GEOLOGIA na eng civil
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8/10/2019 GEOLOGIA na eng civil
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA AENGENHARIA
INTRODUOImportncia do conhecimento bsico de Geologia emEngenharia: Perfis rochosos ou compostos (rocha e solo) Os solos tm origem na decomposio das rochas e
podem preservar caractersticas mineralgicas e fsicas NOES DE MINERALOGIA
MineralSubstncia inorgnica e homognea queocorre naturalmente, com uma combinao qumicadefinida e com uma estrutura atmica ordenada
Estrutura interna dos minerais
Arranjo geomtrico internoestrutura cristalina macrocristalina microcristalina criptocristalina
S/ arranjo cristalinoestrutura amorfa
Importncia nas propriedades fsicas: grafite x diamante
Sistemas cristalinos: cbico tetragonal rmbico hexagonal rombodrico monoclnico triclnico
Ex: Halita (NaCl)
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Departamento de Materiais e Construo FURGMecnica dos Solos - Notas de Aula - Prof. Cezar Augusto Burkert Bastos
NOES DE GEOLOGIA APLICADA AENGENHARIA
Sistemas cristalinos (ABGE, 1998)
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
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Classificao dos minerais silicatos no silicatos
SilicatosUnidade bsica tetraedro de slica (SiO4)-4
Neutralizando as valncias:Ctions metlicos: Al+3, Fe+2, Fe+3, Ca+2, Mg+2, K+, Na+,...
nions simples: OH-, Cl-, F-, ...
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Estrutura dos silicatos - agrupamento dos tetraedrosde slica
Nesossilicatos - tetraedros isolados
Sorossilicatos - tetraedros unidos pelo vrtice Ciclossilicatos- tetraedros unidos formando anis
Inossilicatos - tetraedros em linha (cadeia)
Filossilicatos- tetraedros em estrutura planar(lminas)
Tectossilicatos - tetraedrosnuma estrutura tridimensional
NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
cadeia simples cadeia dupla
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Principais minerais formadores das rochasquartzo, feldspatos, anfiblios, piroxnios e micas
quartzo SiO 2 , arranjo estrutural compacto dos tetraedrosalta resistncia alterao / dureza: 7 / densidade: 2,65 / hbito:prismtico, macio, granular / cor: incolor (puro) / sem clivagem
feldspatos silicatos de Al, K, Ca e Na- substituio parcial Al+3 Si+4deficincia de carga positiva compensada por ctions Ca+2, Na+ e K+ortoclsio/microclnio -KAlSi 3O 8 ,
plagioclsios albita - NaAlSi 3O 8 , anortita - CaAl 2 Si 2 O 8 alterao liberao de K, Na, Ca, Al, Si e O para a formao de outrosminerais / dureza: 6 a 6,5 / densidade: 2,5 a 2,7 / boa clivagem
anfiblios e piroxnios silicatos de Al, Fe, Mg- substituio parcial Al+3 Si+4 compensada por Ca +2, Mg+2 e Fe+2augita - (Ca, Na)(Mg, Fe +2 , Fe +3 , Al)(Si, Al) 2 O 6 hornblenda - Ca 2 (Mg, Fe, Al) 5 (OH) 2 [(Si, Al) 4 O 11 ] 2 alterao liberao de Fe, Al, Si, Mg e O para a formao de outrosminerais / dureza: 5 a 6 / densidade: 3,2 a 3,4 / hbito: prismticos,lamelares ou granulares, colunar curto / cor: verde escuro ao preto
micas aspecto estratificado plano filossilicatosmuscovita - KAl 2 (Si 3 Al)O 10 (OH) 2 dureza: 2 a 2,5 / densidade: 2,8 a 3,1 / cor: incolor a cinza, amarela ouverde / hbito: tabular, lamelar / clivagem extremamente perfeita
biotita -K 2 (Fe+2
,Mg) 3Si 3 AlO 10 (OH) 2 dureza: 2,5 a 3 / densidade: 2,8 a 3,2 / cor: verde a preto / hbito: tabular,lamelar / clivagem extremamente perfeita
no-silicatos carbonatos calcita: CaCO 3 e dolomita:CaMg(CO 3 )2
NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Quadro 3.1. Principais minerais silicatados e as respectivas propores mdias na litosfera
SILICATO PROPORO EM VOLUME (%)Quartzo 12
Feldspatos 51Micas 5
Anfiblios 5Piroxnios 11
Olivina 3Argilominerais 5
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Cristais de alguns minerais formadores das rochas:Quartzo: Feldspato alcalino (ortoclsio):
Mica muscovita:Olivina:
Calcita:
Epidoto:(mineral secundrio)
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Composio qumica e principais propriedades fsicas dos silicatos (ABGE,1998):
Composio qumica e principais propriedades fsicas dos no silicatos (ABGE,1998):
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Minerais secundrios:argilominerais, clorita, epidoto, pirita, zeolitas
Identificao dos mineraisMtodos:
macroscpicos
microscopia tica qumicos
Reconhecimento macroscpico dos minerais: forma cristalogrfica cor / trao brilho dureza - escala de dureza de Mohs (ABGE, 1998)
tenacidade clivagem fratura
reao com cidos outras: densidade, fusibilidade, condutividade trmica e eltrica,piezoeletricidade, piroeletricidade, magnetismo, ...
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Hbitos (ABGE, 1998):
Clivagem:
Cor e trao:
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NOES DE PETROLOGIA Origem e composio da Terra
SiAl (Si + Al) - rochas cidas (granticas)Crosta :
SiMa (Si + Mg) - rochas bsicas e ultrabsicas
at 2 km - 75% rochas sedimentares e metamrficas de baixo grau25% rochas gneas
2 a 15 km - 95% rochas gneas5% rochas sedimentares e metamrficas de alto grau
ROCHA- Agregados de uma ou mais espcies de minerais queconstituem unidades mais ou menos definidas da crosta terrestre
CLASSIFICAO GERAL DAS ROCHAS: rochas gneas rochas sedimentares rochas metamrficas
NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
NCLEO MANTO
CROSTA
120 km
1000 km
2000 km
3300 km
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Rochas gneasFormadas do resfriamento e consolidao do MAGMA
Formao das rochas gneas:Fuso e ascenso do magma
rochas intrusivas
rochas extrusivasMagma de fuso do manto MAGMA BSICO(SiO2 < 55%)Magma de fuso da crosta ou de diferenciao
MAGMA CIDO( SiO2 > 65%)
COMPOSIO MDIA DOS MAGMAS:SiO
2- 59% , Al
2O
3- 15% , Fe
2O
3e FeO - 7% , MgO - 3.5% , CaO - 5% ,
Na2O - 4% , K2O - 3%
Modo de ocorrncia das rochas gneas:
INTRUSIVAS: Abissais ou plutnicas
batlitos stocks
Hipoabissais dique sill laclito chamin
EXTRUSIVAS Derrame - magma bsico, T , % gases Depsito piroclstico -magma cido, T , % gases
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Aspectos classificatrios das rochas gneas Constituintes essenciais primrios
Essenciais (+ 50%) : granitos: quartzo, feldspatobasaltos: plagioclsios, piroxnio, ...
Varietais (5 a 15%): biotita e anfiblios Acessrios (< 5%):vrios
Colorao Mficas
Flsicas% minerais mficos:
< 30% leucocrtica (flsica) 30 a 60% mesocrtica (flsica) 60 a 90% melanocrtica (mfica) > 90% hipermelnica (ultramfica)
% SiO2 > 66% - cidas granito (> 0,06mm) e riolito (< 0,06mm)
52 a 66% - intermediriasdiorito (> 0,06mm) e andesito (< 0,06mm)
45 a 52% - bsicas gabro (> 2mm), diabsio (2-0,06mm) e basalto (< 0,06mm) < 45% - ultrabsicas peridotito e piroxenito
Textura fanertica - muito grosseira (> 60mm) / grosseira (2-60mm) / mdia (0,06-2mm) /
fina (0,002-0,06mm) afantica (< 0,002mm) - microcristalina / criptocristalina / vtreaQuanto a uniformidade dos gros:
equigranular inegranular (porfirtica / prfira / seriada)
Quanto a forma do mineral: eudrico subdrico andrico
Estrutura macia fendilhada ou diaclasada porosa (vesicular ou amigdalide)
Classificao petrogrficaIUGSdiagrama QAP
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Grau de compactao, forma, cristalinidade e textura das rochas gneas (ABGE, 1998):
Exemplos de estruturas de rochas gneas (ABGE, 1998)
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Classificao e nomenclatura das rochas gneas recomendada pela IUGS(International Union of Geological Sciences)
Q - quartzo
FA - feldspato alcalino
P - plagioclsio
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Caractersticas das principais rochas gneas (ABGE, 1998):
Classificao das rochas de depsitos piroclsticos (ABGE, 1998):
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Exemplos de rochas gneasRochas gneas extrusivas
Rochas gneas intrusivas
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Propriedades de engenharia e aplicaes
Alta resistncia ao desgaste Adesividade ao asfalto: basalto > granito Bons agregados para fins diversos alta resistncia a compresso porosidade e permeabilidade - f (diaclasamento)
Aplicaes industriais pedra britada pedra ornamental (polimento)
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Rochas SedimentaresFormadas pelo material de intemperismo de outrasrochas, sujeito a processos de transporte, deposio econsolidao.
Formao das rochas sedimentares :
Agentes do intemperismo: Fsico
variaes de temperatura presses por congelamento e cristalizaes aes mecnicas de organismos
Qumico dissoluo oxidao e reduo hidrlise
Biolgico organismos hmus
Agentes de transporte: Gravidade gua Vento
NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
ROCHA FONTE
INTEMPERISMO
TRANSPORTE
SEDIMENTO ROCHA SEDIMENTAR
BACIA DE SEDIMENTAO
DIAGNESE
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Ambientes de deposio
Diagnese: cimentao compactao outros
Classificao das rochas sedimentares qto a origem Mecnica fragmentos de outras rochas Qumica precipitao qumica Orgnica sedimentao de material orgnico
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Principais rochas sedimentares:
Origem Sedimento Diagnese Rocha
Mecnica mataces/pedreg. cimentao Rudito*(ou detrtica) areia cimentao Arenito
silte ciment.+compact. Siltito**argila compactao Argilito**
Orgnica celulose turfa hulheificao Carvo min.Corais e conchas cimentao CalcrioCarapaas diatom. cimentao Diatomito
Qumica precip. CaCO3 cristalizao Calcrioprecip. CaMg(CO3)2 cristalizao Dolomitoprecip. NaCl cristalizao Sal gema
* conglomerado ou brecha** pelitos, lamitos, folhelhos, lutitos
Ruditos - partculas > 2 mm seixos angulosos brecha seixos arredondados conglomeradosClassificao do sedimento:% mataco ou pedregulho 50 a 100% cascalho% mataco ou pedregulho 25 a 50% cascalho arenosoClassificao quanto a origem
epiclstico piroclstico cataclstico
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Classificao dos arenitos (matriz < 15%):
Q - quartzo
F - feldspato
FR - fragmento de rocha
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Sedimentos detrticos e rochas sedimentares mecnicas (ABGE, 1998):
Exemplos de rochas sedimentares de origem mecnica:
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Calcrios - rochas carbonatadasClassificao quanto origem: detrtico bioqumico qumico
Composio qumica: minerais carbonatados
calcita calcrio dolomita dolomito
slica feldspatos argila
Classificao quanto ao teor de dolomita (ABGE, 1998):
Classificao granulomtrica (ABGE, 1998):
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Rochas carbonosasTurfa C: 55-65%, H2O: 65-90%, P.C.: 3000-5000 cal/gLinhito C: 65-75%, H2O: 10-30%, P.C.: 4000-6000 cal/gCarvo C: 75-90%, H2O: 2-7%, P.C.: 5000-6800 cal/g
Antracito C: 90-93%, P.C. > 8000 cal/g
Processos envolvidos:
humificao celulose turfa - formao da turfa hulheificao perda de O e H - formao do carvo
Condies a formao do carvo: vegetao desenvolvida acmulo sub-aquoso
soterramento contnuo e prolongado instabilidade da crosta
NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
d i a
g n e s e
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Estgios na formaodo carvo:
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Estrutura das rochas sedimentares macia estratificada
Estratificao: plano - paralela ondulada
plano - subparalela cruzada cruzada acanelada outras: flaser, lenticular, cruzadas por ondas, ...
Propriedades de engenharia e emprego das rochas
sedimentares porosidade e permeabilidade f (compactao/cimentao) resistncia mecnica f(tipo de cimento, grau ciment./comp.) friabilidadecimentao solubilidadeEx: sal gema (gua), calcrio (cidos) estratificao planos de fraqueza lixiviao remoo do cimento e finos por percolao dgua presena de argilominerais expansivos fcil degradao fissilidadepropriedade da rocha partir-se naturalmente na
direo paralela ao acamadamento Aplicao industrial:
arenitos e rochas argilosas e slticas elementos
decorativos e lajes calcrio fabricao do cal (construo civil e agricultura) carvo fonte energtica
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Rochas MetamrficasOriginadas do metamorfismo de rochas pr-existentes. Agentes do intemperismo
calor presses: orientadas e litostticas fludos
Caracteres metamrficos Deformao dos minerais Achatamento dos minerais Orientao dos minerais Dobramento das bandas com
orientao dos minerais Recristalizao de minerais
Tipos de metamorfismo Metamorfismo regionalcalor+presso+movimentos da crosta Metamorfismo trmico calor
Metamorfismo de contato
Pirometamorfismo Metamorfismo cataclstico movimento de falhas
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Zonas do metamorfismo Epizona metamorfismo de baixo grau ardsia Mesozona metamorfismo de mdio grau muscovita-xisto Catazona metamorfismo de alto grau gnaisse e migmatito
Rochas metamrficas e respectivas origens Rochas metamrficas pelticas sedimentos argilosos
e siltosos Rochas metamrficas quartzo-feldspticas sedimentos quartzosos e rochas gneas flsicas
Rochas metamrficas carbonatadas calcrios edolomitos
Rochas metamrficas bsicas rochas bsicas Rochas metamrficas ultrabsicas rochas
ultrabsicasPrincipais rochas metamrficas
ROCHA PRIMITIVA ROCHA METAMRFICAarenito silicoso quartzito brancoarenito impuro quartzito coloridoarenito alt. ferruginoso itabiritoargilitos e folhelhos seqncia: ardsia filito
micaxistognaisse(paragnaisse)granito
calcrio mrmore purocalcrio impuro mrmore coloridodolomito mrmore dolomticocarvo mineral antracitogranito e riolito gnaisse (ortognaisse)basalto e gabro xistos verdes anfibolito
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ARDSIA granulometria fina, estrutura paralela, originada de folhelhos,epizona, mineralogia: sericita, clorita, argilominerais (50%) e quartzo (silte)
FILITO textura microcristalina, estrutura paralela, epizona, originado defolhelhos, arenitos argilosos e margas, mineralogia: sericita
MICAXISTO granulometria mdia a grossa, estrutura xistosa, mesozona,mineralogia: micas e quartzo (areia)
GNAISSE estrutura bandeada, catazona, mineralogia: quartzo, feldspato,biotita, hornblenda, piroxnio, tipos: granulitos, anfibolitos, eclogitos
Textura das rochas metamrficas Granoblstica minerais equidimensionais. Ex: mrmore Lepidoblstica minerais micceos. Ex: xistos Nematoblstica minerais prismticos. Ex: anfibolito Porfiroblstica fenoblasto + matriz
Estrutura das rochas metamrficas Macia Xistosa (plana, ondulada, linear) Gnassica e migmattica Milontica
Propriedades de engenharia das rochas metamrficas Xistosidade, bandeamento e dobras Porosidade e permeabilidade fraturas Solubilidade rochas metamrficas carbonatadas Resistncia mecnica > rochas sedimentares
< rochas gneas
Resistncia ao desgaste grande variao
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Caractersticas das principais rochas metamrficas (ABGE, 1998):
Exemplos de estruturas de rochas metamrficas (ABGE, 1998):
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Exemplos de rochas metamrficas
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Ciclo das rochasrochas gneas
sedimentos
rochas metamrficas rochas sedimentares
I - intemperismoE - erosoT - transporteD - deposioC - calor
P - pressesF - fludos
NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
F u s o ( a
n a t e x i a )
C + P + F
I + E + + T + D
I + E
+ T + D
C + P + F
d i a g
n e s e
I + E + T
+ D
C + P + F
Fuso
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GEOLOGIA FSICAFalha fratura numa rocha ao longo da qual ocorredeslocamento de um lado em relao ao outro.
Tipos de falhas Falha de trao
Falha de compresso
Falha horizontal
Elementos Geomtricos de uma falha
NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
r e j e i t o
m e r g u l h o
d i r e
o d a f
a l h a
plano de falha
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Zonas de falhas falhas de trao rochas adjacentes no afetadas falhas de compresso fraturamento / triturao /
cimentao / decomposio
Reconhecimento de falhas alinhamento de espcies vegetais mudanas lineares de vegetao e tonalidade em
fotografias areas alinhamento de cursos dgua
Importncia em engenharia falhas de grande rejeito colocam lado a lado rochasdiferentes
zonas de falhas de compresso fraturamento e triturao
reduo na resistncia aumento na permeabilidade
cimentao aumento na resistncia decomposio formao localizada de grande
profundidade de solos
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NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA
Dobra Curvatura de uma camada rochosa causada porcompresso. As dobras ocorrem em rochas com certaelasticidade e variam de tamanho, de uns poucos milmetros acentenas de quilmetros.
Tipos de dobras dobras anticlinais flancos convergem para cima
dobras sinclinais flancos convergem para baixo
Elementos de uma dobra
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Geologia do RS Plancie costeira
cobertura de sedimentos recentes areia fina + lentesde argila e siltes
sedimentos antigos argilitos, arenitos, calcrios ediatomitos
Escudo Cristalino rochas gneas flsicas granitos a sienitos rochas metamrficas ardsia, filitos, micaxistos,
gnaisses, migmatitos, mrmores, quartzitos
sedimentos antigos arenitos, arenitos conglomerticose conglomerados derrames riolitos, dacitos e andesitos
Depresso Perifrica sedimentos antigos lamitos, arenitos e conglomerados
sedimentos recentes predominantemente fluviais intruses gneas sills, laclitos, diques e chamins de
diabsio
Planalto derrames basaltos e riolitos a dacitos
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