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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

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    Sistemas cristalinos (ABGE, 1998)

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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

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    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

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    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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    Grau de compactao, forma, cristalinidade e textura das rochas gneas (ABGE, 1998):

    Exemplos de estruturas de rochas gneas (ABGE, 1998)

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    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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    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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    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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    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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    Classificao dos arenitos (matriz < 15%):

    Q - quartzo

    F - feldspato

    FR - fragmento de rocha

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    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

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    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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    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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  • 8/10/2019 GEOLOGIA na eng civil

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    Departamento de Materiais e Construo FURGMecnica dos Solos - Notas de Aula - Prof. Cezar Augusto Burkert Bastos

    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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  • 8/10/2019 GEOLOGIA na eng civil

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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

    NOES DE GEOLOGIA APLICADA ENGENHARIA

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