Análise dos dados do esclerômetro de Schmidt

Os ensaios com o esclerômetro de Schmidt foram realizados ao longo dos taludes analisados (Figura 3.1). Utilizou-se um equipamento do tipo N, modelo 58- C0181/N, da CONTROLS. A medida do valor de ressalto foi feita na posição horizontal e, seguiu as recomendações sugeridas por Amaral et al. (1999), ou seja, fez-se uma média aritmética com todas as 20 medidas de cada local.

Figura 3.1 – Medida com esclerômetro de Schmidt

Aydin & Basu (2005) relatam que não é claro o motivo pelo qual a ISRM (1978 a) somente endossava o uso do martelo tipo L para testes em rochas, enquanto

Local Litologia Ensaio 1 Ensaio 2 Ensaio 3 Valor médio Alteração Coerência Vila Aparecida xisto 1,7 1,8 1,8 1,8 A3 C4

Acesso II gnaisse 2,4 2,2 2,3 2,3 A1 C1 Jeca Tatu quartzito 2,3 2,2 2,7 2,4 A1 C1

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a ASTM (2001) não especificava nenhum tipo, uma vez que, segundo os autores supracitados, razões de valores de ressalto medidos em diferentes superfícies homogêneas, com dois níveis de energia distintos devem ser constantes, e quanto maior a energia de impacto, menor a dispersão nos valores de ressalto obtidos para diferentes pontos de superfícies heterogêneas. Aliado a isso, Ayday & Goktan (1992) têm demonstrado haver correlações que podem ser desenvolvidas entre os valores de ressalto dos martelos tipo L e N. Desta forma, devido a não disponibilidade de uso do martelo tipo L, utilizou-se o esclerômetro de Schmidt tipo N.

Para calcular a resistência do maciço rochoso, primeiramente registraram-se as leituras na escala graduada do esclerômetro (ver tabelas de campo no Anexo I) das três áreas; e posteriormente fez-se uso de curvas de correlação do equipamento (Figura 3.2) e/ou das equações empíricas mostradas na Tabela 2.16.

Figura 3.2- Curva de correlação entre R e UCS (manual do esclerômetro - modificado)

Para o talude da Vila Aparecida não foi possível utilizar curva de correlação (Figura 3.2), pois os valores de ressalto encontrados não estavam explicitados no gráfico. Sendo assim, o valor da resistência, assim como do módulo de elasticidade, foram calculados utilizando equações da Tabela 2.16 (Equações 3.1 e 3.2) que foram desenvolvidas para ardósias e para mica-xistos (Equações 3.3 e 3.4). Tais equações foram escolhidas devido à litologias para as quais foram desenvolvidas possuírem

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características semelhantes à litologia do talude estudado. As equações e a correlação entre RN e RL foram sugeridas por Aydin & Basu (2005); o valor da densidade

utilizado foi o calculado no subitem 3.1.

Calcularam-se os valores dos parâmetros tanto para o material rochoso quanto para as paredes das descontinuidades (Tabela 3.2).

𝐸𝐸_𝑚𝑚 = 0,00013∗ 𝑅𝑅_𝑁𝑁3,09 Equação 3.1 𝜎𝜎_{𝑈𝑈𝑈𝑈𝑆𝑆} = 0,52∗ 𝑚𝑚(0,05∗𝑅𝑅𝑁𝑁+𝜌𝜌) Equação 3.2 𝐸𝐸_𝑚𝑚 = 1,77∗ 𝑚𝑚(0,07∗𝑅𝑅𝐿𝐿) Equação 3.3 𝜎𝜎_{𝑈𝑈𝑈𝑈𝑆𝑆} = 2,98∗ 𝑚𝑚(0,06∗𝑅𝑅𝐿𝐿) Equação 3.4 Onde:

Et – módulo de elasticidade tangencial;

RN – valor de ressalto do esclerômetro de Schmidt tipo N;

RL – valor de ressalto do esclerômetro de Schmidt tipo L;

ρ - densidade do material rochsoso; σUCS – resistência de compressão uniaxial.

Tabela 3.2 – Valores de Ete σUCS do talude da Vila Aparecida

Talude da Vila Aparecida / Ouro Preto

Maciço Rochoso Paredes das descontinuidades σUCS (MPa) Et (GPa) σUCS (MPa) Et (GPa)

Equações 3.1 e 3.2 5,04 0,13 4,17 0,03

Equações 3.3 e 3.4 3,54 2,16 2,86 1,68

Para os taludes localizados próximos ao Acesso II e a lanchonete Jeca Tatu utilizou-se a curva de correlação do equipamento, assim como equações da Tabela 2.16. Como nem todos os valores de ressalto medidos in situ estavam explicitados na curva encontrou-se a equação da curva referente à inclinação de 0º, uma vez que, nos dois taludes, empregou-se o esclerômetro de Schmidt na direção horizontal, tanto

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para o maciço quanto para as paredes das descontinuidades. Em seguida, calculou-se a resistência a compressão uniaxial correspondente a cada valor de ressalto medido em campo; e, por fim, fez-se uma média aritmética dos valores de resistência encontrados.

As equações da Tabela 2.16 empregadas foram gerais, ou seja, equações que foram desenvolvidas para uma ampla gama de litologias, não possuindo assim litologias específicas para as quais deveriam ser utilizadas (Equações 3.5 a 3.11). Na sequência apresentam-se os resultados obtidos para ambos os taludes, tanto pela curva de correlação quanto pelas equações (Tabela 3.3).

Para 25 litologias diferentes

𝐸𝐸_𝑚𝑚 = 4911,84∗ (𝑅𝑅_𝐿𝐿∗ 𝜌𝜌)1,06

Equação 3.5 𝜎𝜎_{𝑈𝑈𝑈𝑈𝑆𝑆} = 0,33∗ (𝑅𝑅_𝐿𝐿∗ 𝜌𝜌)1,35

Equação 3.6 Para 10 litologias diferentes

𝜎𝜎_{𝑈𝑈𝑈𝑈𝑆𝑆} = 0,00045∗ (𝑅𝑅_𝑁𝑁 ∗ 𝜌𝜌)2,46

Equação 3.7 Para 28 litologias diferentes

𝐸𝐸_𝑚𝑚 = 0,19∗ 𝑅𝑅_𝐿𝐿∗ 𝜌𝜌2− 7,87

Equação 3.8 𝜎𝜎_{𝑈𝑈𝑈𝑈𝑆𝑆} = 9,97∗ 𝑚𝑚(0,02∗𝑅𝑅𝐿𝐿∗𝜌𝜌)

Equação 3.9 Para 20 litologias diferentes

𝐸𝐸_𝑚𝑚 = 0,19∗ 𝑅𝑅_𝐿𝐿∗ 𝜌𝜌2− 12,71

Equação 3.10 𝜎𝜎_{𝑈𝑈𝑈𝑈𝑆𝑆} = 12,74∗ 𝑚𝑚(0,02∗𝑅𝑅𝐿𝐿∗𝜌𝜌)

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Tabela 3.3 – Valores de Ete σUCS dos taludes do Acesso II e do Jeca Tatu

Talude Acesso II / Itabirito

Maciço Rochoso Paredes das descontinuidades σUCS (MPa) Et (GPa) σUCS (MPa) Et (GPa)

Equações 3.5 e 3.6 324,08 1,1x10-3 _{301,32 1,0x10}-3 Equação 3.7 181,21 - 160,37 - Equações 3.8 e 3.9 268,09 64,05 225,54 60,28 Equações 3.10 e 3.11 342,58 59,21 288,21 55,44 Curva de correlação 127,10 - 119,10 -

Talude Jeca Tatu / Itabirito

Maciço Rochoso Paredes das descontinuidade σUCS (MPa) Et (GPa) σUCS (MPa) Et (GPa)

Equações 3.5 e 3.6 83,69 3,8x10-4 48,94 2,5x10-4 Equação 3.7 21,37 - 10,00 - Equações 3.8 e 3.9 33,35 19,66 22,45 10,63 Equações 3.10 e 3.11 42,62 14,82 28,68 5,79 Curva de correlação 28,30 - 10,73 -

Observa-se uma grande variação dos valores de σUCS, assim como de Et,

isso justifica-se pelo fato de não haver nenhuma relação entre as equações empíricas utilizadas; outra questão trata da falta de especificidade das equações, estas foram desenvolvidas para uma ampla gama de litologias. Diante disso, tem-se a percepção da dificuldade de obtenção de parâmetros para realização de estudos relacionados à mecânica de rochas. Os valores dos módulos de elasticidade obtidos pelas Equações 3.5 e 3.6 surpreenderam devido aos baixos valores encontrados.

Para o talude do Acesso II, as equações 3.5, 3.6, 3.8 e 3.9 não deveriam ser utilizadas, pois os valores de ressalto obtidos para o maciço rochoso e para a descontinuidade superaram os valores de abrangência recomendado pelas equações, expressos na Tabela 2.16. Já o valor de σUCS obtido pela Equação 3.11 encontra-se

fora da faixa indicada pela mesma tabela. Diante disso, somente a equações 3.7 e 3.10 poderiam ser utilizadas.

Para o talude do Jeca Tatu, as Equações 3.8, 3.9 e 3.11 estão fora das faixas de abrangência das equações citadas na Tabela 2.16.

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apresentaram os resultados mais próximos em ambos os taludes, tanto para σUCS

quanto para Et, mas estes valores devem ser avaliados com cautela, pois as equações

são muito semelhantes. E, por se tratar de equações empíricas, não é possível afirmar que os valores encontrados sejam representativos. Além disso, deve-se observar a questão do limite de abrangência expresso pela Tabela 2.16, já citado.

Os valores de σUCS que mais se aproximaram das medidas de campo,

exprimidos através da curva de correlação, foram os encontrados através da Equação 3.7, tanto para o maciço rochoso quanto para as descontinuidades, em ambos os taludes, sendo este o valor adotado para cálculos posteriores no presente trabalho.