7/28/2019 ESTADO DE TENSES in situ

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ESTADO DE TENSES EMMACIOS ROCHOSOS

Sandr Cyrre LimaSandr Cyrre Lima Eng CivilEng Civil

PPGEMPPGEM -- UFRGSUFRGS

Objetivos :

Conceito de Tenso;

Tipos de tenses atuantes em maciosrochosos;

Importncia da determinao do estado detenses;

Tcnicas para determinao do estado detenses.

O que tenso ?

Quantidade tensorial

Necessita a determinao de seisvalores independentes.

Trs componentes de tensonormal (), atuandoperpendicularmente a superfcie

Seis componentes de tenso decisalhamento () atuando ao longodas faces deste elemento.

zzzyzx

yzyyyx

xzxyxx

3

1

Tipos de tenses em maciosTipos de tenses em maciosrochososrochosos

Variao de

temperatura

Tenses em macios rochososTenses em macios rochosos

Tenses induzidasTenses induzidas Tenses in situTenses in situ

Carregamentos devido a :

escavao, perfurao,

Injeo ou bombeamento

ResiduaisTectnicasGravitacionais Terrestres

peso prprio + efeito de

superfcie

diagnese+ metamorfismo

Em quais atividades importante determinarEm quais atividades importante determinaro estado de tenses?o estado de tenses?

(adapt. Amadei &Stephanso n, 1997):

Engenharia Civil e de Minas

Estabilidade de escavaes subt errneas

Projeto de pilares

Projeto de sistemas de suporte/revestimento

Previso de rock bursts

Fluxo de fluidos e transporte de contaminantes

Barragens

Estabilidade de taludes

Geologia

Previso de terremotos

Orogenia

Tectnica de placas

Geologia estrutural

Explorao e Gerao de Energia

Estabilidade de furos

Deformao e ruptura de furos

Fraturamento e propagao de fratura

Fluxo de fluido e problemas geotrmicos

Admi nist rao de pr odu o de reser vatri o

Extrao e armazenamento de energia

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PrincipaisPrincipais questesquestes sobresobre tensestenses ememmaciosmacios rochososrochosos

Em qual direoe qual magnitude as tensesprincipais agem?

Em qualdireoa rochapode romper ? Qual o estado de tenses in situ e o valor das

tenses ao redordas aberturas ? Qualo efeitoda tenso sobreas aberturas e

revestimentos?

Mtodo emprico :Mtodo emprico : HoekHoek e Brown (1978)e Brown (1978)

zz

yyxx

p

ppk

)(5.0 +=

Medies em diferentesMedies em diferentesregies e profundidades;regies e profundidades;

ObservaObserva--se que a tensose que a tenso

vertical est distribuda emvertical est distribuda em

torno de 0.027z;torno de 0.027z;

A vari ao da tens oA vari ao da tens o

horizontal funo dahorizontal funo da

profundidade e tensoprofundidade e tenso

vertical;vertical;

Tenses em macios rochososTenses em macios rochosos

x

yz

v

h

superfcie

x

yz

v

h

superfcie

[ ]

k

E

v

h

vh

vhhh

vh

vh

=

=

=

==

==

=

1

)1(

0)(1

0

Anisotropia

Interferncias no estado de tenses

zzzyzx

yzyyyx

xzxyxx

E.T.I.S.

E.T.I.

A figuraao ladomostra a influncia deuma fratura no campode tenses ao redor

Meio C.H.I.L.E.

Umavariabilidademuito grandenocampo de tensessignificao intensofraturamento da rocha

Efeito das descontinuidades

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TcnicasTcnicas disponveisdisponveis parapara aadeterminaodeterminao dodo estadoestado dede tensestenses

((NunesNunes, A.L.; 1998), A.L.; 1998)

Quatro categorias principais:

-Tcnicas baseadas no princpio do restabelecimento- Flat Jack

-Tcnicas baseadas no princpio de fraturamento

- Fraturamento Hidrulico- borehole breakout

-Tcnicas baseadas no princpio da recuperao de 4 tipos d e medidas:

- na parede de escavaes (tcnica dos pinos)

- variao de dimetro de furos (BDG)

- deformao na parede de furos (clula CSIR, CSIRO)

- deformao no fundo de furos (doorstopper)

-Tcnicas exticas

- core discing- Efeito Kaiser

Flat JackFlat Jack

O flatjack compostopor

duas placas soldadasonde aplicada uma pressocom gua ouleo;

Doispinos sofixados naparededaescavao emedida a distnciad0;

Uma ranhura escavadaperpendicular a linhaentreos pinos

Procura-se aplicarumapresso que faa com que adistncia entreos doispinosvolte a posio inicial;

O flatjackmedeapenasumatenso, perpendicular aoequipamento

Se a tensono estiverperpendicular, deve-serealizartransformaes dedireo;

Esse mtodomedea tensoinduzida pela aberturae nooestadode tenso (field stress)

Sabendo-se o campo detensesinduzidas pode-seestimar o estadode tenses(field stress)

Fraturamento hidrulico

Umaporode um furo (~1m) isoladopor um sistema queno permiteo vazamentodegua (straddle packer system)

A poro isolada pressurizada com guaatocorrer a fratura

So medidas duas presses :breakdown pressure e shut-inpressure

Um obturador mede a orientao e

localizaoda fraturaaberta;A poro do furo no deve conter fraturapara garantirque a gua ir gerar uma novafratura;nico mtodo de medio direta dastenses principaisPode ser realizado em qualquerprofundidadeou distncia da abertura

Existemalguns problemas na execuodesse ensaio:

Dificuldadede identificar 1 metro derochasemfratura

Dificuldadede medir as presses(breakdown and shut-in pressures)

Se as fraturas criadasna parede do furopropagamna mesma direo

O furodeve ser paraleloa uma dastensesprincipais

A rocha assumida comoimpermevel

Ps =h; que a menortenso principal

H = T +3 h - Pb

Vlidoparaa teoriaelstica

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Overcor ing (CSRIO)

O equipamentopodeser retirado

do furoe pode-se, ento, analisaros resultados e conferir se noocorreunenhumproblema com osstrain gages

A maior desvantagemdessemtodo a manuteno doambientedo interior do furoparaadeso dos strain gages aparede

o nico mtodoque podeapresentartodosas tenses emuma nica medida

Consideraes sobre o tratamento dosresultados obtidos nos ensaios

Umavarivel escalarpodeser representadapela sua mdiaevarincia

Para a tenso existemseis variveis diferentes

Deve-se entotransformar as diferentesmedidas paraum mesmosistemade coordenada,calcular a mdia e, ento,calcular as tensesprincipais