OBRAS GEOTÉCNICAS MEC 2009 SÍSMICA DE REFRACÇÃO. Exercícios de aplicação
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- Gustavo Farias Fortunato
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1 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC 2009 SÍSMICA DE REFRACÇÃO Exercícios de aplicação 1
2 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Faz a legenda dos pontos e parâmetros notáveis Que medições e considerações pode fazer a partir deste gráfico? Que considerações pode fazer sobre os resultados deste ensaio de SR?
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4 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Exercício 1 Com vista à elaboração do projecto de uma importante rodovia no interior do país, foram efectuados, segundo a sua directriz, dois perfis sísmicos, encontrando-se os resultados na tabela 1. Deseja-se ter uma ideia da geologia do traçado e das dificuldades de construção, entrando em linha de conta que: Recorreu-se à prospecção sísmica na qual foi utilizado um sismógrafo de 24 canais ao longo de aproximadamente 960m. O perfil 1 foi efectuado à cota de 450 m. O perfil 2 foi efectuado à cota de 500 m. A razante da via rápida encontra-se projectada à cota de 475 m. Pretende-se utilizar uma "ripper" D9H (catálogo anexo) 1. Utilizando papel milimétrico elabore as dromocrónicas correspondentes aos valores obtidos. 2. Determine as velocidades de propagação das ondas vibratórias nas diferentes formações geológicas encontradas em cada um dos perfis. 3. Elabore um corte esquemático para cada um dos troços ensaiados com a indicação da profundidade a que devem ocorrer as diferentes formações. 4. Tendo indicação da cota da razante da via rápida, indique se a escavação da sua caixa poderá ser efectuada através dos meios mecânicos anteriormente referidos. 5. Considerando que no local predominam rochas de origem granítica, interprete os perfis obtidos (consultar tabela 2 e 3).
5 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC PERFIL 1 PERFIL 2 T.D. T. I. T.D. T. I. G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G Tabela 1 Tempos de chegada das ondas aos diferentes geofones (x10-3 s) nos Perfis 1 e 3. T.D. tiro directo; T.I. tiro inverso; G i Geofone i
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8 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC PARÂMETROS ACÚSTICOS DAS ROCHAS ROCHA PESO ESPECÍFICO kg/m 3 VELOCIDADE DE PROPAGAÇÃO DAS ONDAS LONGITUDINAIS m/s IMPEDÂNCIA ESPECÍFICA DE ONDA kg/(m 2.s) x10-5 ALEVROLITO BASALTO ARGILA GABRO ( 3380) GRANITO GRÃO MÉDIO ( 2260) DIORITO CALCÁRIO QUARTZITO FERRUGINOSO MÁRMORE AREIA ARENITO (2100) PERIDOTITO CALCEDÓNIA SIENITO ESCARNITO (SKARN) XI STO CARVÃO TABELA 2 VELCOCIDADES DAS ONDAS ELASTICAS E COEFICIENTES DA ABSORÇÃO NAS ROCHAS (f = 1 khz) ROCHA PESO ESPECÍFICO VELOCIDADE DA ONDA m/s COEFICIENTE DE ABSORÇÃO 1/m Kg/m 3 V P V S θ P θ S GRANITO GRANITO-GNAISSE GNAISSE ANFIBÓLICO GABRO ARENITO DE GRÃO FINO SERPENTINITO TABELA 3
9 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Exercício 2 Pretende-se construir um edifício na cidade de Fátima, situada no Maciço Calcário Estremenho, devendo as suas fundações assentar em rocha sã (" Bed rock"/firme). Para o efeito realizou-se no local um ensaio de sísmica de refracção, cujas dromocrónicas se apresentam a seguir. a) Com base nas dromocrónicas de tiro directo e de tiro inverso diga o que pode concluir sobre o número e inclinação das camadas. Justifique. b) Determine as velocidades das diferentes camadas c) Determine a espessura da camada subjacente à camada superficial d) Elabore um corte esquemático do perfil ensaiado utilizando para o efeito as seguintes escalas: horizontal 1/5000 e vertical 1/2000. e) Tendo em conta o local de construção, as velocidades das camadas e a tabela de velocidades (V P ), para algumas formações geol6gicas, faça a identificação das diferentes camadas, assinalando a que corresponde a rocha sã (ver tabela seguinte). f) Diga se é possível fazer a extracção de todo o material sobrejacente à rocha sã, utilizando uma Ripper D10. Justifique.
10 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Formação Velocidades (m/s) Aluvião Argila Granito Calcário Xisto Grés quartzítico
11 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Exercício 3 Tendo em vista a construção de uma importante rodovia que, num determinado troço, atravessa rocha granítica, apresentando à superfície uma espessa capa de alteração, foram efectuados, entre outros trabalhos de prospecção geotécnica, ensaios de sísmica de refracção, utilizando para tal um sismógrafo de 12 canais. No gráfico anexo, encontram-se representadas as dromocrónicas obtidas a partir de dois tiros, efectuados segundo um perfil situado à cota de 450m. a) Determine, em m/s, a velocidade das diferentes camadas. b) Elabore um corte esquemático da zona em questão, à escala vertical de 1:500. c ) Tendo indicação de que a rasante da via rápida se encontra projectada à cota 425m, indique se a escavação da sua caixa poderá ser efectuada através dos meios mecânicos que junto se indicam.
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13 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Exercício 4 A região Borba-Estremoz-Vila Viçosa é o maior centro produtor português de calcários cristalinos. Estes mármores, conhecidos internacionalmente pela sua beleza e qualidade, são um recurso geológico muito importante, contribuindo com uma quota significativa para o valor das exportações nacionais. 1) Tendo em conta apenas o esboço geológico do sector de Vila Viçosa, que apresentamos na figura 1, da faixa referida, identifique o tipo de estrutura geológica da ocorrência destes mármores. 2) A NW da povoação de Bencatel, no rectângulo assinalado no mapa (do qual se apresenta um pormenor mais ampliado), localiza-se a Pedreira do Ezequiel, que explora um mármore rosa vergado de beleza invulgar. A exploração da pedreira é desenvolvida, por escavação, com 4 frentes verticais de trabalho (taludes): duas frentes com direcção NS e duas com direcção EW. Para além da estratificação, existe uma família de fracturas que intersecta os taludes NS com pendor aparente 50 N e intersecta os taludes EW com pendor aparente 150 W. Comente, justificando, a escolha relativa à orientação das frentes da pedreira, considerando um ângulo de atrito para o mármore de 40º. 3) É comum, a existência de uma camada de alteração constituída em parte por "terra rossa", em rochas carbonatadas, sedimentares ou metamórficas. A viabilidade de uma exploração de mármore depende, entre outros factores, da profundidade a que se encontra a rocha com boa qualidade. A existência de grandes coberturas de alteração pode, então, inviabi1izar essa exploração. Um dos modos de calcular essa profundidade é recorrendo a métodos de prospecção geofísica. No caso em estudo, efectuou-se um ensaio de sísmica de refracção, cujos resultados se apresentam na figura 2.. Com base nas dromocrónicas: a) Determine, justificando, o número de camadas e a velocidade de propagação nas diferentes camadas. b) A superfície de separação das camadas é horizontal ou inclinada? Justifique. c) Determine a profundidade a que se encontra a rocha sã.
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16 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Exercício 5 No local onde se pretende proceder à exploração de uma pedreira de rocha carbonatada (calcário sedimentar) para a produção de brita, é possível observar a existência de uma camada superficial de alteração constituída fundamentalmente por "terra rossa". A viabilidade desta exploração está dependente, entre outros factores, da profundidade a que se encontra a rocha sã a ser explorada. Para a determinação da interface "terra rossa"/rocha sã realizou-se um ensaio de sísmica de refracção, cujos resultados se apresentam na Figura 1. Com base na análise das dromocrónicas: a) Determine a velocidade de propagação das ondas sísmicas nas diferentes camadas. b) Admitindo que a superfície topográfica é horizontal e que se encontra à cota 250m, elabore um corte esquemático do perfil ensaiado, indicando a profundidade a que se encontra a rocha sã nas extremidades do perfil (utilize para o efeito a escala horizontal 1:2 500 e vertical 1:500). c) Regra geral, as velocidades propagação das ondas P medidas num ensaio "in situ" e em laboratório são bastante diferentes. Em que situação espera obter valores mais elevados? Apresente possíveis justificações para este facto.
17 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Exercício 6 Numa região do Maciço Calcário Estremenho (Orla Ocidental Portuguesa) foi projectada uma escavação, conforme se mostra na Fig. 2 Nos trabalhos preliminares, efectuaram-se ensaios de Sísmica de refracção (SR), em particular, dois perfis (SR1 e SR2), efectuados à cota 85, indicados na Fig. 2. As dromocrónicas obtidas são semelhantes e estão representadas na Fig.1. Figura 1 Comente os resultados obtidos na SR, referindo os seguintes aspectos: a) N de camadas do perfil e crítica dos valores das velocidades b) Inclinação das interfaces refractoras (são horizontais ou inclinadas? Para onde inclinam?). Justifique c) Espessura média da camada superficial, com indicação do perfil esquemático
18 OBRAS GEOTÉCNICAS MEC Figura 2
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