Mecânica das Rochas Prof. Alaine Imbelloni

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Sumário

1. INTRODUÇÃO

2. CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA DAS ROCHAS E MACIÇOS ROCHOSOS

3. CRITÉRIOS DE RESISTÊNCIA PARA ROCHAS E MACIÇOS

4. TENSÕES NATURAIS E INDUZIDAS NOS MACIÇOS

5. ESTABILIDADE DE TALUDES

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Objetivo

• Realizar ensaios de propriedades físicas das rochas;

• Aplicar as propriedades físicas das rochas em projetos de aberturas à céu aberto;

• Definir parâmetros dadas as propriedades geomecânicas de taludes naturais e artificiais;

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Bibliografia

• Azevedo, I. C., Marques, E. A. G. Introdução à mecânica das rochas. Ed. UFV.

• Wyllie, C. W & Mah, C.W. Rock Slope Engineering. Civil and Mining. 4 th Edition. Baseado na 3º ed. De E Hoek and J Bray.

• Notas de Aulas.

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Introdução

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Mecânica das Rochas • Rochas: agregado de minerais formados naturalmente.

Diferença entre solo e rocha: coesão e resistência à tração.

• Maciço Rochoso: meio descontínuo formado por rocha e pelas descontinuídades.

• Descontinuidades: interrupções do contínuo de uma dada rocha, sem implicações genéticas: podem ser fraturas resultantes de esforços tectônicos em compressão, corte (cisalhamento), tração, fraturas de descompressão, juntas de estratificação, planos de xistosidade ou de clivagem xistenta, que impliquem na quebra das propriedades mecânicas dos blocos de rocha adjacentes.

• Compartimentação: divisão do contínuo rochoso de um maciço por descontinuidades.

• Matriz Rochosa: material entre as fraturas .

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Mecânica das Rochas

• Trata a resposta das rochas e dos maciços rochosos à aplicação de perturbações.

• Perturbações naturais: é aplicada à deformação das rochas, no contexto da Geologia Estrutural:

▫ Estudo de Falhas, dobras e fraturas, causadas por tensões geradas por movimentos orogênicos e outros processos geológicos.

• Ou, no contexto da Geologia de Engenharia:

▫ À análise da estabilidade de vertentes para estudos de riscos, ou previsão de impactos sobre obras: resposta dos maciços aos agentes da geodinâmica externa (chuvas; inundações; posição do nível piezométrico das águas subterrâneas; impactos de ondas) e à degradação da resistência dos maciços (fluência; cedência progressiva; erosão interna; dissolução; meteorização).

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Mecânica das Rochas

• No caso das perturbações causadas pelo homem, é aplicada para prever o comportamento dos maciços face às solicitações que lhe vão ser impostas, por: ▫ Escavações a céu aberto - taludes em obras lineares;

minas a céu aberto; taludes de barragens e encontros; margens;

▫ Escavações e obras subterrâneas - atividade mineira; túneis rodoviários e ferroviários; cavidades subterrâneas para armazenamento (combustíveis; resíduos); órgãos subterrâneos de barragens (galerias de desvio; centrais hidroelétricas); centrais nucleares; instalações militares;

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Mecânica das Rochas

• Problemas fundamentais em mecânica das rochas:

▫ Contraste de comportamento mecânico entre o material rocha e os maciços rochosos:

▫ Papel fundamental das descontinuidades -

▫ Presença de zonas de baixa resistência no maciço

▫ Alteração/degradação rápida de alguns tipos litológicos

▫ Tensões existentes nos maciços e sua relaxação

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Mecânica das Rochas • Áreas afins à Mecânica das Rochas

▫ Geologia Estrutural ▫ Mecânica dos Solos ▫ Geologia de Engenharia ▫ Geofísica ▫ Engenharia Civil ▫ Engenharia de Minas

• Origem e evolução da mecânica das rochas

▫ O estudo da Mecânica das Rochas iniciou-se nos anos 50, com fundamentos

essencialmente físicos (impulsionado pela construção de grandes hidroelétricas e pelo desenvolvimento da exploração mineira em grandes profundidades)

▫ Disciplina científica nos anos 60 ▫ Em 1963 foi fundada a Sociedade Internacional de Mecânica das Rochas (ISRM)

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Alternância de camadas com grande contraste de resistência – calcários margosos e margas

-Margas desagregam-se com os ciclos de secagem-molhagem

-Cedência das margas aproveita fraturas pré-existentes nas camadas de calcário

- Erosão marinha remove detritos e contribui para aumento do declive

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Orientação das escavações subterrâneas em relação a uma falha (plano a vermelho) em arenitos.

Problemas: identificação, análise e representação tridimensional de zonas de baixa resistência e da compartimentação do maciço rochoso.

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Central subterrânea e sala dos transformadores do projeto Mingtan (Formosa) (Segundo Hoek, 2000).

Perfil vertical de um modelo tridimensional da deformação e rotura do maciço em torno da escavação

As setas indicam vetores de deslocamento e a deformação da escavação.

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Referências

• Marques, F. M. S. F. Introdução à mecânica das rochas. Departamento de geologia, faculdade de ciências de Lisboa, 2006.

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