Departamento de Engenharia Civil Geologia de Engenharia Teste de Avaliação 07/11/2007 Duração: 2 horas Nome Esta prova é sem consulta e tem 5 folhas (10 páginas). Na realização da prova deve ter em atenção o seguinte: na resposta às questões utilize o espaço disponibilizado para cada uma; faça uma caligrafia legível (caso contrário a pergunta não será cotada); apresente as justificações sempre que estas lhe sejam pedidas; não é permitido utilizar calculadoras alfa-numéricas e ter telemóveis ligados (a detecção de irregularidades pode implicar a anulação da prova); a cotação de cada questão está indicada imediatamente a seguir ao respectivo enunciado; todas as folhas deverão ser entregues no final do teste (a primeira assinada e as restantes rubricadas); e, finalmente, BOM TESTE. 1. a) Explique em que consiste a foliação e apresente o exemplo de uma rocha com esta característica. b) Descreva sucintamente o processo utilizado para avaliar a resistência à compressão simples da rocha na superfície das descontinuidades. 1/10
c) O granito e o basalto pertencem a que grupo de rochas? Qual foi a que se formou a maior profundidade? Justifique. d) De que modo pode estimar o índice de anisotropia numa rocha como por exemplo o xisto? 2. a) Nos maciços rochosos a dimensão dos blocos é função de diversos parâmetros que caracterizam as descontinuidades, De entre os conjuntos de parâmetros caracterizadores indicados no quadro seguinte, seleccione aquele(s) que considera determinar(em) a dimensão dos blocos rochosos. Justifique a resposta. (cotação: 10/200) A B C D Persistência Nº de famílias Nº de famílias Orientação das famílias Nº de Famílias Orientação das famílias Persistência Espaçamento Abertura Espaçamento Espaçamento Frequência b) Numa formação rochosa de calcário foram identificadas três famílias de descontinuidades (J1, J2 e J3) cujas normais mais representativas são entre si aproximadamente normais. No quadro seguinte representam-se elementos colhidos segundo três linhas de observação com a orientação das normais a cada uma das famílias. 2/10
FAMÍLIAS J1 J2 J3 Comprimento da linha de observação 10 5 8 Nº de descontinuidades observadas 10 10 4 Espaçamento mais frequente das descontinuidades 0,8 0,4 0,6 i) Qual das seguintes designações considera mais adequada para descrever o tipo de maciço rochoso? Justifique. (cotação: 4/200) A B C D Maciço de blocos Maciço de blocos Maciço de blocos Maciço compacto tabulares paralelipédicos colunares ii) Defina e caracterize para o maciço em questão o índice dimensional de bloco - I b. iii) Defina e caracterize para o maciço em questão o índice volumétrico - J v. 3/10
c) Considere os conjuntos de descontinuidades indicadas no quadro seguinte. A B C D Falhas Falhas Falhas Filões Diaclases Diaclases Diaclases Diaclases Foliação Filões Superfícies de estratificação Xistosidade Quais destes conjuntos poderão ser observados em: i) Formações ígneas? Justifique. (cotação: 10/200) ii) Formações sedimentares? Justifique. (cotação: 10/200) iii) Formações metamórficas? Justifique. (cotação: 10/200) 4/10
3. a) A Figura 1 representa 6 descontinuidades definidas pelos pólos das suas normais. Os valores dos azimutes e inclinações destes pólos são apresentados no quadro que se segue. Pretende-se que identifique cada uma das descontinuidades e determine o mergulho e pendor da sua recta de maior declive. (cotação: 12/200) Recta Normal RMD Identificação Inclinação Azimute Inclinação Azimute 5 90 10 315 30 210 45 315 60 210 85 270 Figura 1 b) Indique verdadeiro ou falso. (cotação: 16/200) (cada resposta certa +4; cada resposta errada -2) V F A zona a tracejado na Figura 2 representa o lugar geométrico das descontinuidades, representadas pela sua recta de maior declive, que emergem na face do talude com inclinação 50º e azimute 90º. A zona a tracejado na Figura 3, exterior ao cone, traduz o lugar geométrico das descontinuidades, representadas pelos pólos da sua normal, cuja inclinação (da descontinuidade) é inferior a 25º. A zona a tracejado na Figura 4, representa o lugar geométrico das descontinuidades, representadas pelo pólo da sua normal, cujo azimute difere mais de 20º (± 180º) de um plano com azimute 45º. Na Figura 5 está representado um plano cuja recta de nível é definida pela direcção N70ºE, com pendor 45º para SE. 5/10
Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 4. Na Figura 6 estão representados vários círculos de projecção estereográfica com vários elementos informativos que permitem identificar potenciais situações de instabilidade de blocos delimitados pelas descontinuidades A, B, C e D que podem aflorar no talude (representado nas figuras pelo pólo da normal). Admitindo que a única solicitação a actuar é o peso próprio do maciço rochoso, que a resistência ao deslizamento das descontinuidades é caracterizada por um ângulo de atrito φ de 30º e coesão nula, responda às seguintes questões justificando as respostas: a) Qual é a orientação da recta de maior declive e da recta normal do plano do talude cuja daylight é representada (Figura 6.i e ii)? (cotação: 6/200) 6/10
b) Porque motivo se limita a 20º a diferença entre os azimutes dos planos do talude e da superfície de deslizamento (descontinuidade) para poder ocorrer deslizamento planar (Figura 6.i)? (cotação: 6/200) c) Qual o interesse do procedimento designado por refinamento de Hocking? Exemplifique na Figura 6.ii. (cotação: 10/200) d) Represente a sombreado, na figura respectiva, as zonas de risco para as situações de deslizamento planar, deslizamento em cunha e toppling ou basculamento. Qualquer curva adicional que necessite para limitar as zonas de risco terá que ser desenhada por sobreposição com as redes equatorial ou polar de cada figura. (cotação: 9/200) e) Identifique as situações de risco (escorregamento planar ou em cunha e toppling ) relativas aos planos das descontinuidades A, B, C e D. Justifique a resposta. (cotação: 9/200) 7/10
i) Risco de deslizamento planar ii) Risco de deslizamento em cunha iii) Risco de toppling ou basculamento de blocos Figura 6 8/10
5. Em amostras recolhidas por sondagens intersectando uma descontinuidade foram realizados quatro ensaios de deslizamento com carga normal constante. No quadro seguinte representam-se, para cada um dos ensaios, os valores das tensões normais e os respectivos valores máximos e residuais das tensões tangenciais resistentes. Ensaio Tensão tangencial Tensão tangencial Tensão normal (kpa) (kpa) (kpa) Resistência de pico Resistência residual A 250 230 100 B 500 410 200 C 1000 730 400 D 2000 1300 800 a) Represente as envolventes de rotura para os valores das resistências de pico e residual. (esc. 1 cm 200 kpa) b) Com base nos valores apresentados nos quadros, determine o valor do ângulo de atrito residual da descontinuidade. 9/10
c) Supondo que o material da parede da descontinuidade apresenta uma resistência à compressão de 25 MPa, estime o valor do parâmetro JRC do critério de rotura de Barton. Anexo: log 10 = 2; log 50 = 1,7; log 25 = 1,4; log12,5 = 1,1 d) Admitindo que nos ensaios efectuados se registaram os valores máximos dos deslocamentos normais ao plano da descontinuidade representados no quadro seguinte (a ordem indicada é aleatória), faça corresponder a cada um dos ensaios A, B, C e D uma das designações (E, F, G e H) aí indicadas. Justifique a resposta. Deslocamento normal Ensaio máximo (mm) E 0,20 F 0,05 G 0,18 H 0,13 e) No pressuposto de que no local de onde foram extraídas as amostras ensaiadas o valor da tensão normal média (devida ao terreno suprajacente) é de 500 KPa e que na descontinuidade existe água com uma pressão de 250 KPa, indique qual o valor máximo da tensão tangencial que poderá ser mobilizável num hipotético deslizamento. Justifique a resposta. 10/10