos esforos.

- Resistncia Compresso Uniaxial. Neste ensaio estudado o comportamento

das rochas quando submetidas compresso simples que permite delimitar a resistncia

22

mecnica do macio rochoso, quando submetidos a esforos diferenciais

equipamento como o apresentado na Foto 7

Foto 7 Laboratrio Sistema para ensaio ude Engenharia

Ao valor mximo atingido pela tenso

determinada em amostras submetidas a uma tenso normal, entre pratos de tenso hidrulica,

dado pela relao:

Onde c a resistncia compresso uniaxial da amostra,

aplicada e A rea inicial da seo norma

Foto 8 Laboratrio Sistema para Ensaio Uniaxial axial nos ensaios de compresso uniaxial (Laboratrio

USP

A geometria dos corpos de prova no algo fixo, estes permitem ter diversas formas

alm das cilndricas (testemunhos de sondagem) podem ser

a preparao da amostra tenha um cuidado

mecnica do macio rochoso, quando submetidos a esforos diferenciais, utilizand

como o apresentado na Foto 7.

Sistema para ensaio uniaxial (Laboratrio de Mecnica de Rochas Escola

Engenharia USP So Carlos 2007).

mximo atingido pela tenso, designado de resistncia compresso,

a uma tenso normal, entre pratos de tenso hidrulica,

c=F/A

a resistncia compresso uniaxial da amostra, F a fora de ruptura

rea inicial da seo normal na direo de aplicao da fora (Foto 8).

Sistema para Ensaio Uniaxial - Instrumentao utilizada para medida da deformao

axial nos ensaios de compresso uniaxial (Laboratrio de Mecnica de Rochas Escola de Engenharia USP So Carlos 2007).

A geometria dos corpos de prova no algo fixo, estes permitem ter diversas formas

alm das cilndricas (testemunhos de sondagem) podem ser cbicas ou prismticas, desde que

cuidado especial quanto aos contornos da superfcie das

utilizando-se de

Escola

de resistncia compresso,

a uma tenso normal, entre pratos de tenso hidrulica,

a fora de ruptura

Instrumentao utilizada para medida da deformao Escola de Engenharia

A geometria dos corpos de prova no algo fixo, estes permitem ter diversas formas

s, desde que

da superfcie das

23

bases que iro sofrer compresso, para garantir a aplicao das correlaes entre os resultados

obtidos

O ensaio se conclui quando se atinge o valor mximo da tenso (S1), que se d quando

ocorrerem fraturas com dimenses da ordem de grandeza das amostras ensaiadas.

O ltimo trecho no qual a tenso (S1) decresce, apesar da mquina de ensaio continuar

impondo o encurtamento da pea, onde se obtm o mdulo de elasticidade, valor importante

em obras subterrneas onde h trechos que ultrapassem a tenso mxima estabelecida pelos

ensaios, sendo um dado fundamental na determinao em macios fraturados.

A ISRM (International Society for Rock Mechanics) apresenta uma classificao da

rocha intacta em funo da resistncia compresso uniaxial (Tabela 2).

Tabela 2 Classificao de rochas em funo da resistncia uniaxial (modificado de ISRM, 1981). Descrio Resistncia Compresso uniaxial (Mpa)

Rocha extremamente fraca 0,25 1,0

Rocha fraca 1 25

Rocha medianamente resistente 25 - 50

Rocha resistente 50 100

Rocha muito resistente 100-250

Rocha extremamente resistente >250

- Ensaio de Carga Pontual: (Point Load Test) tambm conhecido por ensaio

Franklin ou Brasileiro, usado na determinao do ndice de Resistncia, correlacionveis com

a resistncia compresso simples.

Utilizado em casos, onde o macio apresenta um alto grau de fraturamento e/ou um

RQD (Rock Quality Designation) muito baixo, o que impossibilita a coleta de amostras

de dimenses adequadas para o nmero de ensaios uniaxiais requeridos para determinao das

propriedades do macio rochoso referentes ao projeto. Outro fator importante, a se destacar,

que a simplicidade do mtodo, que faz com que sejam mais rpidos e economicamente mais

atrativos.

Tambm possvel a aplicao quando a resistncia compresso simples e o

comportamento tenso-deformao no necessitam ser estudado em detalhe, bastando o

conhecimento aproximado de um valor da resistncia de pico.

O procedimento sugerido pela ISRM para a realizao deste ensaio, consiste em

provocar a ruptura de amostras de rochas, obtidas a partir de testemunhos de sondagens com

dimetros variando entre 25 e 100 mm, aplicando uma fora pontual crescente.

24

A amostra de rocha comprimida entre duas ponteiras

a ruptura por desenvolvimento de fissuras paralelas

da carga que provoca a ruptura.

Foto 9 Equipamento para ensaios de trao Escola de Engenharia

Para o calculo da resistncia trao indireta utiliza

Onde, P a carga na ruptura, D o dimetro do corpo de prova ensaiado e t a

espessura do corpo de prova.

Broch & Franklin (1972) apud Brandy & Brow (1994), obtiveram uma relao linear

entre o ndice de carga puntiforme e a resistncia compr

seguinte expresso, validada para valores com D = 50

Bieniawski (1975) sugere, para outros valores de D uma relao aproximada entre

compresso uniaxial ( c), a compresso pontual

- Resistncia compresso Triaxial

compresso triaxial da rocha uma tarefa que requer cuidados especiais

amostras e conduo dos ensaios, devido a sua complexidade e dependncia

carga.

Para a execuo do ensaio, os

membrana de ltex para impedir que o leo entre em contato com

execuo dos ensaios (Foto 10).

A amostra de rocha comprimida entre duas ponteiras cnicas (Foto 9), que provocam

tura por desenvolvimento de fissuras paralelas ao eixo da carga, sendo registrado o valor

rao indireta Carga Pontual (Laboratrio de Mecnica de Rochas

Escola de Engenharia USP So Carlos 2007).

resistncia trao indireta utiliza-se a seguinte equao:

t=2P/ tD

Onde, P a carga na ruptura, D o dimetro do corpo de prova ensaiado e t a

Broch & Franklin (1972) apud Brandy & Brow (1994), obtiveram uma relao linear

entre o ndice de carga puntiforme e a resistncia compresso uniaxial, representada pela

seguinte expresso, validada para valores com D = 50 mm.

c= 23,7* t

Bieniawski (1975) sugere, para outros valores de D uma relao aproximada entre

), a compresso pontual ( t) e o valor de D apresentada abaixo

c=(14+0,175*D) t

Resistncia compresso Triaxial: A determinao da resistncia

compresso triaxial da rocha uma tarefa que requer cuidados especiais na preparao das

amostras e conduo dos ensaios, devido a sua complexidade e dependncia das variaes de

Para a execuo do ensaio, os corpos de prova devem ser protegidos por uma

membrana de ltex para impedir que o leo entre em contato com a amostra durante a

, que provocam

ado o valor

Carga Pontual (Laboratrio de Mecnica de Rochas

Onde, P a carga na ruptura, D o dimetro do corpo de prova ensaiado e t a

Broch & Franklin (1972) apud Brandy & Brow (1994), obtiveram uma relao linear

esso uniaxial, representada pela

Bieniawski (1975) sugere, para outros valores de D uma relao aproximada entre

ntada abaixo:

determinao da resistncia

na preparao das

das variaes de

corpos de prova devem ser protegidos por uma

durante a

25

A montagem de uma cmara triaxial na prensa, para serem aplicadas a carga axial e a

presso confinante, atravs de uma bomba hidrulica, ao longo de todo o ensaio, com auxilio

de manmetros com sensibilidade de 0,5% (Foto 11).

Foto 10 Proteo dos testemunhos para execuo do ensaio (Laboratrio de Mecnica de Rochas Escola de Engenharia USP So Carlos 2007).

Foto 11 Cmera triaxial (Laboratrio de

Mecnica de Rochas Escola de Engenharia USP So Carlos 2007).

Para a medida do deslocamento axial do corpo de prova, devem ser instalados

sensores, fixados na parte superior da cmara triaxial. As ponteiras medidoras so apoiadas

em uma haste metlica posicionada no mbolo aplicador da carga axial.

Os instrumentos medem, alm do deslocamento do corpo de prova, os deslocamentos

relativos deformao do mbolo e os deslocamentos das interfaces entre corpo de prova e os

espaadores. recomendado que na realizao dos ensaios triaxiais, sejam utilizados

mltiplos estgios a diferentes tenses confinantes determinadas pelo projeto.

Cada corpo de prova deve ser ensaiado com um ciclo de carregamento at um valor de

carga que no ocasione a ruptura do corpo de prova, em seguida descarregado. A tenso

confinante elevada at o valor especificado pelo projeto e um novo ciclo de carregamento

feito, at um valor de carga maior do que o estgio anterior, sem atingir a ruptura. No ltimo

estgio de tenso de confinamento, o corpo de prova carregado at a ruptura.

Em todos os estgios durante o carregamento e o descarregamento, so medidas as

cargas axiais aplicadas em cada instante e o correspondente deslocamento axial.

Os mdulos de elasticidade so valores determinados, no ciclo de carregamento, pela

diferena das tenses principais da deformao axial a partir da reta coincidente ao trecho

linear da curva. E