togot_Unid01GeologiaAplicada-2006-2

7/27/2019 togot_Unid01GeologiaAplicada-2006-2

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Tpicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon

Unidade 01 Geologia Aplicada Engenharia

1. 1. - Aplicaes da Geologia em Projetos de Engenharia Civil

1.1.1 - Atividades de Superfcie :

a) Obteno de materiais para construes em geral.b) Construo de estradas, corte em geral e minas a cu aberto.c) Fundaes de Edifcios.d) Obteno de gua subterrnea.e) Barragens de terra e aterros em geral.

f) Tneis e escavaes subterrneas.

a) Obteno de materiais para construes em geral.

A procura de ocorrncias naturais (jazidas) de materiais de construo como pedras,saibros, areia ou cascalho, argilas para explorao, constitue uma das fases importantes do

planejamento das obras civis de vulto. Nas obras situadas nas grandes cidades e nasproximidades das mesmas, o material de construo necessrio poder ser adquirido defornecedores (pedreiras, areais, ...) j instalados. A maioria das grandes obras rodovirias,ferrovirias, hidrulicas, habitacionais etc. , no entanto, utiliza jazidas prprias.

A foto area abaixo (Jornal Tribuna de Minas J. Fora/MG) ilustra o aspecto do grandeimpacto, face a alterao do relevo, em que implicam algumas obras, em que h grande

movimentao de terra.

Figura 01 - Exemplo de Obra de Terra (Terraplenagem do Carrfour, em Juiz de Fora/MG)

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A localizao adequada das jazidas que forneam materiais de boa qualidade um dosfatores que mais influem no custo e no andamento das grandes obras civis.

Identificao de jazidas naturais para explorao de material:

- Pedreiras (Pedra): Utilizadas para confeco de concretos, pavimentao,

revestimentos de fachadas de edifcios ,etc...- Jazidas de Cascalhos e Areia: Utilizados para revestimento de leitos de estradas,construo de aterros de terra, concretos, obras de drenagem, etc...- Jazidas de Argila: para impermeabilizao de obras de terra, para cermica em geral

(fabricao de tijolos).

A fotografia (figura 02) mostra um exemplo de obra - construo de aterro - em que omaterial utilizado na construo basicamente um solo argiloso (argila) extrado de jazida(assinaladas com setas) prximo ao local de construo do aterro, com pequena distncia detransporte do material.

Figura 02 - Vista da construo de aterro nas proximidades do Aeroporto de Juiz de Fora

A potencialidade de uma regio, quanto possibilidade de existirem ocorrnciasfavorveis para a explorao de jazidas (materiais minerais nobres, como o mrmore, granito...)

pode ser verificada facilmente pelo simples exame dos mapas geolgicos. O sucesso dessaverificao depender muito da peculiaridade geolgica da regio e dos detalhes dos mapasdisponveis.

A utilizao das rochas e dos depsitos naturais de sedimentos como materiais deconstruo em obras de engenharia so intensas e, normalmente, so utilizadas como: agregados

para confeco de concreto, blocos para revestimento de fachadas de edifcios, proteo detaludes de barragens, pedra britada para os leitos de ferrovias, aeroportos e rodovias, blocos paracalamentos de ruas, etc.

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A explorao de uma pedreira ou de um depsito de argila, areia, cascalho, depende detrs fatores bsicos:

Qualidade do material: no deve haver alterao no material pelo intemperismo enem o mesmo exibir fraturas demasiadas. Como exemplo, sabe-se que as pedreiras de

basalto e diabsio se prestam para extrao de paraleleppedos para calamento; que as decalcrio e arenito cozido so utilizadas para revestimento de fachadas; que as de mrmore

servem para o revestimento de interiores. Volume de material til: este fator calculado pelos mtodos usualmenteempregados em geologia. A investigao de toda jazida feita atravs de umreconhecimento geolgico superficial, complementado por prospeco atravs desondagens mecnicas, poos, furos a trado, at mesmo por mtodos geofsicos. Localizao geogrfica da jazida: se as distncias do depsito obra ou aos centrosconsumidores for considervel, o material pode se tornar anti-econmico.

Obteno dos materiais de construoEsses materiais podem ser obtidos de diferentes formas:

Pedreira: so abertas para a obteno de pedra britada, a fim de se confeccionarconcreto para pavimentao ou mesmo blocos de revestimentos de fachadas de edifcios. As

pedreiras so, normalmente, localizadas em rochas gneas ou metamrficas. As especificaesmnimas que uma pedreira deve ter para ser explorada, so as seguintes:

A rocha deve ser durvel e estar inalterada. Apresentar pequena cobertura de solo no local. Possuir topografia favorvel, isto , encostas ou faces ngremes que facilitem o

desmonte.Alguns exemplos de cidades brasileiras que possuem pedreiras voltadas para

revestimento de fachadas: Itu e Cachoeiro do Itapemirim (granito), Ubatuba (gabro ou granito

verde), Piracicaba (calcrios listrados), So Carlos (arenitos rseos), entre outros. Deve-setambm dar um destaque especial ao mrmore encontrado, nas mais variadas cores, na Bahia,Minas Gerais e Cear.

Jazidas de aluvies ou de solos residuais: quando o material no rocha, aexplorao se d atravs dos depsitos de aluvio ou dos solos residuais.

Os aluvies so fontes dos seguintes materiais: Cascalho: para concreto, revestimento de leitos de estradas de terra, etc. Areia: para confeco de concreto, fundaes, filtros de barragem, etc. Argila: para cermica em geral, ncleo impermevel de barragem, etc.As jazidas de solos residuais (reas de emprstimo): quando o material solo (maduro

argila latertica cores em tons de vermelho e laranja) a explorao se d atravs dos depsitosformados pela capa de solos residuais. Os solos argilosos (nunca siltosos) so fontes dosseguintes materiais:

Argila: para construo de aterros em geral. Argila: Construo de estruturas compactadas com finalidade de trabalhar com

permeabilidade baixa.

Mtodos de investigao

Pedreiras: a seleo preliminar deste tipo de rea feita atravs de observaes em

mapas topogrficos, geolgicos e por fotografias areas. Posteriormente, visita-se o local,utilizando-se de mtodos usuais de investigao, como abertura de poos e trincheiras, execuode sondagens e at de aplicao de mtodos geofsicos (ssmicos e eltricos).

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Depsitos naturais

Aluvio: so concentraes de solos constitudas pela ao da gua ou vento, sendo queos materiais mais comuns encontrados neste tipo de depsito so as areias, argilas e cascalhos.

Normalmente so localizados ao longo de rios, principalmente nas suas confluncias ou em suas

plancies de inundao.Solos Residuais: so concentraes de solos maduro, formado a partir de processos de

pedogenese (alteraes realizadas pelo meio clima tropical, quente e hmido), aps a ao dointemperismo de solos de alterao de rocha. Normalmente so localizados ao encostas nomuito ngremes.

As investigaes geolgicas para este tipo de ocorrncia devem ser feitas, levando-se emconta os seguintes pontos:

Aspectos topogrficos do local do depsito (vale, terrao, etc): tais informaes podemser obtidas atravs de mapas plani-ltimtricos, em escalas convenientes, juntamente com fotosda ocorrncia. Geologia do depsito: considerar as caractersticas do depsito, observando as rochas que ooriginaram, a natureza das rochas adjacentes, a ocorrncia ou no de capa de solo derecobrimento, a sua composio mineralgica aproximada, a variaes locais em granulao,qualidade, etc. Condies hidrogeolgicas: observao da cota do nvel dgua nas diferentes estaes doano, bem como de sua qualidade. necessrio conhecer a posio do nvel dgua paradeterminar o tipo de equipamento que vai ser utilizado na extrao do material. A presena degua poder exigir o uso de bombas para sua retirada durante a explorao do depsito. Cubagem e propriedades fsicas do depsito (basicamente granulometria): na cubagem,

estimam-se, separadamente, as partes situadas abaixo e acima do nvel dgua.

Rochas e solos mais comuns e sua aplicao

Pedra britada: em construo civil, as rochas mais utilizadas so as magmticascomo o granito, gabro e diabsio. Eventualmente, usam-se tambm algumas rochasmetamrficas, que so, porm, menos favorveis, pois tendem a formar fragmentos em placas, aoinvs de equidimensionais, como o caso de gnaisses e quartzitos. Usam-se tambm depsitosnaturais de cascalho em aluvies, aps a lavagem e seleo por tamanho.

Revestimentos de fachadas e pisos: as rochas mais comuns so as magmticas emetamrficas, usadas com e sem polimento. Como exemplos, pode-se citar o granito, gabro,diabsio, quartzito, itacolomito (pedra-mineira), mrmore, ardsia, gnaisses. Porm, em algunscasos, utiliza-se at rochas sedimentares como o calcrio e o siltito.

Paraleleppedos: as rochas mais utilizadas so o granito, o basalto, o diabsio e ognaisse.

Solos residuais: so usados normalmente como reas de emprstimo para aterros,barragens, entre outros.

Solos de aluvio: podem fornecer areia (para concreto, filtro ou fundio), cascalho(para leitos de estradas e concreto) e argila (para cermica).

Mtodos de explorao de jazidas

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Pedreiras: a explorao de uma pedreira requer uma srie de equipamentos e vrias etapas aserem seguidas: Limpeza por tratores do material estril que recobre a rocha s. Marteletes para perfurao da rocha e explosivos para serem colocados nestes furos. Carregadeiras para transportar o material fragmentado pelas exploses at a central de

britagem.

Peneiras para seleo dos fragmentos. Britadores para fragmentar os blocos de rocha em vrios tamanhos menores. Lavadores para retirar o p que se associa aos fragmentos.

Para a obteno de placas para revestimento, o material extrado em grandes blocos (nasrochas magmticas) e depois serrado em placas.

Nas rochas metamrficas j se obtm essas placas, graas divisibilidade dessa rocha emfuno da orientao dos seus minerais. Aluvies: a explorao de um depsito de aluvio para extrao de areia, cascalho ou argila mais simples. Areia: dragas para retirar o material e silos para separar a gua da areia. Argila: escavadeiras pequenas. Cascalho: escavadeiras ou dragas. Neste caso, precisa-se de um lavador e de peneiras paraseparar o cascalho dos materiais mais finos. Argila: a explorao de um depsito de argila igualmente simples. Argila: escavadeiras pequenas ou equipamentos de maior porte, dependendo do volume aescavar e da eficincia pretendida para a obra (velocidade do trabalho).

O que deve ser observado o fato de se encontrar, abaixo da capa de argila solo maduro,um solo inadequado construo de aterro que o silte.

b) Construo de estradas, corte em geral e minas a cu aberto.

Para que sejam asseguradas as condies de conforto, segurana e economia naconstruo de uma rodovia, alm das condicionantes geomtricas de traado, h que se procederas investigaes de natureza geolgica e geotcnica da regio a atravessar, as quais constituemos fundamentos dos estudos de drenagem e de estabilidade dos cortes e tneis, aterros e seusterrenos de suporte, fundaes de obras de arte e dimensionamento dos pavimentos.

Os problemas de fundaes de aterros para estradas surgem, em geral, na construo deaterros sobre argilas moles ou terrenos pantanosos, quando ento de se prever o aparecimentode grandes recalques ou, at mesmo, a ruptura da fundao. Situaes como estas em projeto de

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estradas tem uma importncia muito grande, sendo estudado neste curso em unidade especfica,mais adiante (Unid. 02 Geotecnia de Fundaes Aterro sobre Solos Moles).

Vista geral (1995) da construo de uma estrada (Acesso Norte de Juiz de Fora) nas proximidades do bairro JockeiClub II. Observa-se, abaixo na foto, trecho terraplenado em solo com base do pavimento j contruda e acima nafoto, corte em rocha exemplificando diferentes situaes geotcnicas.

A geologia local pode ser fator determinante para a inviabilizao (econmica) de

determinados traados inicialmente idealizados.

A figura acima ilustra ( esquerda) um escorregamento superficial de solo sobre aocorrncia de uma rocha e a outra a diferena de estabilidade dos cortes executados num mesmovale, em que h uma formao de rocha em planos, como o caso das formaes de filito,rocha muito comum na regio de Belo Horizonte, por exemplo.

c) Fundaes de Edifcios

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A escolha do tipo de fundao responsabilidade do engenheiro projetista e feitabaseada nas informaes geolgicas, as quais devem fornecer dados sobre o terreno defundao.

O mtodo mais comum para investigao geolgica da fundao de edifcios o desondagem percusso com circulao de gua, acompanhado pelo ensaio normalizado de

penetrao (SPT) ou sondagem de simples reconhecimento do solo (Normas ABNT). Este

mtodo fornece um perfil com a descrio das camadas do solo e a resistncia oferecida por elas penetrao de um amostrador normalizado. Pode fornecer, ainda, a profundidade do nvel degua esttico.

Quando a fundao rochosa, ou parcialmente rochosa, usa-se outro mtodo desondagem, a sondagem rotativa com broca de diamante e extrao de testemunho de sondagem.A rocha amostrada descrita e avaliada quanto resistncia.

Em casas ou construes que aplicam baixa tenso sobre o solo, muitas vezes no sorealizadas sondagens. Vale, neste caso, a experincia do Engenheiro responsvel, ou mesmoconstrutor, para estabelecer at onde deve ir a escavao para ser colocada a fundaoclassificada como superficial. A experincia reforada pelo conhecimento dos solos daregio. Este assunto tratado na disciplina Geotecnia de Fundaes, oferecida na UFJF.

Para fundaes de barragens ou outras obras que exijam estudos especiais usam-se todosos mtodos de investigao geolgica. Neste caso, os mapas geotcnicos podem fornecervaliosas informaes.

Condies geolgicas desfavorvel para fundaes superficiais (sapatas).d) Obteno de gua subterrnea.

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O interior da Terra, composto de diferentes rochas, funciona como um vasto reservatriosubterrneo para a acumulao e circulao das guas que nele se infiltram. As rochas queformam o subsolo da Terra, raras vezes, so totalmente slidas e macias. Elas contmnumerosos vazios chamados tambm de interstcios, que variam dentro de uma larga faixa dedimenses e formas. Apesar desses interstcios poderem atingir dimenses de uma caverna emalgumas rochas, deve-se notar que a maioria tem dimenses muito pequenas. So geralmente,

interligados, permitindo o deslocamento das guas infiltradas.Em consequncia da infiltrao, a gua precipitada sobre a superfcie da terra penetra no

subsolo e atravs da ao da gravidade sofre um movimento descendente at atingir uma zonaonde os vazios, poros e fraturas se encontram totalmente preenchidos dgua. Esta zona chamadazona saturada. Essa zona separada por uma linha conhecida como nvel fretico oulenol fretico.

Ciclo Hidrolgico da gua - Infiltrao e formao de lenol fretico (L.F.)

A utilizao da gua existente no subsolo feita atravs de poos caseiros (exemploilustrado abaixo) e profundos, conforme a profundidade alcanada.

Grande nmero das obras de Engenharia encontram problemas relativos s guassubterrneas. A ao e a influncia dessas guas tm causado numerosos imprevistos eacidentes. Os casos mais comuns desse tipo de problema so verificados em cortes de estradas,escavaes de valas e canais, fundaes para barragens, pontes, edifcios, etc. De acordo com otipo de obra, executa-se um tipo de drenagem ou rebaixamento do lenol fretico.

A construo de edifcios, barragens, tneis, etc., normalmente requer escavaesabaixo do lenol fretico. Tais escavaes podem exigir tanto uma drenagem, como umrebaixamento do lenol fretico. So vrios os mtodos para eliminar a gua existente nosubsolo.e) Barragens de terra e aterros em geral.

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As barragens so estruturas construdas em vales e destinadas a fech-lostransversalmente, proporcionando assim um represamento de gua.

A gua acumulada por uma barragem utilizada para as trs seguintes finalidadesprincipais: abastecimento de cidades, suprimento irrigao e produo de energia eltrica.Estas so portanto barragens de acumulao.

As que se destinam ao desvio dos cursos dgua denominan-se barragens de derivao.

A escolha do local para implantao de uma barragem feita segundo um planejamentogeral em que interferem as condies geolgicas e geotcnica da regio e ainda fatoreshidrulicos, hidreltricos e poltico-econmicos. Este assunto ser visto de forma mais detalhadana Unidade 04 e 05 deste curso.

O estudo de uma barragem e, em particular, da sua fundao, requer preliminarmente asseguintes investigaes:

Topogrficas: Cumpre, previamente, um levantamento topogrfico da regio ondedever ser construda a barragem, delineando-se assim a sua bacia de acumulao.Hidrolgicas: Tais investigaes, de grande importncia, visam a conhecer o regime de

guas da regio.Geolgicas: O conhecimento das condies geolgicas da regio de importncia

fundamental. Basta observar que das causas de acidentes de barragens nos Estados Unidos, pelomenos 40% so, direta ou indiretamente, de ordem geolgica. O trabalho do engenheiro deve,

portanto, ser secundado pelo de um experiente gelogo de barragens. A prospeco geolgicarefere-se em particular ao estudo das rochas, com especial ateno quanto aos seus eventuaisfendilhamentos.

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f) Tneis e escavaes subterrneas

O objetivo dos tneis permitir uma passagem direta atravs de certos obstculos, quepodem ser elevaes, rios, canais, reas densamente povoadas, etc.

So elementos de transporte, com exceo daqueles usados em minerao. So exemplosos tneis ferrovirios, rodovirios, de metrs, de transporte de fludos (gua). No transporte degua, a finalidade pode ser tanto para obteno de energia, como de abastecimento de

populaes.

Exemplo de escavao subterrnea sob a BR040 Trevo do salvaterra J. Fora/MG

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Os tneis so tambm frequentemente usados em barragens como obras auxiliares,atravs dos quais as guas do rio so desviadas a fim de permitirem a construo das estruturasda barragem no leito do rio. Os tneis de desvio so, em certos casos, aproveitados

posteriormente como tneis de aduo, isto , transporte das guas do reservatrio at a casa dasmquinas.

Na maioria dos casos, o traado, tamanho e forma da seo do tnel so estabelecidosanteriormente ao reconhecimento geolgico, escolha esta governada primeiramente pelosinteresses de trfego e transporte. Este deve ser o caso dos tneis urbanos, rodovirios eferrovirios e, tambm, nos tneis de conduo de gua, nos quais as condies hidrulicasdeterminam seu tamanho e forma. A tendncia para o traado de um tnel mant-lo o mais reto

possvel, no s por seu percurso menor, mas tambm pela simplificao da construo e da sualocao topogrfica.

O encontro de algumas condies geolgicas particularmente ruins, durante oreconhecimento prvio, pode dar lugar a um novo traado do tnel.

Este assunto ser visto de forma mais detalhada na Unidade 06 deste curso.

1.1.2 - Atividades de Profundidade:

a) Abertura (escavaes) tneis para uso civil.

Obras civis envolvendo escavaes subterrneas em rochas e solos exigem estudosgeolgicos geotcnicos detalhados e especficos, para seu sucesso.

Geologia - Fatos determinantes, definio de projeto adaptado aspaticularidades local.Engenharia Civil - Conhecimentos tcnicos cientficos para a

execuo da obra de engenharia.

b) Escavaes de Minas em profundidade

c) Cavernas para hidroeltricas.

Atividades Especiais:

a) Engenharia de Petrleo

b) Engenharia Geotcnica em Geral

c) Engenharia do Meio Ambiente (armazenamento de produtos radioativos)

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1. 2 - Elementos Estruturais das Rochas*

*Texto extrado do Livro Geologia Aplicada Engenharia, de Nivaldo Jos Chiossi, que seencontra com sua edio esgotada.

Introduo

O presente texto fornece noes sobre os elementos estruturais existentes nas rochas,representadas pelas dobres, falhas e fraturas. Outros elementos, como acamamentos das rochassedimentares ou xistosidade das rochas metamrficas, j foram considerados no Curso deElementos de Geologia (Formao das Rochas).

Nunca demais insistir na importncia dos elementos estruturais numa obra deEngenharia. Assim os tneis, barragens ou cortes rodovirios em determinadas reas podemencontrar zonas de fraqueza ou ruptura, causadas por falhas, dobras ou fraturas daquelas rochas.

a) Deformao das Rochas

As rochas esto constantemente sob a ao de foras que se originam no interior daCrosta. Essas foras causam vrios tipos de deformaes.

Pordeformaoentende-se qualquer variao de forma ou volume ou de ambos, queum corpo experimenta quando sujeito ao de presses, tenses, variaes de temperatura,etc.

As deformaes podem ser elsticos, plsticos e por ruptura. Ser elstica quando, umavez cessada a causa que o deforma, o corpo retorna forma e volume primitivos. Uma vezultrapassado o limite de elasticidade de um corpo e se este no voltar mais a forma e volume

primitivos, dizemos que o mesmo sofreu uma deformao plstica. Se o esforo for tal que ultrapassado o limite de plasticidade do corpo, este se rompe, sofrendo ruptura ou fratura.

O efeito da variao de temperatura nas rochas poder causar deformaes elsticas, que,contudo, no podem ser facilmente observadas. A formao de dobras, falhas e diclases soexemplos das deformaes plsticas e de rupturas.

- Zona de Plasticidade e de Fratura

Porplasticidadeentende-se uma mudana gradual na forma e na estrutura interna deuma rocha, efetuada por reajuste qumico e por fraturas microscpicas, enquanto a rocha

permanece essencialmente rgida. Durante este processo no se produz a fuso. A rocha nochega a fundir-se.

Sob enormes presses e temperaturas que existem nas grandes profundidades da Crosta,todas as rochas experimentam uma tendncia maior plasticidade do que fratura. Atemperatura e a presso elevadas, a presena de umidade e a natureza da prpria rocha sofatores que influem nesta plasticidade. Prximo da superfcie, as rochas so mais propensas ruptura. Dessa forma, podemos distinguir na Crosta duas zonas distintas de deformaes: umazona de plasticidade e a grande profundidade e uma zona de fratura prxima superfcie.

As estruturas produzidas na zona de fratura so as fraturas, falhas e fendas. Na zona deplasticidade originam-se dobras, estruturas gnissicas, xistosas, etc.- Rochas Competentes e Incompetentes

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Certas rochas possuem mais facilidade para se dobrarem e transmitirem os esforosrecebidos, enquanto outras possuem maior tendncia a se fraturarem. As primeiras so as rochascompetentes e as segundas, as incompetentes.

Como exemplo, rochas competentes so os folhetos e calcrios, enquanto as rochas

arenosas como o quartzito tm tendncia a se fraturarem (incompetentes).

b) Dobras

So aquelas existentes em certos tipos de rochas. Por exemplo, nas formaesextratificadas, como rochas vulcnicas e sedimentares e seus equivalentes metamrficos.

Entretanto, qualquer rocha acamada ou com alguma orientao pode mostrar-se dobrada comoacontece com filitos, quartzitos ou gnaisse. O tamanho das rochas o mais variado, uma vezque, enquanto algumas no passam de centmetros, outras atingem grandes propores comcentenas de quilmetros de amplitude.

Figura Aspecto de rocha em corte, no acesso da AV. JK at a BR040, em J. Fora, em que seobserva o efeito de dobramento.

- Causa dos dobramentos

Dobras, assim como falhas, so frequentemente classificadas em tectnicas e atctonicas,segundo sua origem, As de origem tectnica resultam mais ou menos diretamente de foras queoperam dentro da crosta da Terra. As de origem atectnicas so o resultado de movimentoslocalizados (deslizamentos, acomodaes, escorregamentos, avano de gelo sobre sedimentosinconsolidados, etc.) sob influencia de gravidade e na superfcie terrestre. As dobras de origematectnicas so inexpressivas, de mbito local.

Deve-se observar ainda que com um dobramento ocorrem tambm falhamentos depequena amplitude, de grande valia na interpretao da estrutura resultante.

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Exemplo de estrato rochoso dobrado

- Nomenclatura das dobras

A terminologia para se descrever o aspecto geomtrico de dobras a seguinte:-Anticlinal: uma dobra convexa para cima. Significa, em grego, inclinado

opostamente. Refere-se ao fato de, em anticlinais simples, os dois flancos mergulharem emdirees opostas.

-Sinclinal: uma dobra cncava para cima. O significado, em grego, inclinado junto,por se referir ao fato de, nos mais simples sinclinais, os dois flancos mergulharem um em direoao outro.

O conjunto de termos a seguir se refere atitude dos eixos.

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- Reconhecimento de dobras

No fcil a observao de dobras no campo, principalmente quando so de tamanhoconsidervel. Isso em virtude da ao contnua da eroso. Devem-se levar em consideraovrios pontos de observao, numa tentativa de se recompor a geometria da antiga dobra. Ex.: naVia Anhanguera, entre Perus e So Paulo, os cortes dessa estrada exibem as camadas de filtronas mais variadas posies: mais ou menos no km 35, as camadas aparecem na posio vertical.Antes e depois desse ponto, as inclinaes das camadas so mais suaves. Num caso como esse,

podes-se recompor a superfcie dobrada, da seguinte maneira:

O mesmo raciocnio de observao pode ser feito para as amostras de sondagens colhidas

no subsolo. O processo idntico.Imaginemos uma regio com dobramentos moderados, e onde foram executadas vriassondagens.

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Atravs da observao das amostras que so retiradas do subsolo, podemos determinar aposio das camadas. Suponhamos que foram encontradas as seguintes posies:

S1 Inclinada para o norte 450

S2 400 para o sul

S3 700 para o norte

S4 600

para o sul

Colocando-se esses valores no perfil, pode-se recompor a dobra.

bvio que, quanto mais simples for a dobra e maior o nmero de sondagens, mais exataser a reconstruo da dobra.

Exemplo de formao montanhosa com dobras visveis

c) Falhas

- Definio

Falhas so rupturas e deslocamentos que ocorrem numa rocha ao longo de um plano, e

pelo qual as paredes opostas se movem um em relao a outra. A caracterstica essencial omovimento diferencial de dois blocos ou camadas, ao longo de um superfcie de fratura ou

fraqueza.

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Os deslocamentos, das falhas podem variar de poucos centmetros at dezenas dequilmetros. A atitude ou posio de uma falha dada pela medida de sua direo e mergulho.

O bloco acima do plano de falha chamado capa e o abaixo, lapa. bvio que falhasverticais no tero lapa nem capa.

-Elementos de uma Falha

Plano de Falha: a superfcie ao longo da qual se deu o deslocamento.Linha de Falha: a interseo do plano de falha com a superfcie topogrfica.Espelho de Falhas: originaram-se em conseqncia do deslocamento. a superfcie

polida de uma rocha originada pela frico dos blocos opostos, no plano da falha. Formam-sefrequentemente estrias e caneluras, no sentido do movimento. Essa feio permite tambmdeduzir o sentido do deslocamento.

Brechas de Falhas: quando o movimento forte, as rochas no plano podem se fraturar eser, posteriormente, cimentadas. As brechas tectnicas se distinguem das rochas sedimentares,por apresentarem composio mineralgica idntica das rochas encaixantes e homogeneidadequanto aos fragmentos.

Quando o movimento muito forte, a rocha, no plano de falha, fica moda,transformando-se em p de rocha. A consolidao desse p constitui a rocha metamrfica

chamada milonito. Temos, ento, ao longo do plano de falha, uma zona de metamorfismo.

Rejeito: o deslocamento relativo de pontos originalmente contnuos, medido comreferncia ao plano de falha. So cinco os tipos de rejeito:

- Tipos de Falha

31Os tipos mais simples de falhas so os seguintes:


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Falha normal: falha em que a capa (ou teto) se movimenta aparentemente para baixo emrelao lapa (ou muro). O plano de falha mergulha para o lado que aparentemente se abateu.Esta uma falha de tenso.

Falha inversa ou de empurro: falha em que a capa aparentemente se desloca para o alto,em relao lapa. O plano de falha mergulha aparentemente para o bloco que se elevou. uma

falha de compresso.Horst e graden: um bloco rochoso afundado entre duas falhas constitui um graden, e

um bloco que se ergueu entre duas falhas um horst.

- Reconhecimento de Falhas

As falhas podem produzir escarpas na topografia. Entretanto, vale lembrar que nem todaescarpa se originou por falhamento. H tambm escarpas produzidas por eroso diferencial.Escarpas de falhamento so raras no local onde se deu a falha, pois em breve a eroso vai agirrecuando o escarpamento, formando ento escarpas ao longo de linhas de falhas paralelas direo de falhamento, mas no coincidentes nestas. Com o tempo, a eroso destri toda aevidncia de falha e esta s pode ento ser reconhecida por meios indiretos: falta ou repetio decamadas, contato brusco de dois tipos litolgicos, fontes ou nascentes alinhadas (acompanhandoa direo de falhamento). muito til tambm a observao de espelhos de falhas, brechas emilonitos. Em fotografias areas, a mudana brusca da cor do terreno, o desvio do curso de umrio, linha de vegetao, etc. so indcios de falhas.

As falhas podem ser tambm observadas atravs de amostras de sondagens, por meio desua correlao. Ex.:

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d) Fraturas

- Definio

uma deformao por ruptura. Trata-se de um plano que separa em duas partes um

bloco de rocha ou de uma camada, e ao longo do qual no se deu deslocamento.

A foto mostra um gnaisse, tpico do litoral do Rio de Janeiro, com uma fratura que foipreenchida por uma formao mineral que permitiu o afastamento dos planos formados. Vejaque no h deslocamento.

As fraturas tm a seguinte nomenclatura:

O termo diclase reservado para as fraturas ou rupturas de causas tectnicas,enquanto o termo junta restringe-se a fraturas cuja origem a contrao por

resfriamento. O espaamento entre as diclases de um bloco rochoso pode variar demetros at poucos centmetros. As diclases so fraturas normalmente fechadas, maspodem ser alargadas pelo intemperismo qumico.

- Tipos

a) As diclases originadas por esforos de compresso so mais freqentes e soprovocadas principalmente por esforos tectnicos. Caracterizam-se por superfcies planas eocorrem na forma de sistemas, cortando-se em ngulo. So comuns nas partes cncavas dosanticlinais e nas convexas dos sinclinais.

Quando a estrutura da rocha (metamrfica ou sedimentar) for inclinada, podem se

desenvolver diclases paralelas `a estrutura ou ainda obliquas a ela. Ex.: gnaisses, xistos,folhelhos.

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* IDENTIFICAO MACROSCPICA DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ROCHAS

As rochas desta tabela esto dispostas em quatro grupos diferentes, de cordo com sua

granulao e tipo de estrutura. O critrio de subdiviso dos dois primeiros grupos so 3 graus

de dureza: riscvel pela unha, facilmente pelo canivete e dificilmente pelo canivete.

GRUPO I

ROCHAS COM ESTRUTURA MACIA. GRANULAO FINSSIMA. NO SEOBSERVAM MINERAIS. SEM ORIENTAO PREFERENCIAL.

1. DUREZA: RISCVEL PELA UNHA

Descrio Composio Rocha Origem

Odor caracterstico, quando molhada(moringa). Macia ao tato. No efervescecom HCl.

Argila Argilito Sedimentar

2. DUREZA: RISCVEL PELO AO

Descrio Composio Rocha Origem

Cheiro de moringa quando molhada. Noefervesce com HCl

Mica (sericita)Quartzo

Ardsia Metamrfica

Odor de argila ausente ou fraco. Forteefervescncia com HCl. Cores diversas

Calcita Calcrio Sedimentar

Idem. Efervescente somente a quente. Dolomita Dolomito Sedimentar

3. DUREZA:NO RISCVEL, OU DIFICILMENTE, PELO AO

Descrio Composio Rocha OrigemMuito duras. Sem odor caracterstico deargila. No efervesce com HCl.

Calcednia Slex Sedimentar

Densas. No efervescem. Cores: pretas,verde-escura, marrom.

Feldspato ePiroxnio

Basalto Magmtica

Claras: rseas, creme, branca. Macia.Duras. Risca o vidro.

Quartzo Quartzito Metamrfica

GRUPO II

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ROCHAS COM ESTRUTURA MACIA. GRANULAO MDIA A GROSSA. SO

OBSERVADOS CRISTAIS. SEM ORIENTAO PREFERENCIAL.

1. DUREZA: FACILMENTE RISCVEL PELO AO

Descrio Composio Rocha OrigemEfervescem com HCl. Granulao fina agrossa. Cores diversas.

Calcita CalcrioSedimentar

(met.)Efervescem com HCl. Granulao fina agrossa. Cores diversas. Efervesce a quente.

Dolomita DolomitoSedimentar

(met.)

2. DUREZA: DIFICILMENTE OU NO RISCVEL PELO AO

a) Textura eqigranular(minerais com tamanho semelhante)

Descrio Composio Rocha OrigemCores claras, em tons rseo e cinza. Quartzocomum. Granulao milimtrica.

Quartzo,Feldspatos e

MicasGranito Magmtica

Cores claras, em tons rseo e cinza. Quartzocomum. Granulao finssima.

Quartzo,Feldspatos e

MicasAplito Magmtica

Cores escuras. Granulao milimtrica.Feldspato ePiroxnio

(magnetita)Gabro Magmtica

Cores escuras. Granulao ligeiramentemenor.

Feldspato ePiroxnio(magnetita)

Diabsio Magmtica

Cor clara. Granulao milimtrica esuperior.

Nefelina eFeldspato(Fmicos)

Nefelina-

sienitoMagmtica

Cores diversas, claras. Risca o vidro.Formada de fragmentos.

QuartzoQuartzito,

Arenito

silicificado

Magmtica(Sedimentar)

Cores escuras. Cor verde e preta. Anfiblios Anfibolito Metamrfica

b) Textura ineqigranular(minerais de diferentes tamanhos)Descrio Composio Rocha Origem

Cores clarasFeldspato,

Quartzo (Mica)Granitos

(cidas)Magmtica

Cores escurasFeldspato,Piroxnio

Basaltos

(Bsicas)Magmtica

Cores mdias a escurasFeldspatos

Fmicos (semquartzo)

Nefelina-

sienitos

(Alcalina)

Magmtica

GRUPO III

ROCHAS ORIENTADAS EM PLANOS OU LINHAS.

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Causadas Por Estrutura Gnaissica ou Xistosa

Descrio Composio Rocha OrigemCores claras. Granulao grossa a mdia.Grandes cristais de feldspato. Cores variadas.Riscvel pelo ao. Minerais placides de

mica.

Quartzo,Feldspato

(Fmicos), MicasGnaisse Metamrfica

Cores claras a mdia. Cor cinza-esverdeada.Tato macio de pote, quando molhada.

Quartzo e SericitaFilito

(xistos)Metamrfica

Cores claras. Branca ou creme. Granulaomdia a finssima. Divisibilidade em placas,s vezes boa. Risca o vidro. s vezes, commicas.

Quartzo(Mica)

Quartzito

(micceo)Metamrfica

Cor cinza, mdia a escura. Divisibilidade emplacas.

Micas Ardsia Metamrfica

GRUPO IV

ROCHAS COM CAMADAS PRXIMAS DA HORIZONTAL. ESTRATIFICADAS.

CLSTICAS. GRANULAO VARIVEL. FRIVEIS.

Descrio Composio Rocha OrigemFragmentos ou seixos de tamanho maior que2mm, semi-arredondados, cimentados porlimonita, argila, etc.

Cascalho ematerial

cimentanteConglomerado Sedimentar

Fragmentos ou seixos de tamanho maior que2mm, em fragmentos angulares, ligados pormaterial cimentante.

Fragmentos ematerial

cimentanteBrecha Sedimentar

Gros semi-arrendondados, por vezes angu-losos, com tamanho entre 2mm e 0,1mm(visveis a olho nu).Cor variada, s vezesestratificada, spera ao tato.

Areia grossaAreia mdia

Arenito Sedimentar

Gros semi-arrendondados, por vezes angu-losos, com gros entre 0,1mm e 0,01mm,friveis, speras ao tato, dificilmentedistingveis a olho nu. Transio entrearenito e argilito.

Silte Siltito Sedimentar

Odor caracterstico, quando molhada(moringa). Macia ao tato. No efervescecom HCl. Cores diversas.

Argila Folhelho Sedimentar

Odor de argila ausente ou fraco. Forteefervescncia com HCl. Cores diversas.

Calcita Calcrio Sedimentar

Odor de argila ausente ou fraco.Efervescente somente a quente

Dolomita Dolomito Sedimentar

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RESUMO PARA IDENTIFICAO MACROSCPICA DO TIPO DA ROCHA(principais caractersticas)

a)Rochas magmticas

1. Estrutura macia, compacta.

2. Dureza mdia a elevada.

3. No campo, a cor relativamente homognea.

b)Rochas sedimentares

1. Estrutura em camadas.

2. Dureza baixa.

3. No campo, a cor pode variar no sentido horizontal e vertical.

4. Estruturas sedimentares tpicas: estratificao cruzada, marcas de ondas, de animais, de

chuva, do gelo, etc. Fsseis.

c)Rochas metamrficas

1. Estrutura orientada. Paralelismo dos minerais.

2. Dureza mdia a elevada, com exceo das micceas e carbonatadas.

3. No campo, a cor pode variar, como as sedimentares.

ROTEIRO PARA IDENTIFICAO DAS ROCHAS

1. Cor deve ser referida, embora no seja muito importante;

2. Granulao importante: muito grossa, grossa, mdia, fina ou finssima;

3. Dureza sua avaliao dada por: riscvel pela unha, facilmente pelo canivete edificilmente pelo canivete;

4. Estrutura resume-se em: macia, orientada ou estratificada;

5. Minerais presentes depende de um maior conhecimento do indivduo;

6. Concluso: verificar a qual dos grupos anteriores pertence.

A seguir, complementa-se a identificao com os seguintes elementos:

7. Graus de alterao classificam-se em: inalterada ou s, ligeiramente, medianamente oubastante alterada;

8. Outras observaes elementos como: eventual fratura, presena de vesculas, etc;

9. Tipo da rocha Justificar;

10. Nome da rocha Justificar.

1. 3 Mapas Geolgicos38


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*Texto extrado do Livro Geologia Aplicada Engenharia, de Nivaldo Jos Chiossi, que seencontra com sua edio esgotada.

Introduo:

Ao estudante de engenharia, e ao prprio engenheiro , interessa conhecer apenas certosaspectos da Geologia Prtica.A nosso ver (baseado em Chiossi) esses aspectos se resumem nos seguintes:

1- Identificao de amostras de minerais e rochas mais comuns. Podero ser vistas no LaGetec Laboratrio de Geotecnia, da UFJF, ou vistas em museus.2- Reviso de conceitos topogrficos, no tocante s formas topogrficas, aos mapas e perfistopogrficos.3- Elaborao e interpretao de perfis geolgicos com base em sondagens. Destacar dois

pontos: os limites entre as camadas e os elementos estruturais (falhas, dobras, etc.).4- Interpretao de mapas geolgicos considerando trs situaes bsicas:

4.1- camadas horizontais;4.2- camadas verticais;4.3- camadas inclinadas.

5- Rochas com camadas inclinadas. Estudar basicamente dois aspectos:5.1- Caracterizao de uma camada inclinada a partir de trs pontos de sondagem;5.2- Traar num mapa topogrfico os limites de uma camada inclinada a partir de trs

pontos de ocorrncia.6-Exerccio sobre barragens.7-Exerccio sobre tneis.8-Exerccios com fotografias areas, mostrando aerofotogrametria e fotointerpretao.

Mapas Geolgicos

Definio

Mapa geolgico aquele que mostra a distribuio dos tipos de rochas e das estruturasgeolgicas como fraturas, falhas, dobras, posio das camadas, etc.Cada tipo de rocha existente numa determinada rea ou grupo de tipos de rochas, separado deoutro por linhas cheias, as quais so chamadas linhas de contato.

ConstruoUm mapa geolgico pode ser construdo ou a partir de um mapa topogrfico, no qual so

colocados os dados geolgicos, ou a partir de fotografias areas. No Brasil, at o momento,existe uma grande deficincia de mapas geolgicos, o que obriga certos projetos prioritrios aexecutarem a curto prazo, um mapa geolgico precrio que permita a sua execuo. Ex.: as

barragens construdas ultimamente no pas, o projeto do metr de So Paulo, etc., para os quaisno havia mapas geolgicos adequados.

A existncia de um mapa geolgico facilita enormemente um projeto de engenharia, umavez que, por exemplo, para um traado de uma rodovia, de um tnel ou de uma barragem, ser

possvel antecipar certos problemas, por simples consulta ao mapa antes mesmo da ida dos

gelogos e engenheiros ao campo.Representao

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A representao dos tipos de rochas num mapa geolgico pode ser feita atravs de smbolosadequados ou cores apropriadas. A separao entre cada tipo de rocha feita atravs de linhascheias. Quando a separao duvidosa, usa-se linha tracejada.Os elementos estruturais so representados tambm por smbolos, dos quais os mais comuns soos seguintes: direo e mergulho das camadas (35), dobramentos, como por exemplo,anticlinais ( ), falhas, como por exemplo, verticais () ou mostrando o deslocamento relativo

(NO) de um falhamento

Dois elementos geolgicos estruturais bastante importantes nos mapas geolgicos, so adireo e o mergulho das camadas.

Direo de uma camada a linha resultante da interseo do plano da camada com umplano horizontal.

Mergulho de uma camada o ngulo formado pelo plano da camada com o planohorizontal.

A determinao da direo de uma camada no campo feita por meio da bssola e dongulo de mergulho, atravs do inclinmetro.

Plano abcd = camadaPlano abef = horizontal

A figura abaixo mostra uma formao de relevo em que so identificadas rochas com

planos de formao (camadas inclinadas), caracterizando assim uma formao comcaractersticas particulares, face a no homogeneidade dos macios.

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Figura Formaes de rochas com planos inclinados

Tipos de Mapas Geolgicos

Em nosso curso estudaremos somente mapas geolgicos com camadas homogneas, isto, camadas de rocha que possuam mais ou menos a mesma espessura e com mergulho constante.Assim considerando, trs casos so possveis: camadas horizontais, camadas verticais, camadasinclinadas.

Mapas geolgicos com camadas horizontais

Nesse caso, os limites ou contatos entre as diversas camadas, possuem contorno paraleloou coincidente com as curvas de nvel. Ex.:

Mapas geolgicos com camadas verticais

Nesse caso, essas camadas so delimitadas no mapa geolgico por duas retas paralelas,que interceptam as curvas de nvel.

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Mapa geolgico com camadas inclinadas

Esse caso no to elementar como os dois anteriores. Os contatos ou limites entre ascamadas interceptam as curvas de nvel segundo linhas irregulares (seu contorno nunca representado por retas paralelas).

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1. 4 - Exerccios Prticos de Geologia de Barragens e Tneis

*Adaptado de Chiossi

1O ANLISE GEOLOGIA APLICADA A BARRAGENS

Considere a regio mostrada no mapa abaixo, a ser construda uma barragem de terra segundo oeixo longitudinal MN. Pergunta-se:

1) Para o desvio da gua da rea de fundao da barragem (15m de altura e aproximadamente180m de comprimento), discuta: O que mais vivel ? A execuo (estrutura temporria) deum corta rio ou um tnel de desvio ?

2) Qual o percurso melhor e mais curto para um tnel de desvio (permanente), sabendo-se que opiso inicial do tnel est na cota 460 ? Este poderia ser aproveitado como tnel de aduo(gerao de energia hidrulica) ?

3) Quais as condies geolgicas a serem encontradas no percurso do tnel do tm anterior ?

4) O que voc sugere com relao ao talus e aluvio como materiais de fundao?5) Onde voc sugeria a pesquisa de materiais de construo? Marque no mapa ou descreva

(pedreira, areia, cascalho, reas de emprstimo).6) Construir o perfil geolgico MN com sobrelevao 5.7) Explicar a estrutura geolgica da rea.

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2O ANLISE GEOLOGIA APLICADA A BARRAGENS

A partir do mapa abaixo, referente geologia do estado de So Paulo (formaes em paralelo ehorizontal), pede-se

1) Escolher o melhor local para barragem com 55m de altura. Lanar, em planta, a representao

grfica do corpo da barragem, considerando a largura da crista com a possibilidade depassagem de 1 veculo pesado, com folga.

2) Construir o mapa geolgico da rea.3) Construir o perfil geolgico do eixo selecionado, com sobrelevao 5.4) Discuta sobre a permeabilidade, e conseqentemente, sobre a percolao de gua atravs dos

3 macios abaixo, aps o enchimento do reservatrio a ser formado.a) de fundao b) das ombreiras da barragem c) do corpo da barragem

5) Localizar locais provveis para pedreiras, reas de emprstimo, areia e cascalho, discutindo aviabilidade de tal obteno.

Local - Trs Irmos, Rio Tiet - Est. S. Paulo EH = 1:10.000Dados das sondagens executadas:Cota do leito do rio: 265,0 abaixo da cota 265,0: basalto macioentre as cotas 265,0 e 280,0 aluvio e cotas 280,0 e 300,0 - basalto vescularentre as cotas 300,0 e 320,0 - basalto macio acima da cota 320,0 - arenito Bauru

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3O ANLISE TNEIS E MAPA GEOLGICO

No mapa anexo, foram encontradas as seguintes condies geolgicas: acima da cota 825,calcrio; entre as cotas 825 e 780, folheto; abaixo da cota 780, arenito. Os pontos M e N,representam os extremos de um afloramentos de diabsio, com direo N 20E. Pede-se:

1) Locar o eixo de um tnel horizontal, partindo de A, com 600m de comprimento e direo S80W, seguindo por um trecho com 500m de comprimento, direo N 65W e uma inclinaode 5.

2) Construir o mapa geolgico.3) O perfil geolgico dos tneis, com S = 5. Colocar os tneis no perfil, sabendo ser o dimetro

de 10m e a cota do teto no ponto A, igual a 760m.4) O volume de escavao em cada tipo de rocha.5) Analisar as condies geolgicas tericas para cada tipo de rocha, i.., se a rocha favorvel

ou no para tneis, e porque.

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