Criação e modificação de um modelo geológico Program: Estratigrafia

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1 Engineering manual No. 39 Updated: 11/2017 Criação e modificação de um modelo geológico Program: Estratigrafia File: Demo_manual_39.gsg Introdução O objetivo deste Manual de Engenharia é explicar como utilizar o programa Estratigrafia. O princípio da modelação é a criação de um modelo geológico de acordo com os dados obtidos através de mapeamentos geológicos. Para condições geológicas simples, o modelo é criado automaticamente, a partir das sondagens e ensaios de campo que foram realizadas no local de construção. Para condições mais complexas, poderá ser necessário, em alguns casos, modificar o modelo gerado, de forma a igualar o estado real ou a ideia do geólogo. Tal pode ser conseguido através de modificações das camadas do solo (expandir, fundir, dividir) ou através da criação de diferentes anomalias geológicas (lentes de solo, falhas geológicas ). Este manual foca-se nestas modificações. A modelação do exemplo presente neste manual tem uma duração inferior a uma hora. O resultado é o modelo presente na figura seguinte. Modelo geológico final O processo é descrito passo-a-passo. Para uma compreensão correta do processo de modelação, recomendamos a criação de um exemplo independente. Para verificar o modelo criado, pode utilizar o exemplo Demo_manual_39.gsg, que faz parte da instalação do programa Estratigrafia.

2 Criação de um Modelo do Terreno A criação de um modelo digital do terreno é o primeiro passo para a maioria dos problemas. O modelo digital do terreno é criado com as dimensões do local de construção, a partir dos pontos do terreno introduzidos. Os pontos do terreno podem ser introduzidos ou importados. O terreno é gerado automaticamente após cada alteração efetuada nos pontos introduzidos. A forma do terreno também é influenciada pelos ensaios de campo com a coordenada z definida. Neste exemplo, o talude modelado a partir de seis pontos é exibido na figura abaixo. As coordenadas dos pontos são as seguintes: [0, 0, 0], [0, 10, 0], [7, 0, 3], [7, 10, 3], [20, 0, 5], [20, 10, 5]. Terreno com suavização imediata A forma do modelo pode ser bastante influenciada ao suavizar as superfícies entre triângulos. A suavização é executada na janela Configurações. O modelo acima foi obtido para uma suavização intermédia. Se for selecionada a opção nenhuma, o modelo assume o aspeto seguinte: 2

3 Terreno sem suavização Uma suavização elevada permite criar modelos mais realístas, mas torna a modelação mais lenta quando se está a trabalhar com um número de camadas elevado. Para modelos maiores, é recomendável a criação de todo o modelo sem suavização e apenas ativar esta função ao criar documentos com os resultados ou ao criar secções transversais. Modelo Geológico com Camadas Horizontais Vamos criar um modelo geológico com camadas horizontais, de acordo com a figura seguinte: Primeiro, adicioamos um ensaio de campo (tipo: sondagem) na janela Ensaios de campo - as coordenadas do ensaio de campo e das camadas de solos são visíveis na caixa de diálogo seguinte: 3

4 Introduzir sondagem Os solos podem ser adicionados diretamente na caixa de diálogo Nova camada da sondagem, ou na janela Solos. O perfil do ensaio e a sondagem são gerados automaticamente a partir dos dados do ensaio (tipo: sondagem). O modelo é gerado ao alterar para a janela Modelo geológico (se a opção para gerar o modelo manualmente estiver selecionada, é necessário clicar no botão Gerar ). A geração manual do modelo é apropriada para modelos maiores ou ao trabalhar com computadores mais limitados. 4

5 Gerar modelo Para uma visualização clara, é apropriado adicionar uma secção transversal na janela Secções Trasversais coordenas dos pontos [x, y]: [0, 5], [20, 5] Visualização do modelo com secção transversal Para visualizar a secção transversal adicionada, é necessário ajustar as configurações do desenho: 5

6 Janela "Modelo geológico" Configuração de desenhos Modelo Geológico com Camadas Paralelas à Superfície do Terreno Agora, vamos ajustar as camadas do terreno à superfície do terreno. O procedimento desta modificação é evidente a partir da figura seguinte é necessário introduzir novas sondagens, nos limites do local de construção. Na janela Modelo geológico, adicione novas sondagens nos pontos [0, 5], [20, 5] (através do botão Adicionar graficamente ou Adicionar via texto ). É necessário selecionar uma sondagem primeiro. Se nenhuma sondagem estiver selecionada, as novas sondagens não serão cópias da sondagem BH1 mas irão corresponder ao modelo geológico já existente. 6

7 Introdução gráfica de uma nova sondagem 7

8 Na caixa de diálogo Nova sondagem, é possível verificar que os dados das novas sondagens foram copiados da sondagem "BH1". As novas sondagens estão localizadas nos pontos com coordenadas [0, 5] e [20, 5]. O modelo é criado desta forma. Caixa de diálogo "Novo ensaio de campo (sondagem)" Modelo final 8

9 Limites do Local de Construção Limite Ativo Primeiro, é necessário ativar a opção Visualizar o subsolo na janela Configuração de desenhos. Janela "Modelo geológico" Configurações de desenhos Os limites do modelo são criados a partir de sondagens auxiliares, nas extremidades do modelo as camadas são praticamente planas nas extremidades do modelo. Modelo geológico com camadas planas nas extremidades 9

10 Altere para a janela Local de construção e introduza um Limite ativo de 1 m. O limite ativo está visível a vermelho. Limite ativo na janela Local de construção A sondagem "BH1" está fora do limite ativo, fazendo com que o modelo existente não sofra alterações. Abra a janela Modelo geológico, selecione a sondagem BH1 e adicione duas novas sondagens "BH1 (4)" [5; 0.5] e "BH1 (5)" [5; 9.5], através do botão Adicionar via Texto. Introduzir novas sondagens dentro do limite ativo Ambas as sondagens estão dentro do limite ativo. A linha a amarelo, na superfície do terreno, mostra como criar sondagens auxiliares. 10

11 Modelo final As extremidades do modelo sofreram alterações significantes. Agora apresentam a mesma secção transversal que a secção central. Ao modelar construções reais, deve ser introduzido um limite ativo que englobe os pontos e sondagens mais próximos dos limites do local de construção. Modificação de Camadas de Solo Agora, vamos modificar a camada a verde, de forma a que esta se expanda nos limites do modelo. 11

12 Na caixa de diálogo Editar sondagem, é possível realizar as mesmas modificações para as novas sondagens BH1 (2) e BH1 (3) aumentar a espessura da camada verde de 1 para 3 m e reduzir a espessura da camada azul de 2 para 1 m. O modelo é modificado desta forma. Caixa de diálogo "Editar sondagem" Modelo modificado 12

13 Criação de Lentes de Solo Agora, vamos introduzir uma lente de solo, de acordo com a figura seguinte. Na janela Modelo geológico, é possível criar o contorno de lentes de solo a partir de novas sondagens, [S, S (2) - S (6)] que correspondem ao perfil já existente. As coordenadas das novas sondagens são: [5.7, 5], [9, 8], [13, 8], [17, 5], [13, 2], [9, 2]. Ao clicar no botão Adicionar via texto, nenhuma sondagem pode estar selecionada. Na caixa de diálogo Nova sondagem, é visível a informação acerca da sondagem criada. No nosso exemplo, é visível a descrição Camadas geradas a partir do modelo geológico. Se a informação exibida for diferente, é possível altera-la através do botão Alterar condição. Nova sondagem corresponde ao modelo do solo existente 13

14 Localização das novas sondagens Seguidamente, definimos uma nova sondagem no centro da lente (coordenadas: [11, 5]) e adicionamos uma nova camada de solo (vermelha), com 0.5 m de espessura, através do botão Inserir (acima de No. 3). Reduzimos a espessura da camada a castanho (abaixo da nova camada) em 0.5 m, de modo a não alterar o modelo. Após adicionar, esta sondagem é visível a vermelhor e não está ativa não é compatível com as outras sondagens. 14

15 Introduzir nova sondagem no centro da lente de solo Localização da sondagem no centro da lente se solo Vamos modificar esta sondagem adicionamos um camada sem espessura na sondagem principal (sempre no lado direito). Esta camada é copiada para todas as outras sondagens. 15

16 Tornar as sondagens compatíveis Tornar as sondagens compatíveis A lente de solo é introduzida desta forma. Para uma melhor visualização, adicionamos a secção transversal com coordenadas [10; 0], [10; 10]. 16

17 Modelo final com lente de solo 17

18 Introdução de uma Nova Camada no Modelo Queremos dividir a camada azul do exemplo anterior em duas camadas azul e azul escuro. A divisão e fusão de camadas deve-se principalmente a variações nos parâmetros dos solos consoante a profundidade. Editamos a sondagem principal na janela Modelo geológico - primeiro, dividimos a camada azul através do botão Dividir camada (No. 1) e, seguindamente, alteramos a nova camada inferior para azul escuro através do botão Alterar solo (No. 2). 18

19 Caixa de diálogo "Editar camada principal" antes da modificação 19

20 Caixa de diálogo "Editar camada principal" após da modificação 20

21 A camada fica modificada após gerar o modelo. Modelo final 21

22 Modelação de Falhas Geológicas O objetivo deste exemplo é modelar uma falha geológica, que atravessa o local de construção. Na parte esquerda do local de contrução, é criada uma nova camada de solo, acima das outras já existentes, a amarelo e com 3 m de espessura. Adicionamos uma nova sondagem ZZ (coordenadas: [3.3, 5]) à qual é atribuído a camada de solo amarela (espessura 3 m), através do botão (Inserir (acima de No. 1). Atribuição do solo a amarelo à nova sondagem adicionada Selecionamos esta sondagem e copiamo-la ao longo da falha geológica a inserir sondagens ZZ (2) a ZZ (5) adicionadas com as coordenadas [3.0, 0.7], [3.1, 3.0], [3.4; 7.3], [3.5; 9.6]. Seguidamente, selecionamos a sondagem original BH1 e copiamo-la de forma a acompanhar as novas sondagens ZZ ZZ (5) as sondagens VV VV (5) são criadas estas têm um afastamento de 0.1 m em relação às sondagens ZZ, tendo como coordenadas: [3.1, 0.7], [3.2, 3.0], [3.4, 5], [3.5, 7.3], [3.6, 9.6]. A figura seguinte mostra duas linhas de novas sondagens. 22

23 Introdução de novas sondagens para criar uma falha geológica Agora, é necessário garantir a compatibilidade entre sondagens adicionamos a camada de solo a amarelo sem espessura à sondagem principal. Edição das sondagens ZZ incompatíveis 23

24 A falha geológica é gerada após criar o modelo. No entanto, a parte frontal do modelo não está definida corretamente. Modelo final com camada a amarelo inclinada É possível modificar as camadas da sondagem BH1 (2) (coordenadas: [0, 5]) mas, para simplificar, removemo-la do modelo (a sondagem não está ativa). Alterar o estado da sondagem BH1 (2) para inativa 24

25 O modelo final está completo. Modelo final Conclusão Com a criação deste modelo, mostrámos como trabalhar com o programa Estratigrafia. Embora este documento não descreva todas as ferramentas do programa, acreditamos ser suficiente para uma compreenção básica. Outro aspeto importante para a criação de um modelo geológico correto é a realização de ensaios de campo e a interpretação dos resultados obtidos este tópico está incluído no Manual de Engenharia No