tecnicas de geologia estrutural tcc unicamp

8/10/2019 Tecnicas de Geologia Estrutural TCC Unicamp

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

INSTITUTO DE GEOCINCIAS

CURSO DE GRADUAO EM GEOLOGIA

TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO - TCC

TCNICAS DE GEOLOGIA ESTRUTURAL PARA PREVISO E

CONTENO DE QUEDA DE BLOCOS EM ENCOSTAS:

APLICAO NA REA DO GRANITO SANTOS, SANTOS, SP

ALEXANDRE MATHIAS PINOTTI

Orientador:Prof. Dr. Celso Dal R Carneiro

Trabalho de concluso de curso apresentado em21 de janeiro de 2011 para obteno do ttulo de

Bacharel em Geologia pelo Instituto de

Geocincias da UNICAMP.

CampinasSP

Janeiro de 2011


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TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO - TCC

TCNICAS DE GEOLOGIA ESTRUTURAL PARA PREVISO E

CONTENO DE QUEDA DE BLOCOS EM ENCOSTAS:

APLICAO NA REA DO GRANITO SANTOS, SANTOS, SP

ALEXANDRE MATHIAS PINOTTI

ORIENTADOR: Prof. Dr. Celso Dal R Carneiro

TCC Aprovado em: _____/_____/_____

Comisso examinadora:

Prof. Dr. Jefferson de Lima Picano

Prof. Dr. Carlos Roberto de Souza Filho

Campinas, janeiro de 2011


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"...um homem pode falhar, ser morto e esquecido,

mas 400 anos depois uma ideia ainda pode mudar o mundo."

Alan Moore (V for Vendetta)


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AGRADECIMENTOS

Agradeo aos meus pais Jefferson e Maria Bernardete, meus irmos

Raphael e Bianca, meus queridos avs Djalma, Isolina e Percidonia, minha tia Fiva e

minha prima Ivy por todo amor, carinho, apoio e incentivo, mesmo nos momentos mais

difceis.

Agradeo aos meus amigos e amigas de Bebedouro, que so na

verdade minha segunda famlia. Em especial agradecer ao Carneiro, Smurff, Did e

Fbio por serem mais do que amigos, verdadeiros irmos.

Aos professores e funcionrios do IG, pelo profissionalismo, dedicao,

ateno e pela convivncia durante os anos de graduao.

Ao professor e amigo Celso Dal R Carneiro por ter despertado meuinteresse na rea de Geologia Estrutural, pela pacincia e por ser o orientador deste

trabalho. Ao professor Alexandre Campane Vidal pelo projeto de iniciao cientfica,

pelos conselhos profissionais dados e pela compreenso nos momentos difceis.

Aos engenheiros e amigos Arsenio Negro Junior, Makoto Namba, e

Brbara Chiodedo de Paula Silva pelo aprendizado, esclarecimento das dvidas, pela

oportunidade de estgio e pelos dados fornecidos para o presente trabalho. Obrigado!

Agradeo aos poucos e verdadeiros amigos da turma 05 pelos

momentos que passamos em sala de aula, laboratrios, trabalhos de campo, festas,

intervalos na Rdi e aos amigos que fiz na turma 06 por terem me acolhido como sendo

um deles.

Gostaria de agradecer tambm alguns amigos queridos com quem

dividi esse pequeno momento de nossas vidas, chamado faculdade: Dbora (Marida),

Bruno (Espingarda), Michelly (minha veterana e bichete), Jozias, Felipo (...se no ,

est entre os primeiros da fila!! rsrs), Ancilla (Sininho), Filipi (Gardenal), Marcelo(Trapo), Kelton, Juliano (Le Petit...), Francisco (Frango), Karen (Z Rosca), Vitor, Alexis

(Paquito), Henrieth (Vivizinha), Pedro (Atum), Joo Paulo (Boi), Daniel (Shrek).

E em especial agradecer a Nossa Senhora Aparecida. Obrigado minha

me!


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Trabalho de Concluso de Curso - TCC

Tcnicas de Geologia Estrutural para previso e conteno de queda de blocos em encostas:

aplicao na rea do Granito Santos, Santos, SP

Alexandre Mathias Pinotti

RESUMO

Modificaes de ordem antrpica, tais como cortes, desmatamentos eintroduo de cargas podem afetar a estabilidade de encostas naturais. O presenteestudo, desenvolvido essencialmente por meio de pesquisa bibliogrfica e anlise derelatrios inditos, tem como objetivo reunir e descrever as principais tcnicas deGeologia Estrutural para previso e conteno de queda de blocos em encostas etaludes rochosos. Outra finalidade da pesquisa aplicar o conhecimento das tcnicaspara avaliar levantamento especializado na rea da Geologia Estrutural, que definiu

medidas para minimizar risco de escorregamentos e queda de blocos na rea limtrofedos municpios de Santos e So Vicente, na Baixada Santista, SP. O Morro de SantaTerezinha (MoST) pertence ao conjunto de elevaes urbanas dos Morros de Santos eSo Vicente, onde existe razovel documentao e registro de acidentes geolgicosque, notadamente em 1929, 1956, 1978 e 1979, provocaram mortes e perdas materiaisdurante episdios de chuvas intensas. No intervalo 1978-79, foi produzida cartageotcnica dos morros, solidamente embasada em conhecimentos geolgicos,estruturais e geomorfolgicos, que contm zoneamento de risco das encostas. NoMoST, uma antiga pedreira, que extraiu rochas pertencentes ao Granito Santos, deulugar a amplo e ngreme talude de corte, deixado pelas escavaes. Levantamentos dedetalhe, executados no talude com tcnicas de rapel por empresa de consultoria,

permitiram obter dados detalhados dos principais sistemas de juntas, falhas e juntas deesfoliao. Os autores delimitaram blocos em situaes instveis e analisaram cada umdeles, para recomendar a eventual remoo ou estabilizao. O tratamento estatsticodos dados obtidos por rapel, comparado com dados geolgico-estruturais existentes naliteratura, acentuou a importncia das juntas de esfoliao como feies que podempromover, em virtude da progressiva desagregao intemprica, o progressivodesplacamento de massas de rocha, que podem se desprender e escorregar encostaabaixo.


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Sumrio

Captul o 1: INTRODU O _________________________________________________________________ 1

Captu lo 2: OBJET IVOS E MTODOS _______________________________________________________ 2

1. Ob jetiv os especfic os ________________________________________________________________ 3

2. Mtod o de trab alho __________________________________________________________________ 32.1. Caracterizao do objeto de estudo __________________________________________________ 42.2. Mtodos de estudo estatstico de macios rochosos _____________________________________ 4

2.3. Avaliao de situaes de risco em encostas ___________________________________________ 6

3. Int eresse p rtic o d a pesq ui sa _________________________________________________________ 6

Captul o 3: ESTABILIDADE DE MASSAS DE REGOLITO EM ENCOSTAS _________________________ 8

1. Fatores co nd icio nan tes da mo vim entao d e blo cos de r oc ha ____________________________ 101.1. Fatores predisponentes ___________________________________________________________ 111.2. Fatores efetivos _________________________________________________________________ 12

1.2.1. Fatores efetivos preparatrios ................................................................................................................... 12

1.2.2. Fatores efetivos imediatos ........................................................................................................................ 12

Captul o 4: PROPRIEDADES DOS MACIOS ROCHOSOS _____________________________________ 13

1. Compos io lito lgic a ______________________________________________________________ 14

2. Al ter ao _________________________________________________________________________ 15

3. Coernc ia _________________________________________________________________________ 16

4. Tipo s de desco nti nu idad es __________________________________________________________ 164.1. Planos de acamamento ___________________________________________________________ 18

4.2. Planos de juntas ________________________________________________________________ 18

4.2.1. Juntas de Esfoliao ................................................................................................................................. 19

4.3. Planos de falha _________________________________________________________________ 21

4.4. Foliao metamrfica_____________________________________________________________ 22

4.5. Discordncias ou inconformidades __________________________________________________ 224.6. Bordas de intruses gneas ________________________________________________________ 224.7. Planos de cisalhamento e fendas de trao ___________________________________________ 23

5. Parmetro s de car acter izao d e descon tin uid ades _____________________________________ 23

5.1. Orientao espacial ______________________________________________________________ 24

5.2. Persistncia ____________________________________________________________________ 245.3. Espaamento ___________________________________________________________________ 265.4. Rugosidade ____________________________________________________________________ 265.5. Abertura e preenchimento _________________________________________________________ 285.6. Percolao de gua nas descontinuidades ____________________________________________ 29

5.6.1. Fluxo em macios rochosos ...................................................................................................................... 30

6. Arran jo s geomtri co s e inter sees de d esco nt inu idad es ________________________________ 32


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Captul o 5: ANL ISE REGIONAL DE FRATURAMENTO _______________________________________ 33

1. Tratamen to de dado s est rut urais _____________________________________________________ 34

2. Regio nal izao de d ado s est ru tu rais __________________________________________________ 36

Captul o 6: ANLISE DE ESTAB ILIDADE DE ENCOSTAS _____________________________________ 37

1. Critrio de rup tu ra de Mohr -Cou lom b __________________________________________________ 39

2. Esco rregam ento ao long o de estrutu ras plan ares _______________________________________ 40

3. Deslizamen to em c un ha _____________________________________________________________ 41

4. Tom bam ento de blo co s _____________________________________________________________ 43

5. Anlise de estab ilid ade de mac ios ro ch osos __________________________________________ 44

6. Retro anlise _______________________________________________________________________ 46

7. Ob ras de estab il izao ______________________________________________________________ 477.1. Injees de macios rochosos ______________________________________________________ 477.2. Dreno horizontal profundo _________________________________________________________ 47

7.3. Ancoragens ____________________________________________________________________ 48

Captul o 7: ESTUDO DE CASO NO GRANITO SANTOS, SP ____________________________________ 49

1. Geologi a loc al _____________________________________________________________________ 50

2. Geolog ia d a enco sta do Mor ro Santa Terezinh a _________________________________________ 52

3. Geolo gi a Estru tu ral _________________________________________________________________ 54

4. Anlise de queda de blo co s na enco sta ________________________________________________ 61

Captul o 8: UM MTODO DE ANL ISE DE QUEDA DE BLOCOS EM ENCOSTAS __________________ 63

Captu lo 9: CONCL USES _______________________________________________________________ 65

Refernc ias ___________________________________________________________________________ 67


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Lista de Figuras

FIGURAS

Figura 1. Esquema mostrando a tendncia de um bloco de rocha se movimentar devido inclinao do talude e s componentes da gravidade (Fonte:

http://www.tulane.edu/~sanelson/geol111/masswasting.htm) ................................................ 10Figura 2.Juntas de esfoliao fsica no Yosemite National Park, EUA. As descontinuidades

acompanham aproximadamente a superfcie do terreno, lembrando uma casca de cebola(Fonte: www.google.com) ..................................................................................................... 20

Figura 3.Esquema, em perfil, de juntas de esfoliao (Modif. de Jahns 1943, apud Martel 2006).A linha pontilhada indica a superfcie topogrfica na poca em que se formaram as juntas,que afetam distintos tipos de rocha (regies claras e escuras do desenho) ........................... 21

Figura 4.Definio de orientao espacial em estruturas geolgicas planares (Modif. deMAGALHES e CELLA, 1998).............................................................................................. 24

Figura 5.Aspectos da formao de blocos em funo da persistncia de juntas ......................... 25

Figura 6.Perfis de rugosidade para a determinao de coeficientes de rugosidade(BARTON e CHOUBEY, 1977) ............................................................................................. 28

Figura 7.Tipos de ruptura decorrentes da distribuio espacial das descontinuidades emmacios rochosos (Modif. de HOEK e LONDE, 1974; PITEAU e MARTIN, 1981) .................. 35

Figura 8.Critrio de ruptura de Mohr-Coulomb ........................................................................... 38

Figura 9.Formas de representao de um plano no Diagrama de Schmidt-Lambert. P aprojeo polar do plano, c sua projeo ciclogrfica (ciclograma) e R a projeo da retapendente do mergulho .......................................................................................................... 40

Figura 10.A rea sombreada representa as possveis direes de deslizamento,caractersticas de uma ruptura planar ao longo da vertente representada (Adapt. FIORI eCARMIGNARI, 2009) ............................................................................................................ 42

Figura 11.Um deslizamento em cunha dever ocorrer quando a linha de interseo dos planosA e B for maior que o ngulo de atrito e menor que o mergulho aparente da faceda vertente (Adapt. FIORI e CARMIGNARI, 2009) ................................................................ 43

Figura 12.Interpretao de dois conjuntos de descontinuidades, sendo um com nguloortemente inclinado e mergulhando contra a vertente (plano A) e outro, pouco inclinado emergulhando a favor da vertente com ngulo de mergulho menor que (plano B)(Adapt. FIORI e CARMIGNARI, 2009)................................................................................... 44

Figura 13.Exemplo de formulao do tipo equilbrio-limite para o calculo do FS em uma rupturaplanar de um macio rochoso (Modif. AUGUSTO Fo. e VIRGILI, 1998)................................. 46

Figura 14.Mapa estrutural do Morro Santa Terezinha contendo os sistemas preferenciaispersistentes de descontinuidades e a roscea de fotlineamentos dessa unidade de anlise(SANTORO et. al., 1979) ...................................................................................................... 52

Figura 15.Aspecto mesoscpico do Granito Santos (a); veio pegmattico que corta oGranito Santos (b) ................................................................................................................ 53

Figura 16.Dique de diabsio em corte de estrada: (a) viso geral ; (b) diclasesperpendiculares s paredes .................................................................................................. 53

Figura 17.Diagramas de Schmidt das medidas estruturais de juntas em geral e falhas:(a) concentrao de polos; (b) orientao da vertente e projees polares das retaspendentes de mergulho de cada fratura ................................................................................ 54
http://www.tulane.edu/~sanelson/geol111/masswasting.htmhttp://www.tulane.edu/~sanelson/geol111/masswasting.htm


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Figura 18.Diagramas de Schmidt das medidas estruturais de juntas de esfoliao:(a) concentrao de polos; (b) vertente e projees polares das retas pendentesde mergulho de cada junta de esfoliao .............................................................................. 55

Figura 19.Nuvem de pontos gerada a partir da vista frontal da encosta nordeste do Morro SantaTerezinha ............................................................................................................................. 56

Figura 20.Mapa estrutural do Morro Santa Terezinha (Modif. de BUREAU, 2010). Os sistemasde fraturas identificados so referidos como: principal (A); secundrio (B) e tercirio (C) ...... 56

Figura 21.Diagrama de Schmidt do conjunto de 549 medidas estruturais da encosta doMorro Santa Terezinha, compreendendo juntas em geral, falhas e juntas de esfoliao.

A concentrao dominante de polos corresponde s juntas de esfoliao ............................. 57

Figura 22.Tratamento estatstico realizado no Stereonet: (a) contagem estatstica geral dosdados; (b) tratamento estatstica dos dados de juntas de esfoliao mostrando a atitudepreferencial A:57/47; (c) tratamento estatstico dos dados de fraturas e falhas apresentandoas atitudes preferenciais C:110/87 e D:289/85 (citadas por SANTORO et. al., 1979)e o novo sitema preferencial B:216/64 .................................................................................. 58

Figura 23.Rugosidades tpicas das descontinuidades do macio ............................................... 59

Figura 24.Presena de blocos instveis na vertente devido a juntas de esfoliao (a);

vertente estvel e sem formao de cunhas devido interaes de falhas e fraturas (b)....... 62

Figura 25.Vista geral da exposio a partir da base. A extenso total do corte deaproximadamente 100 m. O tratamento sugerido para a encosta do Morro Santa Terezinhainclui remoo fsica dos blocos de rocha instveis; uso de tirantes nas lajes de rocha e

chumbadores na parede da vertente (Fonte: BUREAU, 2010) ............................................... 63

Lista de Tabelas

TABELAS

Tabela 1:Graus de alterao de rochas (IPT, 1984) ................................................................... 16

Tabela 2:Graus de coerncia (GUIDICINI et al., 1972) ............................................................... 17Tabela 3:Classificao da Persistncia segundo ISRM (1983) ................................................... 25

Tabela 4:Espaamento de descontinuidades (ABGE, 1983) ...................................................... 26

Tabela 5:Graus de fraturamento (IPT, 1984) .............................................................................. 27

Tabela 6:Valores de atrito para rochas intactas, juntas e juntas cisalhadas

(adaptado de HOEK, 1972) ......................................................................................................... 27

Tabela 7:Classificao de blocos unitrios mdios (Modif. Mller 1963, apud IPT, 1980) ............ 32

Tabela 8:Fatores de segurana e respectivas condies de estabilidade do talude

(CARVALHO, 1991) .................................................................................................................... 45

Tabela 9:Dados de fraturas e falhas .......................................................................................... 60Tabela 10:Dados de juntas de esfoliao ("casca de cebola") .................................................... 61


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Captulo 1:

INTRODUO

Taludes ou encostas naturais podem ser definidos como superfcies

inclinadas cujo substrato de natureza terrosa, rochosa ou mista (solos e rochas),

originados por diferentes processos geolgicos e geomorfolgicos. Podem apresentar

modificaes de origem antrpica como cortes, desmatamentos, introduo de cargas

etc. O termo encosta usualmente empregado em estudos de carter regional,

enquanto talude de corte entendido como um talude modificado por escavaes

antrpicas de origens diversas. Talude artificial refere-se ao declive de aterros

construdos a partir de materiais de diferentes granulometrias e origens, como rejeitosindustriais, urbanos e de minerao. Escarpas so trechos de encosta caracterizados

por altas declividades, em que predominam amplamente os fenmenos de queda de

blocos.

Atualmente, investigaes acerca da estabilidade de taludes e encostas

podem ser relacionadas a trs grandes reas de aplicao: construo, manuteno e

recuperao de grandes obras civis (rodovias, ferrovias, barragens etc.); explotao

mineral, planejamento, mitigao e/ou consolidao de ocupaes urbanas em reasde encosta. O vasto campo de pesquisa interdisciplinar relacionado avaliao da

estabilidade de taludes, encostas naturais e escarpas e determinao dos

parmetros que permitam realizar diagnsticos de reas instveis e prever possveis

movimentos tem evoludo cada vez mais com estudos cientficos e tecnolgicos que

envolvem diferentes reas, como Geologia, Geografia, Geomorfologia, Geologia de

Engenharia, Mecnica dos Solos e das Rochas, e reas de aplicao tecnolgica, como

Engenharia Civil e de Minas.

O movimento de encostas e taludes tem causado, nas ultimas dcadas,

muitos acidentes em diversas cidades brasileiras, na maioria das vezes com dezenas

at, excepcionalmente, centenas de vitimas fatais. A anlise e controle da instabilidade

de taludes e encostas vm se desenvolvendo com as grandes obras civis modernas,

juntamente com novas tcnicas de Engenharia e Geologia de Engenharia para


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preveno e conteno; a finalidade desses trabalhos a de que se evitem mais

acidentes ou se minimizem seus efeitos. No Estado de So Paulo, Brollo e Ferreira

(2009) assinalam que escorregamentos de encostas exigem a elaborao de planos

preventivos de defesa civil e mapeamento de reas de risco, porque constituem um dos

principais tipos de fenmenos causadores de acidentes e desastres naturais.

O presente estudo descreve as tcnicas usuais de Geologia Estrutural

para investigao do meio fsico de reas compostas por rochas fraturadas, importantes

para compreenso do fenmeno da queda de blocos em escarpas, encostas naturais e

taludes de corte. A previso dos movimentos no simples:

Dentre os movimentos de massa, a queda/rolamento de blocos o tipo que possuimaior dificuldade na previso do incio do processo, da trajetria e do alcance dos

blocos (RIBEIRO et al., 2009a, 2009b)Para abordar de modo abrangente o conjunto de tcnicas, necessrio

caracterizar brevemente o fenmeno dos escorregamentos e analisar as condicionantes

bsicas do fenmeno da queda de blocos. A abordagem leva em conta o problema da

regionalizao de dados de fraturamento de macios rochosos a partir de observaes

feitas no campo em pontos isolados, tcnica que vem se aprimorando, diante do desafio

de recompor a geometria interna dos macios rochosos. Os resultados pretendidos so

de utilidade prtica no s para alunos de cursos de geologia interessados na rea,

mas tambm para geolgos que procuram avaliar a qualidade e eficincia dos mtodos

que utilizam, e para profissionais de engenharia que trabalham na rea e tm interesse

em aprofundar-se nos estudos de geologia.

Captulo 2:

OBJETIVOS E MTODOS

O objetivo geral deste projeto elaborar uma sntese dos mtodos etcnicas de Geologia Estrutural utilizados no estudo de encostas para preveno e

conteno de queda de blocos. Uma segunda finalidade aplicar o conhecimento das

tcnicas para avaliar trabalho prtico especfico de Geologia Estrutural, que indicou


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medidas para minimizar o risco de escorregamentos e queda de blocos na rea limtrofe

dos municpios de Santos e So Vicente, na Baixada Santista, SP.

1. Objeti vo s especfic os

Um objetivo especfico do projeto sintetizar conhecimentos e mtodosanalticos para avaliao e anlise de risco geolgico envolvido em queda de blocos em

encostas, sob a perspectiva das tcnicas usuais de Geologia Estrutural. Os tpicos

relacionados a esse tema incluem: (a) os fatores que controlam estabilidade de massas

de regolito em encostas, com destaque para o problema da origem e movimentao de

blocos de rocha; (b) as propriedades dos macios rochosos que devem ser levadas em

considerao nos estudos de encostas e levantamentos especificamente voltados para

definir graus de estabilidade de massas rochosas; (c) os procedimentos, limitaes e

premissas da anlise regional de fraturamento em macios rochosos, tcnica que busca

determinar com a maior preciso possvel a distribuio, padres e feies diagnsticas

dos sistemas de juntas e falhas que cortam uma dada regio. Finalmente, a anlise de

risco geolgico requer: (d) a reviso das tcnicas de anlise de estabilidade de

encostas. Esse o roteiro geral da primeira parte do trabalho.

Outro objetivo especfico da pesquisa, que compe a segunda parte do

trabalho, avaliar resultados, obtidos no campo do risco geolgico, na execuo de

levantamentos de dados estruturais com tcnicas de escalada em rapel e imageamento

a laser, em encosta particularmente problemtica do Granito Santos, na regio urbana

do municpio de Santos (SP).

A pesquisa foi essencialmente conduzida com base na literatura e em

recentes dados estruturais coletados em campo por Bureau (2010).

2. Mto do d e tr abalho

Para atender aos objetivos da pesquisa, preciso recuperar daliteratura os fundamentos e tcnicas analticas de Geologia Estrutural, bem como os

mtodos utilizados em campo para avaliao de risco de queda de blocos. Pesquisa

bibliogrfica em livros e compndios muito utilizados nesse campo do conhecimento foi

o ponto de partida dos trabalhos. A recuperao de informaes sobre as tcnicas


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envolveu o levantamento de fontes, cruzamento de referncias obtidas da literatura e

estudo de numerosos artigos tcnico-cientficos em peridicos. Um nmero restrito de

relatrios tcnicos foi igualmente consultado, com a finalidade de dar aderncia do

projeto a situaes e casos reais.

2.1. Caracterizao do objeto de estudo

O objeto de estudo a dinmica de blocos rochosos em encostas

constitui um sistema, no sentido estrito proposto por autores como Christofoletti (1999).

Com efeito, grande parte dos processos geomorfolgicos opera em sistemas

claramente definidos que podem ser isolados para efeito de anlise (STRAHLER,

1952). A primeira etapa da anlise morfolgica de sistemas a definio do sistema a

ser investigado (CHRISTOFOLETTI, 1999); nesta etapa preciso identificar o sistema e

estabelecer seus limites, afim de que seja possvel investigar sua estrutura e seu

comportamento.

As fronteiras do sistema devem distinguir entre os seus elementos componentes e oselementos de outros sistemas, levando-se em conta as caractersticas morfolgicascomo o contexto do aninhamento hierrquico nas grandezas espaciais. Essa tarefaexige o uso de conceitos operacionais (...) (CHRISTOFOLETTI, 1999).

O registro histrico das ocorrncias integra o conjunto de medidas

essenciais para avaliao do potencial de risco de uma dada regio (AMARAL, 2009).

Apesar desse fato, o presente estudo focaliza especificamente a dinmica natural ligada

ao fenmeno da queda de blocos e desplacamento, sem abordar os fatores relativos

ao antrpica, que pode se somar aos condicionantes geolgico-geomorfolgico-

estruturais e determinar incidncia de movimentos de massa catastrficos em encostas.

2.2. Mtodos de estudo estatstico de macios rochosos

O estudo das estruturas disruptivas presentes em corpos rochosos

essencialmente baseado no tratamento estatstico de dados estruturais. Diagramas de

contorno, elaborados com base em populaes representativas, quer de planos, quer

de linhas, so indispensveis para tratar dados em redes estereogrficas do tipo igual-

rea. Tais operaes no podem ser feitas em redes como Wulff, que preserva somente

relaes angulares. Apenas redes que conservam equivalncia de reas, como o


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diagrama de Schmidt-Lambert, permitem estudo estatstico das estruturas medidas

(CARNEIRO et al, 1996).

O termo genrico fratura aqui entendido como o conjunto formado

pelas juntas, falhas, diclases e juntas de esfoliao; essas feies recebem a

denominao descontinuidades, em geotecnia. Em escala mesoscpica, possvel

conhecer diretamente a orientao tridimensional de juntas e falhas a partir da medida

direta da atitude de estruturas planares e lineares de feies isoladas. Especialmente

as juntas, mas tambm as falhas, distribuem-se nos macios rochosos na condio de

sistemas ou famlias que compartilham a mesma orientao espacial, espaamento

regular e, muitas vezes, caractersticas estruturais similares. Para estabelecer as

orientaes das populaes dominantes em um macio rochoso preciso recorrer a

tcnicas estatsticas. Procura-se determinar, mediante emprego das redes de

contagem, concentraes preferenciais de fraturas. O quadro geral, de escala

macroscpica, obtido por meio da correlao e integrao de dados de diversos

afloramentos e exposies. Tal abordagem permite ao gelogo estabelecer a

distribuio geomtrica geral do fraturamento no corpo.

Os fundamentos tericos desse campo de estudos sobre os corpos

geolgicos remontam aos trabalhos pioneiros de Bruno Sander sobre trama de rochas

deformadas (1930, apud TURNER e WEISS, 1963, p. v). Por corpo geolgico entende-

se qualquer volume de rocha selecionado para estudo ou comentrio, sem restries

quanto a tamanho (TURNER e WEISS, 1963, p. 15). Os estudos de Sander

introduziram novos mtodos geomtricos para o que tem evoludo sob a designao

anlise estrutural. Qualquer corpo geolgico, independentemente do tamanho, pode ser

classificado como unidade istropa ou anistropa cujos elementos estruturais internos

comumente possuem configurao regular no espao (TURNER e WEISS, 1963, p. 6);

so estudos que assumem um sentido puramente qualitativo, pois:

Ao aplicar procedimentos geomtricos, um gelogo deve estar sempre alerta de queno est fazendo anlises estatsticas rigorosas. Em lugar disso, constri imagensgeomtricas da configurao interna de domnios especficos dentro de um corpogeolgico e, a partir destes, por extrapolao, esboa concluses gerais sobre aestrutura do corpo rochoso como um todo. No obstante, as tcnicas envolvidas sode natureza estatstica, porque, a partir das pores amostradas da populao, so


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feitas generalizaes sobre as propriedades da populao como um todo(TURNERe WEISS, 1963, p. 153).

2.3. Avaliao de situaes de risco em encostas

A distino entre situao de risco e acidente/desastre natural

essencial para se avaliar a possvel aplicabilidade da pesquisa. O tema assume

interesse cada vez maior, principalmente para as populaes potencialmente

ameaadas, mas tambm para os gestores pblicos e instituies privadas, todos eles

pressionados pelo crescimento populacional e pela contnua expanso das cidades,

que consomem espaos naturais, medida que os transformam, velozmente, em

espaos urbanos.

Situaes de risco so aquelas em que existe uma condio hipottica

de danos a pessoas ou seus bens e servios, provocada ou ameaada por um suposto

processo natural (LLORENTE e LAN, 2009). Por desastre ou catstrofe natural

entende-se a materializao de algum dano significativo derivado da ocorrncia de

determinado processo natural, em um dado local.

O estudo concentra-se na avaliao de risco de queda de blocos, ou

seja, no estabelecimento de critrios geolgico-estruturais para ocupao, preservao

ou at mesmo proteo permanente de reas potencialmente instveis. Como modo de

aplicar os conceitos, analisou-se a sistemtica utilizada em levantamentos de encostaonde pode ocorrer queda de blocos, tendo como exemplo o Granito Santos.

Os resultados obtidos possibilitam discutir as metodologias atualmente

empregadas, buscando classific-las como eficientes ou no. Finalmente, procurou-se

avanar na definio de um mtodo de trabalho para tais investigaes, apoiado nos

fatores inerentes a um projeto de encostas, tais como condicionantes geolgicos,

parmetros considerados e estratgia a ser adotada.

3. Inter ess e prtic o da pesq ui sa

Os estudos geolgicos e estruturais na regio do Morro de Santa

Terezinha merecem destaque devido a diversos episdios de acidentes geolgicos que

provocaram perda de vidas humanas e perdas materiais.


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Em 1 de maro de 1956 , durante um episdio de chuva intensa que

durou cerca de quatros horas, com precipitao de 120 mm, uma srie de

escorregamentos ocorreu no Morro Santa Terezinha, perto da pedreira ento em

atividade. O escorregamento causou grande destruio, resultando na morte de 21

pessoas, mais de quarenta feridos e a destruio de crca de cinquenta casas, sendo

classificado como um escorregamento de rocha (rock slide). Na noite de 24 de maro

de 1956, estendendo-se madrugada do dia seguinte, houve novo caso de chuva

intensa, registrando-se precipitao de 250 mm em perodo de 10 horas, que ocasionou

nova srie de escorregamentos em quase todas as encostas dos morros de Santos e

cidades vizinhas. Nessa ocasio 43 pessoas foram mortas, houve muitos feridos e mais

de 100 casas foram total ou parcialmente destrudas. Nessa noite, ocorreu um

escorregamento no Morro do Marap, que foi um dos mais catastrficos e merecemeno especial devido ao aspecto peculiar da ocorrncia e respectiva formao.

Localizado na pedreira do Morro de Santa Terezinha, a norte do rock slideocorrido 24

dias antes, o escorregamento reincidiu em local onde por eroso havia se formado uma

ravina, local de escoamento de uma pequena corrente de gua. Prossegue o autor:

A meia altura da encosta deste morro e vindo da parte norte do morro do Embar,um pequeno escorregamento, envolvendo cerca de 1.500m3 de detritos, ocorreu edesbloqueou o talvegue. A bacia atrs dessa barragem encheu-se rapidamente comgua da chuva que caa com grande intensidade. Quando essa barragem cedeu devidos guas que se acumulavam, todo o material que havia no local e mais a guaacumulada, desceu pelo talvegue, arrastando em seu caminho ainda, o material erodidona ravina (PICHLER, 1957).

Outros acidentes ocorridos em 1978-1979 na rea de estudo foram

citados por Prandini et al. (1980). Diante desse notvel histrico de acidentes, novos

estudos geolgicos e estruturais na regio do Morro de Santa Terezinha so

importantes para evitar, ou ao menos mitigar, novos casos. Esse o objetivo

perseguido no projeto de instalao de um condomnio no sop da encosta, agora em

fase de execuo (BUREAU, 2010).


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Captulo 3:

ESTABILIDADE DE MASSAS DE REGOLITO EM ENCOSTAS

Nas condies do ambiente superficial, sobretudo em regies tropicais

e subtropicais midas, em que historicamente predominam condies de altas

temperaturas mdias anuais e intensa precipitao na forma de chuvas, os processos

de denudao atuantes sobre macios rochosos promovem aparecimento de espessas

coberturas inconsolidadas. Sob tais condies de clima, a movimentao lenta ou

rpida da cobertura inerente dinmica natural. A resposta das formas de relevo s

aes antrpicas ou naturais, capazes de promover instabilidade, pode ser mais

catastrfica ou de menor impacto a depender dos padres de uso e manejo do solo, e

tambm das caractersticas do meio fsico (CARVALHO e CORRA, 2009).

O regolitoconstitui o manto de decomposio que recobre a superfcie

da Terra, situado acima do substrato rochoso; formado por massas de rochas, solos e,

dependendo da histria geolgica local, material coluvionar e sedimentos recentes.

Reunidos sob a designao de escorregamentos ou movimentos de massa, os

processos muitas vezes apresentam transies graduais entre si, o que dificulta a

classificao. As massas que integram o regolito constituem mistura pouco coesa de

partculas de solos e rochas e passvel de se deslocar em virtude da ao da gravidade.Embora inexista participao direta de agentes de transporte como a gua, gelo ou

vento, sabe-se que a gua exerce papel fundamental no processo (NELSON, 2003).

Este estudo focaliza especificamente o fenmeno de movimentao de

blocos e placas de rocha, cuja origem est ligada a um tipo de resposta do macio

rochoso s condies superficiais, ao longo do tempo. O desplacamento e rolamento de

blocos podem associar-se ao desabamento de grandes massas, devido ao da

gravidade.Para compreender os processos que determinam a tendncia de se

desenvolver, em alguns tipos de macios rochosos, extensas placas ou mataces

chatos formados por rocha pouco decomposta, necessrio levar em conta o

fenmeno da esfoliao, predominante em reas sustentadas por rochas gneas.


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Rochas gneas massivas que possuem pouca ou nenhuma estrutura parecem serparticularmente suscetveis esfoliao. Os granitos exibem o grau mais acentuado deesfoliao, ao passo que rochas gneas de baixo contedo de slica tais como gabro,piroxenito e peridotito geralmente mostram estruturas de esfoliao menosproeminentes que aquelas de alto contedo em slica (LEGRAND, 1949).

Algumas rochas gneas desenvolvem extensos planos subparalelos de

partio, denominados esfoliao, que so aproximadamente paralelos superfcie do

terreno. Os planos de esfoliao so mais ou menos obscuros em rochas metamrficas,

embora possam estar presentes; eles podem ser obliterados ou mascarados por outros

planos estruturais existentes na rocha. Assim, em rochas metamrficas de baixo

mergulho, planos de esfoliao podem coincidir com planos de partio estrutural.

Uma movimentao de blocos de rocha ocorre quando um pedao de

rocha desloca-se sobre uma encosta ngreme e cai at a base, enquanto a queda de

detritos envolve uma mistura de solo, regolito e rochas. O material depositado acumula-

se na base da encosta, na forma de tlus.

Na Figura 1 pode-se ver que quanto maior a inclinao do talude, ser

maior o valor de gt(componente tangencial da gravidade responsvel pelo movimento),

enquanto o valor de gp (componente perpendicular da gravidade que mantm o bloco

parado no talude) ser cada vez menor.

A interferncia humana pode tambm ocasionar, ou ao menos acelerarfenmenos de movimentao de blocos de rocha. Define-se tal movimentao como

uma ao de queda livre (COPONS e TALLADA, 2009), a partir de uma elevao, com

ausncia de superfcie de movimento, exceto em casos de desplacamentos. As causas

da movimentao de blocos podem estar associadas variao trmica do macio

rochoso, perda da sustentao dos blocos por ao erosiva da gua, alvio de tenses,

vibraes e outras (GUIDICINI e NIEBLE, 1984). Embora as quedas de blocos no

sejam comparveis, em relao a impactos econmicos e prejuzos causados, aos

efeitos de outros tipos de movimentos de massa de grandes propores em encostas

de zonas montanhosas, estima-se que o nmero de mortes causados por esse tipo de

desastre em rodovias e ferrovias seja equivalente aos provocados pelas demais formas

de instabilidade de encostas (HOEK, 2007).


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Figura 1. Esquema mostrando a tendncia de um bloco de rocha se movimentar devido inclinao do taludee s componentes da gravidade (Fonte: http://www.tulane.edu/~sanelson/geol111/masswasting.htm)

Os processos de movimentao de blocos de rocha em encostas

consistem em deslocamentos por gravidade, cuja velocidade pode ser extremamente

rpida (KNAPP et al., 1991). Uma classificao bastante utilizada dos processos

proposta por Infanti Jr. e Fornasari Fo. (1998):

- Queda de blocos: materiais rochosos de volume e composio litolgica variadas,

que se destacam de taludes ou encostas ngremes, com movimento caracterizado

como sendo do tipo queda livre;

- Tombamento de blocos: movimento dado pela rotao de blocos rochosos,

condicionados pela presena de estruturas geolgicas no macio, com mergulho

acentuado;- Rolamento de blocos: consiste em movimentos de blocos de rocha ao longo de

superfcies inclinadas. Os blocos geralmente se encontram parcialmente imersos em

matriz terrosa, desprendendo-se dos taludes e encostas por perda de apoio;

- Desplacamento: desprendimento de lascas ou placas de rochas formadas a partir

de estruturas (xistosidade, acamamento etc.) devido a alivio de tenses ou por

variaes trmicas. O desplacamento pode ocorrer em queda livre ou deslizamento

ao longo de uma superfcie inclinada.

1. Fatores c on dic ion antes da movim entao de bloc os de roc ha

Toda movimentao de blocos de rocha tem suas causas ligadas a uma

cadeia de eventos, muitas vezes de carter cclico, que se origina na formao da

rocha, e inclui toda a histria geolgica e geomorfolgica da regio, envolvendo
http://www.tulane.edu/~sanelson/geol111/masswasting.htmhttp://www.tulane.edu/~sanelson/geol111/masswasting.htmhttp://www.tulane.edu/~sanelson/geol111/masswasting.htm


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movimentos tectnicos, eroso, ao antrpica etc. Guidicini e Nieble (1976) utilizam o

termo agentes para discutir os condicionantes que atuam de forma mais direta e

imediata na deflagrao deste processo. Sob estes aspectos, os agentes podem ser

classificados como predisponentesou efetivos.

1.1. Fatores predisponentesA Geologia Estrutural deve ser considerada parte fundamental no estudo de casosisolados e em abordagens regionais sobre o potencial de ocorrncia deescorregamentos numa determinada rea. Como fator predisponente destes processos,exerce enorme influncia sobre outras condionantes controladores de sua deflagrao(perfil de solo, forma das encostas, fluxo dgua subterrnea e superficial,escavabilidade dos materiais superficiais). (PORTO et al., 2005).

Fatores predisponentes (GUIDICINI e NIEBLE, 1976) constituem um

conjunto de condies geolgicas, geomtricas e ambientais sob as quais acontecem

movimentos de massa. As caractersticas intrnsecas do macio representam somente

condies naturais, sem participao, em nenhum momento, da ao antrpica. Pode-

se distinguir os seguintes fatores:

- complexo geolgico: natureza petrogrfica, estado de alterao por intemperismo,

acidentes tectnicos (falhamentos, dobramentos), atitude das camadas (orientao

e mergulho), formas estratigrficas, intensidade de diaclasamento etc;

- complexo morfolgico: inclinao superficial, massa, forma de relevo;

- complexo climtico-hidrolgico: clima, regime de guas metericas e

subterrneas;

- gravidade;

- calor solar;

- tipo de vegetao original.

Os fatores especficos para determinar queda de blocos so: tipos de

rochas e grau de alterao das unidades litolgicas, foliao das rochas (se estiver

presente ou no) e descontinuidades (tais como sistemas de juntas, falhas e fraturas dealvio).

Um padro mais restrito a macios granticos, diretamente ligado a

mecanismos de queda de blocos, o das fraturas sub-horizontais que acompanham a

forma geral das encostas. O papel exercido por esse tipo de juntas fundamental,


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porque elas favorecem o processo. As fraturas recebem a designao de juntas de

desplacamento ou de esfoliao, porque constituem um modo de controle da esfoliao

do corpo rochoso, como no caso do Parque Yosemite, EUA. Fraturas sub-horizontais

permitem percolao de gua e aparecimento de subpresses, alm de favorecer a

acelerao de fenmenos de intemperismo qumico ao longo das superfcies, o

desenvolvimento de razes e a diminuio do grau de fixao das massas rochosas por

elas limitadas.

1.2. Fatores efetivos

Fatores efetivos so aqueles que agem diretamente na dinmica que

desencadeia a queda de blocos, agindo sob inmeras combinaes possveis, incluindo

a ao humana, em funo da participao de cada agente. A atuao dos agentes

efetivos se divide em duas categorias: os agentes efetivos preparatriose efetivos

imediatos.

1.2.1. Fatores efetivos preparatrios

Os fatores efetivos preparatrios podem ser climticos ou antrpicos.

Os fatores efetivos preparatrios climticos abrangem a variao da temperatura, a

eroso pela gua (ou vento), a pluviosidade anterior a um determinado episdio de

chuva etc. No caso de macios rochosos, a eroso pode causar mudanas de

geometria externa, alm de promover acumulaes detrticas por vezes em situaes

instveis, que so os chamados corpos de tlus. Pontos de surgncia de gua

subterrnea podem contribuir para instabilizao do macio, retirando material

incoerente. Os fatores efetivos preparatrios antrpicospodem ser classificados em trs

conjuntos: desmatamento, alteraes na rede de drenagem e uso inadequado da rea.

1.2.2. Fatores efetivos imediatos

Os fatores efetivos imediatos so aqueles que deflagram, ou seja,

provocam diretamente a movimentao de blocos de rocha, atuando nos momentos

finais do processo de instabilizao do macio, seja durante intervalos de tempo da

ordem de segundos, alguns minutos ou poucas horas. O agente de maior importncia

a chuva intensa, mas vibraes provenientes de sismos, terremotos, cortes para obras


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civis ou do desmonte de pedreiras com explosivos podem ser agentes deflagradores de

queda de blocos em macios cujas condies de estabilidade sejam criticas.

As causasde movimentos de massa podem ser separadas em funo

da sua posio em relao ao talude ou encosta considerada (TERZAGHI, 1967),

sendo distinguidos trs categorias:

- causas internas: levam ao colapso sem que se verifique qualquer mudana nas

condies geomtricas do talude e que resultam de uma diminuio da resistncia

interna do material (aumento da presso hidrosttica, diminuio da coeso e

ngulo de atrito interno por processo de alterao);

- causas externas: provocam o aumento das tenses de cisalhamento, sem que haja

diminuio da resistncia do material (aumento do declive do talude por processos

naturais ou artificiais, deposio de material na poro superior do talude, abalos

ssmicos e vibraes);

- causas intermedirias: resultam do efeitos causados por agentes externos no

interior do talude (liquefao espontnea, rebaixamento rpido, eroso

retrogressiva).

Captulo 4:

PROPRIEDADES DOS MACIOS ROCHOSOS

A estabilidade e a deformao de macios rochosos dependem, na

maioria das vezes, da presena de descontinuidades. Segundo Serra e Ojima (1998),

um macio rochoso fraturado geralmente mais heterogneo e anisotrpico do que

outro que apresente menor quantidade de descontinuidades ou planos de fraqueza. As

descontinuidades mais comuns e que ocorrem em todos os macios rochosos so

representadas por juntas, falhas, contatos litolgicos e foliaes metamrficas. Assim,

um macio rochoso natural caracterizado como um agregado de blocos descontnuos,

de formas geomtricas irregulares, muitas vezes alternados com zonas de rochas

intemperizadas e portadoras de distintas propriedades fsicas.

Para realizar anlise das descontinuidades de um macio rochoso

deve-se descrever suas feies estruturais por meio de medidas de orientao,


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apresentadas em diagramas e mapas. Apesar de importantes, esses dados so

insuficientes por si s para definir de maneira clara e objetiva o arranjo dos sistemas de

fraturas de corpos rochosos e sua geometria. Com esse objetivo em mente, o modelo

estrutural deve apresentar os tipos de estruturas e suas sequncias, por meio de

estudos da geometria e cinemtica dos macios (MAGALHES e CELLA, 1998).

A presena de descontinuidades no macio, bem como a alterao das

rochas por processos intempricos so os principais fatores no controle de sua

resistncia mecnica e deformacional. A avaliao das propriedades geotcnicas de um

macio rochoso inclui o conhecimento da composio litolgica, seu estado de

alterao, sua coerncia (tenacidade) e determinao em campo da ocorrncia e

caractersticas das descontinuidades no macio.

1. Compos io li to lg ic a

A composio litolgica se refere ao tipo de rocha presente no macio,

sendo classificada por meio de conceitos da Petrografia. A classificao litolgica, ou

petrogrfica, quando aplicada em Geologia de Engenharia deve se valer dos conceitos

bsicos da Geologia, mas ao mesmo tempo deve ser simples e objetiva, sem a

necessidade de nomenclaturas complexas, que dificultam os trabalhos prticos.

Para facilitar essa classificao a Comisso de Mapeamento deGeologia de Engenharia da International Association for Engineering Geology and

Environment(IAEG, 1981) apresentou classificao baseada em um nmero limitado de

rochas tipo. A classificao litolgica nem sempre discrimina a variao real de uma

rocha em determinado local, valendo-se assim da determinao adicional de variedades

de um mesmo litotipo.

A identificao litolgica importante devido s relaes entre contedo

rochoso e as caractersticas do macio, que condicionam o comportamento quanto aoseu uso em engenharia. Alm disso, permitem avaliar os campos de variao das

propriedades fsicas e mecnicas da rocha, porque determinado tipo de rocha poder

apresentar parmetros mecnicos dentro de determinado campo de valores, diferentes

de outro tipo litolgico. A caracterizao litolgica permite ainda avaliar a possibilidade

de se extrapolar resultados de ensaios pontuais para o macio como um todo.


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2. A l ter ao

Os principais tipos de alterao que podem afetar as rochas so a

alterao primria, que ocorre em ambientes endgenos, sobretudo dependente de

fenmenos magmticos, e a alterao intemprica, que se d em funo da ao de

agentes predominantes nos ambientes exgenos, sob as diferentes condies de

interao do conjunto atmosfera-hidrosfera-biosfera-geosfera. Apesar de algumas

rochas apresentarem o primeiro tipo de alterao, em Geologia de Engenharia somente

o segundo tipo de alterao considerado o mais importante. Essa importncia

atribuda ao fato de os processos intempricos provocarem diminuio da resistncia

mecnica, aumento da deformabilidade e modificao da permoporosidade das rochas.

A alterao, frequentemente, tambm chamada de decomposio, termo que

incorpora o conceito de perda das propriedades geomecnicas dos macios rochosos.

Em regies de clima tropical, como o caso do Brasil, a ao

intemprica predominantemente qumico-biolgica, podendo afetar os macios

rochosos at grandes profundidades. O comportamento de diferentes rochas sob

condies intempricas pode fazer com que os macios possuam maior ou menor

anisotropia, condicionada pela existncia de camadas, nveis, bandas ou setores mais

suscetveis alterao.

A caracterizao do estado de alterao da rocha feita por meio ttil e

visual, baseando-se nas variaes de brilho, cor dos minerais, cor da rocha, da

tenacidade e friabilidade. A Tabela 1 apresenta um exemplo de siglas e denominaes

mais utilizadas (IPT, 1984) na avaliao do estado de alterao das rochas, e critrios

adotados para definio dos graus da intensidade dessa alterao.


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cristalizao/consolidao de magmas, quando esforos causados por contrao do

corpo de rocha controlam o aparecimento de descontinuidades. Falhas e juntas so

descontinuidades classificadas como estruturas secundrias; diferem entre si em

funo da presena ou ausncia de deslocamentos relativos dos blocos separados

pelos planos. Juntas so fraturas de origem geolgica ao longo das quais no ocorreu

qualquer deslocamento perceptvel (RAMSAY e HUBER, 1987). A importncia das

descontinuidades depende das orientaes em relao ao talude e do seu arranjo no

macio, da resistncia ao movimento ao longo da superfcie, da persistncia, do

espaamento, da presena de material decomposto ao longo dos planos ou existncia

de eventual preenchimento das fraturas, bem como da facilidade com que a gua pode

percolar ou se acumular ao longo das mesmas.

Tabela 2: Graus de coerncia (GUIDICINI et al., 1972)SIGLAS DENOMINAES CARACTERSTICAS DA ROCHA

C1 Rocha coerenteQuebra com dificuldade ao golpe do martelo, produzindofragmentos de bordas cortantes. Superfcie dificilmenteriscvel por lmina de ao. Somente escavvel a fogo.

C2 Rocha medianamente coerenteQuebra com dificuldade ao golpe do martelo. Superfcieriscvel com lmina de ao. Escavvel a fogo.

C3 Rocha pouco coerenteQuebra com facilidade ao golpe do martelo, produzindofragmentos que podem ser partidos manualmente. Superfciefacilmente riscvel com lmina de ao.

C4 Rocha incoerenteQuebra com a presso dos dedos, desagregando-se. Podeser cortada com lmina de ao. Frivel e escavavel comlmina.

Embora sejam descontinuidades tanto as juntas, como as falhas,

diclases ou as zonas de cisalhamento rptil, os termos fratura e junta so, muitas

vezes, empregados de forma genrica. Para Hasui e Mioto (1992), juntas (ou diclases)

so rupturas das rochas com caractersticas fsicas e mecnicas similares, que ocorrem

em arranjo paralelo ou subparalelo, compondo famlias. Frequentemente, as juntas

podem se agrupar em duas ou mais famlias, constituindo um sistema. Essas famliaspodem apresentar caractersticas diferentes uma das outras devido sua origem

mecnica ou histria geolgica diferentes.

Descontinuidades ao longo das quais houve movimentao relativa de

blocos so as falhas, parclases ou zonas de cisalhamento, rptil ou dctil. Em muitos


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casos, o atrito de um bloco contra o outro impe fragmentao s rochas. A espessura

de fragmentao das rochas pode se limitar a uma pequena extenso ou pode alcanar

centenas de metros, neste caso sendo denominada zona de falha. As falhas e zonas de

falha podem ser definidas por um ou mais planos, estrias de atrito (slikensides) e por

produtos da fragmentao e cominuio de rochas, que constituem as sries de rochas

cataclsticas ou, quando as deformaes se do sob condies dcteis, as sries de

rochas milonticas.

4.1. Planos de acamamento

Rochas sedimentares apresentam planos de acamamento, ou

estratificao reliquiar, formados a partir da deposio de sedimentos em camadas, que

so diferentes planos de separao e que muitas vezes apresentam propriedades

fsicas distintas entre si. A exceo so algumas feies sedimentares como a

estratificao cruzada ou estruturas internas de deformao atectnica, como

deslizamento subaquoso ou at mesmo escorregamentos ps-deposicionais. Nas

rochas metamrficas paraderivadas comum a preservao de planos de estratificao

reliquiar, que se apresentam em geral subparalelos e concordantes entre si;

apresentam grande persistncia lateral e estendem-se por grandes reas. As

caractersticas e a inclinao das camadas, mesmo quando se trata de pacotes

metassedimentares, so importantes no estudo de estabilidade de macios rochosos.

4.2. Planos de juntas

Planos de juntas so encontrados em praticamente todos os tipos de

rocha. So estruturas planares formadas pela atuao ou relaxamento de tenses, ao

longo das quais quase no h movimentao. Comumente ocorrem em famlias e so

de grande importncia na estabilidade de taludes. Superfcies lisas, contnuas e com

orientao favorvel podem constituir perigosos planos de movimentao para obras de

engenharia, assim como podem influenciar grandemente as vertentes naturais, taludes

de estradas etc. Famlias de juntas podem ser paralelas ou subparalelas a falhamentos,

uma vez que ambos os tipos de estruturas apresentam relaes genticas.


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4.2.1. Juntas de Esfoliao

Juntas de esfoliao ou juntas de alvio de carga so descontinuidades

extensas, no necessariamente limitadas a superfcies planas (BAHAT et al. 1999), pois

em muitos casos formam surperfcies curvas, subparalelas superfcie do terreno;

promovem separao de placas de rocha, em geral subparalelas umas s outras (Fig.

2). Sua origem permanece mal-esclarecida, a despeito do fato de as feies serem

conhecidas h mais de dois sculos(MARTEL, 2006); a maior parte da literatura sobre

juntas concentra-se em seu significado tectnico, e quando menciona as juntas de

esfoliao o faz com o intuito de deix-las fora de considerao (HARLAND, 1957). As

juntas de esfoliao normalmente concentram-se prximo superfcie, tornando-se

mais espaadas com a profundidade, podendo desaparecer a algumas dezenas de

metros de profundidade. O processo resulta na subdiviso da rocha em placas, um fatorespecialmente importante no controle da ocorrncia de gua subterrnea em reas

granticas (LEGRAND, 1949).

Bradley (1962) prope classific-las com base na origem desse tipo de

juntas: (a) a esfoliao termal resulta do aquecimento da rocha a altas temperaturas; (b)

a esfoliao qumica ocorre quando mudanas na composio qumica global da rocha

induzem aumento de volume; (c) a esfoliao fsica, ou sheeting, comumente

observada na forma de superfcies convexas em rochas cristalinas massivas, que soaqui denominadas simplesmente juntas de esfoliao. So causadas pela liberao de

carga, quando a eroso expe rochas que estiveram enterradas em grandes

profundidades. Juntas de esfoliao so mais bem desenvolvidas em reas onde

ocorreu diminuio de presso confinante sob elevada taxa de compresso (P),paralela

superfcie (MARTEL, 2006). Desse modo, as juntas de esfoliao resultam da

interao entre as tenses internas da Terra com a massa de rochas e a topografia.

Fraturas abertas por esfoliao formam superfcies subparalelas superfcie do terreno, delimitando lajes concntricas de rocha que lembram as cascas

de uma cebola, como pode ser visto no Parque Nacional de Yosemite, nos EUA (Fig. 2).

Essas grandes fraturas acham-se presentes em formaes rochosas de todo o mundo;

possuem dimenses da ordem de centenas de metros e exercem grande influncia


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sobre o fluxo de guas subterrneas. Embora sejam formadas em resposta remoo

de carga, as fraturas no se abrem pelo simples alvio da tenso de compresso.

Fluidos de alta presso, efeitos termais, heterogeneidade da rocha e

intemperismo tambm so rejeitadas como as principais causas desses tipos de

fraturas. Esforos de trao perpendiculares superfcie so necessrios para que

grandes fraturas de esfoliao se abram, o que tem sido explicado pela incidncia de

tenses compressivas paralelas superfcie do terreno. Tcnicas numricas e

analticas para corpos elsticos bidimensionais mostram que, em zonas sujeitas a forte

tenso compressiva paralela superfcie, desenvolvem-se tenses localizadas de

trao, perpendiculares superfcie do terreno (Fig. 3).

Figura 2. Juntas de esfoliao fsica no Yosemite National Park, EUA. As descontinuidades acompanhamaproximadamente a superfcie do terreno, lembrando uma casca de cebola (Fonte: www.google.com)


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Figura 3. Esquema, em perfil, de juntas de esfoliao (Modif. de Jahns 1943, apud Martel 2006). A linhapontilhada indica a superfcie topogrfica na poca em que se formaram as juntas, que afetam distintos tipos

de rocha (regies claras e escuras do desenho)

Reconhecer a presena de juntas de esfoliao de extrema

importncia em Geologia de Engenharia, principalmente devido sua influncia na

estabilidade de taludes. Juntas de esfoliao que seguem a topografia de paredes

inclinadas de vales, encostas de morros rochosos e falsias podem criar blocos derochas propensos a escorregamento. O deslizamento ao longo de planos de esfoliao

comum se o mergulho da junta exceder o ngulo de atrito da mesma, especialmente

quando o sop do talude estiver enfraquecido (naturalmente ou por ao antrpica).

4.3. Planos de falha

Falhas ocorrem em menor freqncia do que juntas, e afetam todos os

tipos de rocha. Os planos de falha caracterizam-se por separar blocos que sofreram

deslocamentos, de pequeno porte ou at mesmo com distncias considerveis. Anomenclatura de falhas abrange termos que guardam um sentido histrico, formados

desde a prtica de antigos mineiros. A classificao mais usual baseia-se na

determinao do movimento relativo de blocos; porm, para evitar ambiguidade,

comum o uso de classificao de natureza gentica. Reconhecem-se assim as falhas

de gravidade (ou normais), de empurro (ou inversas) e transcorrentes (ou

direcionais). Falhamentos originam, na maioria das vezes, planos de fraqueza

contnuos e persistentes. Muitas vezes as zonas de falha podem ser caracterizadas por

uma srie de superfcies de deslocamento, dispostas em faixa de material cominudo e

frequentemente alterado, que compe as rochas das sries milonticas. Em certos

casos, dobras de arrasto (ou seja, planos de acamamento dobrados e adjacentes s

falhas) podem provocar deslizamentos ao longo dos planos de acamamento, uma vez


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que essas superfcies de fraqueza podem induzir ou desencadear o movimento em

encostas.

4.4. Foliao metamrfica

A foliao metamrfica restrita a rochas que sofreram algum tipo demetamorfismo. A estrutura caracteriza-se pela propriedade de dividir e separar a rocha

em fatias ou lminas, paralelas a subparalelas, sendo feio tpica de xistos, filitos e

gnaisses. Dependendo do grau metamrfico e dos sucessivos estgios de dobramento

e redobramento aos quais a rocha foi submetida, podem ser encontradas variaes

desse tipo de estrutura. Dessa forma, a xistosidade, a clivagem ardosiana e a clivagem

de crenulao representam planos de fcil separao, enquanto a estrutura gnissica e

o bandamento metamrfico no so considerados bons planos de partio, ainda mais

quando a rocha ainda pouco intemperizada.

Planos de foliao tambm podem ser desenvolvidos ao longo de

grandes falhas ou zonas de cisalhamento. As descontinuidades resultantes podem ser

lisas e contnuas, e normalmente representam os elementos tectnicos mais

importantes em estudos de estabilidade.

4.5. Discordncias ou inconformidades

No processo de sedimentao, as superfcies de discordncia e as

inconformidades representam hiatos de tempo. So quebras com significado estrutural,

porque alguma eroso ou inclinao das camadas subjacentes ocorreu antes de outro

material ser depositado sobre elas. Discordncias normalmente se distribuem por

grandes reas e apresentam superfcie irregular, com mudanas bruscas de inclinao.

Superfcies de discordncias marcam mudanas nas propriedades geotcnicas das

rochas, principalmente se uma antiga superfcie de alterao ficar preservada, com a

presena de paleossolo, constituindo assim uma zona de fraqueza.

4.6. Bordas de intruses gneas

Bordas de intruses gneas podem cortar o acamamento quando

intrudidas em sequncias sedimentares, como por exemplo, em diques e batlitos, ou

serem encontradas paralelamente ou subparalelamente ao acamamento, como no caso


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de sills ou soleiras. Geralmente, junto a essas margens, as rochas encaixantes so

afetadas pelo calor e por conseqncia podem ter alteradas suas propriedades de

resistncia mecnica e propenso ao intemperismo. A percolao de gua superficial ou

de solues hidrotermais podem levar a alterao das rochas, principalmente ao longo

de planos de fraqueza, aumentando assim a instabilidade do macio.

4.7. Planos de cisalhamento e fendas de trao

Planos de cisalhamento so resultados de movimentos, sejam recentes

ou antigos, das rochas e podem afetar a estabilidade de taludes, especialmente se

foram afetados ou sobrecarregados por cortes de estradas ou atividades de minerao.

Fendas de trao so feies recentes nos macios e podem ser encontradas,

geralmente, nas partes superiores dos taludes, indicando precariedade na estabilidade

do macio.

5. Parm etro s de carac teri zao de desco nt in ui dad es

As estruturas dos macios que mais interessam investigao aplicada

a queda de blocos so as descontinuidades, cujas propriedades mais importantes so:

orientao espacial; persistncia ou continuidade da estrutura; espaamento;

rugosidade; abertura e preenchimento e por fim a possibilidade de haver percolao de

gua atravs das descontinuidades. A resistncia de um macio rochoso dependentede um ou mais desses fatores.

Em sua maioria, as propriedades das descontinuidades apresentam

origem geomtrica e expressam-se com grande variao espacial, mesmo em um nico

macio rochoso. Diversos tipos de estudos estatsticos de distribuio podem ser

utilizados para descrever a variao das propriedades, uma vez que alguns tipos de

comportamento repetem-se com significativa constncia, como por exemplo, o

espaamento entre as descontinuidades. A seguir so descritos os principaisparmetros para caracterizao de descontinuidades com enfoque na geologia e na

geomecnica.


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5.1. Orientao espacial

As descontinuidades presentes nos corpos rochosos, em particular

juntas e falhas, distribuem-se espacialmente segundo orientaes preferenciais,

agrupando-se em juntas ou famlias. A orientao preferencial uma consequncia das

tenses geolgicas atuantes durante a poca de formao das estruturas. Dependendo

da histria geolgica da regio, pode no haver qualquer relao entre a orientao

original das tenses com as famlias de descontinuidades do macio.

A orientao espacial de cada descontinuidade expressa em termos

de sua direo (definida pelo ngulo que a interseo do plano da descontinuidade,

com o plano horizontal, faz com a direo norte) e pelo ngulo de mergulho(ngulo de

inclinao do plano com o plano horizontal, sendo a reta do mergulho a reta de mxima

inclinao no plano e perpendicular direo), conforme apresentado na Figura 4.

Figura 4. Definio de orientao espacial em estruturas geolgicas planares (Modif. de MAGALHES eCELLA, 1998)

5.2. Persistncia

Persistncia ou continuidade de uma fratura o parmetro ligado ao

tamanho e forma geomtrica da estrutura. Tanto a forma, quanto as dimenses de

uma fratura podem ser controladas por caractersticas geomtricas do macio rochoso.

A persistncia pode ser classificada de acordo com a Tabela 3.

Segundo Magalhes e Cella (1998), a persistncia de uma fratura

condicionada, tambm, pela sua ordem de aparecimento em uma sequncia de eventos


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de fraturamento. Juntas recentes sempre tm a tendncia de se originar a partir de uma

superfcie mais antiga ou de se interromper nelas, podendo depender do tipo de rocha,

presena de falhas ou de outras juntas. Por outro lado, fraturas de cisalhamento

conjugadas podem se interceptar mutuamente, sem predominar ou interromper

localmente uma ou outra.

Tabela 3: Classificao da Persistncia segundo ISRM (1983)TERMO PERSISTNCIA (m)

Persistncia muito pequena Menor que 1

Persistncia pequena de 1 a 3

Persistncia mdia de 3 a 10

Persistncia grande de 10 a 20

Persistncia muito grande maior que 20

A alta ou baixa de persistncia das juntas nos macios rochososdeterminam seu padro de compartimentao. A persistncia de dois sistemas de

descontinuidades ortogonais entre si no suficiente para a formao de um bloco

rochoso, enquanto dois sistemas oblquos entre si apresentam maior probabilidade de

formar blocos. Em geral, so necessrias pelo menos trs famlias sistemticas de

juntas, razoavelmente persistentes, para a formao de blocos rochosos bem definidos.

A Figura 5 ilustra os aspectos de formao de blocos em funo da persistncia das

descontinuidades.

A orientao espacial, o espaamento das descontinuidades e a

persistncia so os principais parmetros que definiro o formato do bloco tpico em

cada macio rochoso, enquanto a existncia de conexes entre as descontinuidades

pode favorecer o aumento da percolao de gua no macio.

Figura 5. Aspectos da formao de blocos em funo da persistncia de juntas


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5.3. Espaamento

Um dos parmetros mais importantes dentre os que influenciam o

comportamento geomecnico e geohidrulico dos macios rochosos, o espaamento,

ou frequncia, procura exprimir a quantidade relativa de descontinuidades por unidade

de medida, seja em comprimento, rea ou volume. Quanto menor for o espaamento

entre as descontinuidades de um macio, maiores sero as deformaes e a

permeabilidade. O espaamento determinado em termos da distncia mdia

perpendicular entre duas descontinuidades pertencentes mesma famlia, sendo as

distncias tomadas geralmente ao longo de linhas de varredura, como por exemplo,

uma sondagem ou uma linha de levantamento sistemtico de descontinuidades em

afloramentos (BROWN, 1981). O espaamento pode ser expresso por intervalos de

variao numrica. A Tabela 4 contm critrios muito usuais, mas no nicos.Tabela 4: Espaamento de descontinuidades (ABGE, 1983)

SIGLA ESPAAMENTO (cm) DENOMINAO

E1 > 200 Muito afastadas

E2 60 a 200 Afastadas

E3 20 a 60 Medianamente afastadas

E4 6 a 20 Prximas

E5 < 6 Muito prximas

A partir do espaamento, pode-se determinar um segundo parmetro

dependente denominado freqncia da descontinuidade ou, genericamente, grau de

fraturamento do macio (MLLER, 1963, apud IPT, 1980), uma vez que expressa a

quantidade de feies por metro linear de macio e equivale ao inverso da medida dos

espaamentos, incluindo todos os sistemas presentes. O fraturamento pode ser

expresso por graus de intensidade, ao se adotar intervalos de frequncia de fraturas,

conforme ilustra a Tabela 5, que mostra um critrio muito utilizado no Brasil para

descrio de fraturamento. Assim como o espaamento, podem ser adotados outros

intervalos de medida.

5.4. Rugosidade

A rugosidade corresponde a pequenas variaes nas superfcies das

descontinuidades, que influenciam especialmente a resistncia ao cisalhamento,

principalmente no caso de descontinuidades no-preenchidas, conferindo assim um


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incremento ao ngulo de atrito interno. A Tabela 6 apresenta exemplos de ngulos de

atrito para alguns tipos de rochas, a partir dos quais se verifica a ruptura. Alm dos

valores de ngulo de atrito serem diferentes para cada tipo de rocha, observa-se que os

mesmos podem variar de acordo com a situao analisada: rocha intacta, zona de

juntas e zonas cisalhadas (ngulo de atrito residual).

Tabela 5. Graus de fraturamento (IPT, 1984)SIGLAS Fraturas/m Denominaes do macio

F1 < 1 Ocasionalmente fraturado

F2 1 a 5 Pouco fraturado

F3 6 a 10 Medianamente fraturado

F4 11 a 20 Muito fraturado

F5 > 20 Extremamente fraturado

Tabela 6. Valores de atrito para rochas intactas, juntas e juntas cisalhadas (adaptado de HOEK, 1972)

Tipo de Rochangulo de Atrito interno (graus)

Intacta Junta Residual

Andesito 45 31-35 28-30

Basalto 48-50 47 -

Gesso - 35-41 -

Diorito 53-55 - -

Granito 50-64 - 31-33

Grauvaca 45-50 - -

Calcrio 30-60 - 33-37

Monzonito 48-65 - 28-32

Prfiro - 40 30-34

Quartzito 64 44 26-34

Arenito 45-50 27-38 25-34

Xisto 26-70 - -

Folhelho 45-64 37 27-32

Siltito 50 43 -

Ardsia 45-60 - 24-34

As irregularidades no plano de uma descontinuidade podem se

manifestar na escala de alguns metros, sendo caracterizadas ento como ondulaes,

ou em dimenses milimtricas a centimtricas, quando recebem o nome de rugosidade

ou aspereza. O meio mais prtico de quantificar o coeficiente de rugosidade da junta

(JRC) identificar seu perfil geomtrico, enquadrando-o nas opes apresentadas na

Figura 6.


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Figura 6. Perfis de rugosidade para a determinao de coeficientes de rugosidade(BARTON e CHOUBEY, 1977)

5.5. Abertura e preenchimento

A abertura das descontinuidades importante no estudo de percolao

de gua no interior dos macios rochosos; caracteriza-se como o espao, vazio ou


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preenchido por gua e/ou outros materiais, que separa as paredes da descontinuidade.

As descontinuidades podem ser classificadas como fechadas, abertas ou preenchidas,

mas nem sempre possvel realizar, com preciso, uma observao direta. Ensaios de

permeabilidade constituem tcnica eficiente para se avaliar o grau de abertura (ISRM,

1983, p. 81). A abertura de uma junta no necessariamente est relacionada com sua

abertura original, uma vez que esta pode ter sido modificada posteriormente

formao, como ocorre no processo de eroso e/ou soerguimento de macios.

O preenchimento importante porque, dependendo da espessura, pode

controlar ou modificar a resistncia ao cisalhamento e a percolao de gua nas

descontinuidades. Se as paredes opostas da descontinuidade no se tocam e o

preenchimento ocupa todo o espao vazio entre elas, a resistncia, a deformabilidade e

a permeabilidade do material que preenche a fratura condicionam o comportamento do

macio rochoso em geral.

Em regies tropicais, como no Brasil, uma fonte importante dos

preenchimentos das descontinuidades consiste na decomposio intemprica da

prpria rocha vizinha fratura, formando padres geomtricos intrincados complexos; a

complexidade depender dos arranjos espaciais da trama de juntas e do grau de

intemperismo das superfcies postas em contato pelas juntas.

5.6. Percolao de gua nas descontinuidades

Em macios rochosos em que a porosidade essencialmente

dependente de fraturas, as descontinuidades desempenham papel de grande

importncia no escoamento. Por esse motivo o fluxo que percola no macio rochoso

est ligado s descontinuidades presentes. muito importante levar em conta os

diversos tipos litolgicos, pois as descontinuidades esto ligadas gnese e aos

esforos a que estas foram submetidas durante sua formao ou mesmo em eventos

posteriores. O conhecimento das propriedades dos macios e, principalmente, de suas

descontinuidades, extremamente importante para o estudo de percolao de gua

nos meios fraturados. Os principais parmetros que influenciam o escoamento so:

- orientao espacial das famlias de descontinuidades (atitudes);

- abertura das descontinuidades;


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- espaamento das descontinuidades;

- rugosidade absoluta das paredes.

Dentro dos parmetros mencionados acima, a abertura e a rugosidade

so considerados os de maior importncia no estudo de escoamento em meios

fraturados. O fluxo dentro dessas descontinuidades ser mais bem descrito a seguir.

5.6.1. Fluxo em macios rochosos

Macios rochosos so cortados por famlias de descontinuidades, cada

uma com sua atitude, distribuio espacial e abertura, dessa forma, no conveniente

tratar as fraturas presentes no macio de forma individual, a no ser em situaes

demasiadamente especficas, e de grande detalhe, nas quais uma determinada feio

crtica possa ser decisiva para a estabilidade de uma poro restrita de uma encosta.

Para se determinar os parmetros hidrulicos dos macios so utilizados basicamente

dois mtodos: amostragens de fraturas e ensaios hidrulicos de campo.

O primeiro mtodo baseado na obteno de informaes a respeito

dos sistemas de fraturas do macio (nmero de famlias, orientao, abertura,

espaamento etc.), a partir dos quais, por determinao analtica, obtido um tensor

de permeabilidade, ou seja, a determinao no espao dos mdulos e direes

principais. O principal problema do mtodo mencionado acima a prpria obteno de

medidas representativas do sistema de fraturamento.

O mtodo de ensaios hidrulicos em campo baseia-se em resultados de

ensaios de bombeamento ou injeo dgua, nos quais os resultados do ensaio

integram as influncias individuais dos vrios parmetros presentes no sistema de

fraturas. A maior dificuldade associada a esse mtodo a determinao de um volume

de ensaio que seja representativo do macio rochoso. Atualmente, o mtodo que

parece ser mais promissor, e que apresenta melhores resultados, consiste na injeo

ou bombeamento de gua em um trecho de um furo e observao dos furos vizinhos.

Para execuo do ensaio no necessrio conhecer as direes principais do

fraturamento; do mesmo modo, os furos de ensaio podem ser executados em qualquer

direo e os volumes utilizados no ensaio podem ser controlados pela escolha do

espaamento entre os furos de injeo e os de observao. O mtodo tambm capaz


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de detectar a presena, nas proximidades da regio de ensaio, de uma feio muito

impermevel ou muito permevel, no interceptadas a princpio pelos furos de ensaio

(QUADROS, 1992).

Em casos mais simples, e para avaliaes menos precisas da

permeabilidade nos macios rochosos, pode-se utilizar a seguinte equao:

KM=l

eKf + Kr (1)

Sendo:

KM= permeabilidade do macio rochoso;

e = abertura das descontinuidades;

l = espaamento entre as descontinuidades;

Kf= permeabilidade das fraturas

Kr= permeabilidade da matriz rochosa.

Uma vez que a permeabilidade da matriz rochosa muito baixa, esta

pode ser desprezada e, levando-se em conta as equaes propostas por Poiseuille

para fluxo entre duas placas paralelas, a equao anterior pode ser reescrita da

seguinte maneira:

KM= 12vlg.e (2)

Sendo:

KM= permeabilidade do macio rochoso;

g = acelerao da gravidade;

e = abertura das descontinuidades;

v = viscosidade dinmica da gua;

l = espaamento entre as descontinuidades.

Na prtica, a determinao da abertura das fraturas de um macio

rochoso extremamente difcil. Neste caso, pode ser usado o conceito de

transmissividade (T = K.b), determinada por meio de ensaios de bombeamento in situ,

que tem a vantagem de eliminar a determinao imprecisa tanto de (e) quanto de (K f).

Admite-se assim que a espessura saturada do meio (b) corresponde abertura


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equivalente das fraturas. Em vrios casos prticos, a permeabilidade dos macios

estimada a partir de ensaios pontuais de permeabilidade (perda dgua sob presso,

infiltrao, etc.) obtendo-se assim valores de condutividade eltrica equivalente.

6. A rran jo s geomtri co s e int ersees de desc onti nu id adesA interseo e a orientao espacial de diferentes sistemas de

descontinuidades, principalmente juntas, determinam a formao de blocos rochosos,

sendo esta a estrutura elementar dos macios rochosos e, potencialmente, da queda de

blocos. A orientao dos sistemas de descontinuidades em relao geometria da

superfcie de corte de um talude, por exemplo, pode indicar se os blocos so instveis

ou no. A presena de estruturas penetrativas, ou seja, estruturas que se repetem de

maneira persistente no interior do macio, como a estratificao reliquiar ou foliaes

metamrficas, pode servir como referncia para determinao da orientao de outras

descontinuidades planares.

A forma resultante da interseo dos sistemas de fraturas presentes em

um macio rochoso, no espao tridimensional define, segundo Ruhland (1973), o bloco

unitrio, ou bloco elementar. O arranjo dependente da frequncia das fraturas e sua

posio espacial. Mller (1963, apud IPT, 1980) classifica os blocos unitrios mdios

dos macios com base na relao entre os espaamentos mdios dos sistemas (d) e o

maior valor de espaamento observado (dmax).

Tabela 7. Classificao de blocos unitrios mdios (Modif. Mller 1963, apud IPT, 1980)

Forma do blocounitrio d (cm)

d1= d2 d3 d1= d2>> d3

d1/ d2; d2/ d3 < 1 : 5 1 : 2 a 1 : 5 ~ 1 : 1 2 : 1 a 5 : 1 > 5 : 1

dmax> 100Grandecoluna

Grandeprisma

alongado

Grandecubo

Grandeprisma

achatado

Grandeplaca

100 > dmax> 10 MdiacolunaMdioprisma

alongadoMdio cubo Mdioprisma

achatadoMdia placa

dmax< 10Pequenacoluna

Pequenoprisma

alongado

Pequenocubo

Pequenoprisma

achatado

Pequenaplaca


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O volume do bloco unitrio mdio dado pela multiplicao dos trs

parmetros (Mller 1963, apud IPT, 1980):

V = d1. d2. d3 (3)

Esse tipo de anlise constitui um modo quantitativo de correlacionar asfraturas e seu arranjo por unidade de volume, condicionados pelos demais fatores que

interferem na frequncia e espaamento das fraturas, como o tipo litolgico, a presena

de outras estruturas como estratificao, foliaes etc.

Captulo 5:

ANLISE REGIONAL DE FRATURAMENTO

O problema da regionalizao de dados de juntas a partir de dados

estruturais tem motivado muitas investigaes terico-prticas e de campo que buscam

estabelecer abordagens eficientes para se interpretar a trama interna de um macio

rochoso, a partir da coleta de dados pontuais. O problema de se definir, em um dado

local, padres, caracteres distintivos das famlias de juntas presentes e homogeneidade

do macio rochoso no simples (IPT, 1980), nem se pode afirmar que esteja resolvido

de maneira inequvoca, apesar do evidente interesse prtico dessa linha de estudos,

que permitiria aes eficazes de planejamento de cortes, fundaes, tneis,

escavaes em geral e at mesmo implantao de aterros em encostas dominadas por

rochas fraturadas. A primeira dificuldade resulta do problema, bem conhecido, imposto

pela qualidade dos afloramentos.

Dentre os parmetros de caracterizao de descontinuidades descritos

no captulo anterior e mencionados acima, frequente, em estudos regionais de

fraturamento, que o gelogo concentre sua ateno na coleta de dados no parmetro

que parece ser mais importante: a orientao dos planos de juntas (RAMSAY e HUBER,

1987), mas preciso ter em mente de que esta constitui somente o primeiro passo da

investigao, uma vez que as demais propriedades das fraturas pode interferir

decisivamente no comportamento mecnico do macio.


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1. Tratamento de dado s estrutu rais

Os dados estruturais requeridos na anlise de estabilidade de macios

rochosos esto ligados a estruturas planares como falhas, fraturas, acamamento,

xistosidade etc. e dados lineares, como linhas de interseo de planos, estrias de atrito

em falhas, eixos de dobras, dentre outros. Para representao e tratamento desses

dados utiliza-se a projeo estereogrfica, que permite representar as orientaes

espaciais dos dados estruturais e facilita a visualizao tridimensional. Possibilita,

ainda, realizar diversas operaes, importantes no estudo de estabilidade de taludes.

Deve-se ter em mente que a projeo estereogrfica utilizada para a

projeo de estruturas planares ou lineares no estudo de vertentes e taludes deve ser o

Diagrama de Igual rea, tambm denominado de Rede de Schmidt-Lambert, ou

simplesmente rede de Schmidt, por permitir um tratamento estatstico da distribuio de

dados. Um erro muito comum realizado por estudantes e at mesmo por profissionais

da rea de geologia de engenharia no estudo estatstico de vertentes e taludes consiste

na utilizao da projeo estereogrfica de igual ngulo, tambm denominado

Diagrama de Wulff. Dados de polos, quando lanados nesse diagrama no sofrem

alterao quanto orientao geogrfica, porm a disposio dos dados estruturais

sofre disperso junto s bordas do diagrama e concentrao na parte central, o que

pode levar a interpretaes equivocadas.

Existem trs maneiras distintas de se representar os dados planares no

Diagrama de Igual rea. Um plano pode ser representado por sua projeo ciclogrfica,

que consiste em um crculo mximo (linha c) (Fig. 7). Um plano tambm pode ser

representado por apenas um ponto no diagrama de Schmidt-Lambert, sendo esta a sua

projeo polar, bastante til para quando se dispuser de grande nmero de dados. Para

representao desse ponto, tambm chamado de polo (ponto P na Figura 7), basta

contar 90 graus a partir do ciclograma do plano, passando pelo centro do diagrama.Outra forma de representao de um plano pelo rumo de mergulho. O rumo de

mergulho (ponto R na Fig. 7) a linha de mxima inclinao do plano e perpendicular

sua direo. Essa forma bastante adequada para estudos de estabilidade de taludes,

pela vantagem de permitir visualizao imediata da direo e do sentido de

movimentao ao longo do plano potencial de escorregamento.

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