UTILIZAÇÃO DA MICROSÍSMICA PARA ESTIMATIVA DO ESTADO DE TENSÃO IN SITU EM ESCAVAÇÕES...
Transcript of UTILIZAÇÃO DA MICROSÍSMICA PARA ESTIMATIVA DO ESTADO DE TENSÃO IN SITU EM ESCAVAÇÕES...
UTILIZAÇÃO DA MICROSÍSMICA PARA ESTIMATIVA DO ESTADO DE TENSÃO IN SITU
EM ESCAVAÇÕES SUBTERRÂNEAS
5ª Jornada Ibero-americana da Rede Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade
Geotecnia Subterrânea
13 a 16 de Junho de 2012
Ouro Preto
BRASIL
Gustavo Paneiro, Carlos Dinis da GamaCERENA/DECivil, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa
MICROSÍSMICA PARA LAS ESTIMACIONES DEL ESTADO DEL ESFUERZO IN SITU EN ESCAVACIONES SUBTERRÁNEAS
Rede Ibero-americana “Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade” MASyS, 2010 - 2013
Argentina, Bolívia, Brasil, Chile, Cuba, Equador, Espanha, México, Peru, Portugal e Venezuela
CYTED
Area-3
CONTEÚDO
INTRODUÇÃO
O EFEITO DE KAISER
O MÉTODO EA PARA ESTIMATIVA DO ESTADO DE TENSÃO
ESTIMATIVA DA TENSÃO IN SITU ATRAVÉS DO MÉTODO DRA
DISCUSSÃO
CONCLUSÕES
INTRODUÇÃO
EMISSÃO ACÚSTICA
Libertação de energia elástica na sequência da alteração do estado de tensão/deformação do material.
Muravin (2009)
A história da aplicação das emissões acústicas pode ser dividida em dois principais períodos:
Período pré tecnológico;
Período tecnológico
INTRODUÇÃO
Período pré tecnológico:
Encontra-se associado a fenómenos acústicos que se percecionam na vida quotidiana:
A fratura de pedras;A fratura de ossos;O crepitar da madeira a arder, etc.
INTRODUÇÃO
A emissão acústica (EA) foi também utilizada pelos artesãos, com o desenvolvimento das suas habilidades, para controlo da qualidade da sua produção, tendo sido esta, provavelmente, a primeira utilidade das emissões acústicas.
Nos metais, o termos “choro do estanho” (sons audíveis produzidos pela germinação mecânica de estanho puro, durante a deformação plástica) foi cunhado por volta de 3700 A.C. pelos fundidores na Ásia Menor.
INTRODUÇÃO
SÉCULO VIII
Gebber refere que Júpiter (estanho) emite um “som áspero” quando trabalhado, enquanto que Marte (ferro) “soa muito” quando forjado.
SÉCULO XIX
Emissões audíveis provenientes de vários materiais, tais como o ferro, estanho, cádmio e zinco.
INTRODUÇÃO
Em 1924, P. Ehrenfest e A. Yoffe observaram que o processo de deformação por corte do sal e do zinco é acompanhado por alguns efeitos sonoros.
A partir destas constatações foram iniciadas as investigações científicas sobre os fenómenos acústicos.
INTRODUÇÃO
F. Kishinouye, 1933
Sismologista, desenvolveu ensaios sobre madeiras para verificação dos fenómenos acústicos
F. Forster e E. Scheil, 1936
Criaram e aplicaram instrumentação para o registo de emissões acústicas geradas durante transformações martensíticas (processo aplicado aos aços que se caracteriza pela transformação da austenite em martensite que confere maior resistência ao aço ).
INTRODUÇÃO
Os primeiros estudos publicados acerca do fenómeno das emissões acústicas, nos anos 40, referiam-se ao
problema da previsão de golpes de terreno em explorações mineiras. Esta técnica é ainda utilizada na mecânica das rochas, em estudos quer laboratoriais, quer de campo.
INTRODUÇÃO
EFEITO DE KAISER
A primeira investigação significativa das emissões acústicas nos metais (aço, zinco, alumínio, cobre e chumbo) foi efetuada por Kaiser.
“A inexistência de emissões acústicas detetáveis num nível de sensibilidade
fixo, até que sejam excedidos níveis de tensão anteriormente aplicados”.
EFEITO DE KAISER
40 40
120
ENSAIO DE FLEXÃO SOBRE TRÊS PONTOS
EFEITO DE KAISER
ENSAIO DE FLEXÃO SOBRE TRÊS PONTOS
Rocha xistosa
EFEITO DE KAISER
ENSAIO DE COMPRESSÃO
Rocha granítica
MÉTODO EA PARA ESTADO DE TENSÃO
O método EA para determinação das tensões in situ baseia-se no princípio do efeito de Kaiser.
MÉTODO EA PARA ESTADO DE TENSÃO
A análise deste fenómeno supõe que uma tensão previamente aplicada pode ser detetada através da aplicação de uma carga numa amostra de rocha a um ponto onde se verifique um aumento substancial da atividade microsísmica.
MÉTODO EA PARA ESTADO DE TENSÃO
Por vezes, a atividade microssísmica poderá estar presente em níveis de tensão abaixo da tensão máxima previamente aplicada, sendo tanto maior quanto maior a alteração do maciço rochoso que representa.
Esta situação encontra-se muito provavelmente associada a movimentos de fricção ao longo das fraturas existentes
DESCRIÇÃO DAS AMOSTRAS ENSAIADAS
DESCRIÇÃO DAS AMOSTRAS ENSAIADAS
Amostra Prof. (m) Descrição15 71.58-71.75
Xistos siliciosos cinzentos17 80.17-80.3419 97.95-88.15 Xistos verdes31 125.15-125.32 Xistos púrpuros (vermelhos
escuros))32 129.07-129.3158 227.64-228
Xistos cinzentos58A 227.64-22858B 227.64-22882 347.88-348.1
Xistos grafíticos negros82A 347.88-348.1112 437.02-437.30
Xistos negro/cinzento112A 437.02-437.31
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO ENSAIO
EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO ENSAIO
RESULTADOS ALCANÇADOS
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2 4 6 8 10 12Stress (MPa)
Cum
ulat
ive
AE
even
ts(c
ount
)
2.51MPa
Amostra 15
RESULTADOS ALCANÇADOS
0
2
4
6
8
10
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8Stress (MPa)
Cu
mu
lati
ve
AE
ev
ents
(co
un
t)
6.00MPa
Amostra 112
RESULTADOS ALCANÇADOS
Amostra σAE
15 2.5117 2.4419 2.7531 2.6132 2.2358 -----
58A 6.2858B 7.7282 6.35
82A 2.75112 6.00
112A 10.10
Valores de tensão a partir dos quais se verifica emissão acústica
MÉTODO DRA
O método DRA (Deformation Rate Analysis) foi originalmente proposto do Yamamoto (Yamamoto et. al 1991) e utiliza as propriedades inelásticas das rochas sobre compressão para determinação da tensão in situ a partir de amostras de rocha.
MÉTODO DRA
Efetuando-se a relação entre Deij a tensão aplicada, s, verificar-se-á que, a partir de um determinado valor s0, existe um inflexão da curva, correspondendo esta ao valor da tensão in situ.
RESULTADOS OBTIDOS
-15
-10
-5
0
5
10
15
0 2 4 6 8 10 12
Stress (MPa)
Diff
eren
tial S
train
(με)
2.61MPa
Amostra 15
RESULTADOS OBTIDOS
-4
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Stress (MPa)Diff
eren
tial S
train
(με)
7.20MPa
Amostra 58
RESULTADOS OBTIDOS
Amostra σDRA
15 2.6117 2.7219 2.2531 2.2332 3.8358 7.20
58A 5.7658B /82 3.87
82A 8.34112 4.58
112A 7.96
DISCUSSÃO
As amostras ensaiadas correspondem a testemunhos de sondagens verticais, sendo que, será possível estimar, teoricamente, a tensão in situ a que estariam sujeitas, através da seguinte relação:
hTheo
onde sTheo corresponde à tensão vertical, g à densidade média do maciço rochoso (27 kN/m3) e h à profundidade.
DISCUSSÃO
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
0 100 200 300 400 500h (m)
σ (M
Pa)
σ-AE
σ-DRA
σ-Theo
CONCLUSÃO
Os ensaios efetuados sobre as 11 amostras mostram que as tensões in situ determinadas experimentalmente por dois métodos que utilizam as propriedades inelásticas dos materiais rochosos coincidem, na sua maioria, com as determinações teóricas.
Não obstante , a correlação entre resultados não é uniforme para todas as profundidades, sendo que, a partir de 450 m, os valores experimentais afastam-se dos valores teóricos.
CONCLUSÃO
Este facto poderá estar relacionado com perturbações do estado de tensão in situ a partir dessas profundidades. Tal situação foi de facto verificada mais tarde, em campo.
A utilização do Efeito de Kaiser constitui uma ferramenta muito útil para a determinação do estado de tensão in situ dos materiais rochosos, principalmente porque se baseia em ensaios não destrutivos.
CONCLUSÃO
Este facto poderá estar relacionado com perturbações do estado de tensão in situ a partir dessas profundidades. Tal situação foi de facto verificada mais tarde, em campo.
A utilização do Efeito de Kaiser constitui uma ferramenta muito útil para a determinação do estado de tensão in situ dos materiais rochosos, principalmente porque se baseia em ensaios não destrutivos.
5ª Jornada Ibero-americana da Rede Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade
Geotecnia Subterrânea
13 a 16 de Junho de 2012
Ouro Preto
BRASIL
Rede Ibero-americana “Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade” MASyS, 2010 - 2013
Argentina, Bolívia, Brasil, Chile, Cuba, Equador, Espanha, México, Peru, Portugal e Venezuela
CYTED
Area-3
OBRIGADO!