Classificação de maciços rochosos

Transcrição

1 Geologia Classificação de maciços rochosos Prof. Marcel Sena (65)

2 Introdução Um dos aspectos mais importantes ligados aos estudos de terrenos para fins de engenharia civil é o da respectiva classificação, nomeadamente no que se refere à definição dos parâmetros que melhor caracterizam uma formação do ponto de vista de Geologia de Engenharia. Uma primeira classificação dos materiais geológicos do ponto de vista da Geologia de Engenharia, bem como da engenharia civil, é em solos e em rochas. Às formações constituídas por solos é atribuída a designação genérica de maciços terrosos, enquanto as que são essencialmente constituídas por material rocha se designam por maciços rochosos.

3 Parâmetros a serem observados Litologia Estrutura geológica Características hidrogeológicas (posição do nível freático) Recobrimento Grau de alteração Fraturamento Propagação de ondas sísmicas Etc

4 Classificação geológica Quando se pretende fazer o estudo de uma dada formação interessada num problema de engenharia civil é corrente iniciá-lo por uma classificação geológica. Reconhece-se que esta classificação não é absoluta para fins de engenharia, mas atribuise-lhe utilidade.

5 Corte esquemático representativo dos fenómenos de subsidência e de colapso associados a maciços de calcário. Hidrogeologia dum maciço sedimentar: A - zona de recarga; B zona de cavidades saturadas; C zona de transferência.

6 Grau de Alteração O estado de alteração é vulgarmente indicado à custa da sua descrição baseada em métodos expeditos de observação. Em solos, por exemplo, é de grande utilidade a indicação da facilidade com que se desmonta o material com determinados tipos de ferramentas. Em rochas é costume referir-se a maior ou menor facilidade com que se parte o material, utilizando um martelo de mão, ou a sua coloração e brilho como consequência da alteração de certos minerais como feldspatos e minerais ferromagnesianos.

7 Graus de alteração de maciços rochosos.

8 Grau de Fraturamento Sempre que se realizam sondagens com recuperação contínua de amostra, um indicador muito utilizado para informar quanto ao estado de alteração das rochas atravessadas, mas também influenciado pelo estado de fraturação destas, é o da percentagem de recuperação resultante das operações de furação. A percentagem de recuperação obtém-se multiplicando por 100 o quociente entre a soma dos comprimentos de todos os comprimentos obtidos numa manobra e o comprimento do trecho furado nessa manobra

9 Graus faturamento de maciços rochosos.

10 Sistema RQD Relacionado com os estados de alteração e fracturação, Deere (1967) desenvolveu um sistema de classificação baseado num índice que designou por RQD ( Rock Quality Designation ), indicativo da qualidade de maciços rochosos, definido a partir dos testemunhos de sondagens realizadas com recuperação contínua de amostra.

11 Exemplo 1

12 Quando não haja amostragem obtida por sondagens mas sejam identificáveis os traços das descontinuidades em afloramentos rochosos ou em escavações, poder-se-á estimar o valor do RQD recorrendo à relação proposta por Palmström (1982): RQD = 115 3,3 Jv

13 Espessura das camadas

14 Resistência a compressão simples

15 Ângulo de atrito

16 Qualidade do maciço rochoso VP,m - Velocidades de propagação das ondas no maciço VP,I Velocidade da onda determinado laboratorialmente em provetes de rocha Ed,m e Ed,l - módulos de elasticidade dinâmicos obtidos in situ e em laboratório

17 Classificações Geomecânicas Métodos Classificação de Barto (Sistema Q) de 1974 Classificação de Bieniawski (Sistema RMR) de 1976 Classificação RMi Arild Palmstrom

18 Sistema Q Com fundamento na observação dum grande número de escavações subterrâneas, Barton, Lien e Lund, do Norwegian Geotechnical Institute, propuseram, em 1974, uma classificação que assenta na definição de um índice de qualidade Q baseado na análise de 6 factores considerados relevantes para a caracterização do comportamento dos maciços rochosos.

19 Sistema Q 6 Parâmetros envolvidos: RQD Jn Quantidade e maneira que as fraturas se correlacionam. Jr Rugosidade das fraturas. Ja Grau de alteração das fraturas Jw Considera a pressão da água SRF Considera as tensões no local Q = (RQD/Jn) x (Jr/Ja) x (Jw/SRF) RQD/Jn Avalia o tamanho dos blocos Jr/Ja Avalia a resistência de cisalhamento entre os blocos Jw/SRF Avalia as tensões

20 Parâmetros que tem expressão no Sistema Q Qualidade do maciço rochoso (RQD)

21 Parâmetros que tem expressão no Sistema Q Índice das famílias de Juntas (Jn)

22 Parâmetros que tem expressão no Sistema Q Índice de Rugosidade Jr

23 Grau de alteração das descontinuidades (Ja)

24 Índice das Condições hidrogeológicas

25 SRF

26 Estimativa de suportes utilizando o sistema Q Fornece 38 categorias de suportes. Utiliza como suportes o concreto projetado, chumbadores (passivos), tirantes (tensionados), telas soldadas, malha de dupla torção, arcos de concreto simples e armado.

27 Classificação do maciço e recomendação de suporte (Grimstad e Barton, modificado de Hutchinson e Diederichs,1996).

28

29 Sistema RMR (Rock Mass Rating) Bieniawski (1976) - A classificação geomecânica é baseada no princípio da atribuição de pesos aos seis parâmetros que Bieniawski considerou contribuírem mais significativamente para o comportamento dos maciços rochosos, tendo em atenção especial o caso das obras subterrâneas. O somatório dos pesos atribuídos a cada um destes parâmetros constitui um índice, usualmente designado por RMR, ao qual corresponde uma das cinco classes de qualidade de maciços, consideradas pelo autor.

30 Sistema RMR Parâmetros envolvidos: RQD Resistência a compressão uniaxial da rocha intacta Espaçamento das descontinuidades Condição das descontinuidades Influência da água Orientação das descontinuidades RMR = Somatório de todos os parâmetros

31 Tabela de classificação RMR

32 Efeito da orientação das descontinuidades - RMR (1989).

33 Classes dos maciços RMR

34 Relação entre classe do maciço, suporte e tipo de escavação

35 Correlação entre RMR e Q Os sistemas de Barto e Bieniawski, foram correlacionados em diversas situações: minas a céu aberta, minas subterrânea escavações civis, tuneis, barragens, etc. Um total de 111 casos da Escandinávia, África do Sul, Europa, Austrália, E.U.A e Canadá foram analisados resultando na seguinte equação (Bieniawski (1976): RMR = 9.ln Q + 44

36 Correlações entre RMR e Q

37 Comparações entre Q e RMR O Sistema RMR enfatiza a orientação das descontinuidades. Considera a resistência da rocha diretamente nos seus parâmetros ao contrário do sistema Q. O Sistema Q leva em consideração as tensões da rocha ao contrário do RMR. RMR é claramente mais simples.