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Caracterização das descontinuidades

No documento TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO (páginas 66-0)

5.1 LEVANTAMENTO DE DADOS DE CAMPO

5.1.4 Caracterização das descontinuidades

Nos maciços analisados nos quais o filito encontra-se em processo de intemperismo e formação de solo, a descontinuidade principal é do tipo fratura e essas foram agrupadas em famílias de acordo com suas atitudes.

As fraturas apresentam-se de inclinadas a subverticais (figura 5.5), sendo principalmente do tipo extensional, em que o deslocamento ocorre perpendicular à fratura. Estão sob processo de intemperismo, com grande parte do material rochoso em estágio de desagregação.

Utilizando-se de avaliação da média entre as famílias de fraturas analisadas, obteve-se que o espaçamento entre as descontinuidades varia em cerca de de 6 a 20 cm, o grau de fraturamento pode ser classificado como muito fraturado, apresentando em média de de 11 a 20 fraturas por metro, a persistência varia de baixa (1 a 3 m) a média (3 a 10 m), esta última classe de ocorrência principalmente onde foliação encontra-se presente. As fraturas apresentam-se majoritariamente fechadas, porém em algumas porções ocorrem aberturas pequenas entre 1 e 5 mm. O preenchimento das fraturas é pouco visível dada a condição da abertura ser do tipo fechada, porém onde esta é visível, nota-se que o preenchimento se dá por minerais intempéricos, provenientes da alteração da rocha fonte, o filito.

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A

B

Figura 5.5 - Representação das famílias de fraturas. A) Maciço da voçoroca I, com as famílias de fraturas: F1, F2, F3 e F4. B) Maciço voçoroca II, com as famílias de fraturas F1, F2 e F3.

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48 5.1.5 Discriminação de outras estruturas

Além das fraturas, ocorrem outras estruturas, tais como dobras, foliação e laminação. As dobras são elementos de ocorrência comum em filitos, dadas as características dessas rochas como a baixa resistência, o que as torna mais susceptíveis a esforços geradores de deformação. No afloramento foram identificadas algumas ocorrências pontuais, na figura 5.6-A, tem-se uma dobra aberta e na figura 5.6-B, uma dobra suave. A foliação (figura 5.6-C) pode ser observada tanto nos locais em que se encontram a rocha matriz, nos quais a foliação ocorre paralela ao plano de fratura principal, quanto em porções intemperizadas, onde estas ainda se encontram preservadas. O acamamento (figura 5.6-D) identificado é do tipo laminado com lâminas internas horizontais de espessuras menores que 1,0 cm, delimitando os sets.

Figura 5.6 - Estruturas presentes nos maciços. A e B) dobras; C) foliação e D) acamamento.

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49 5.2 CLASSIFICAÇÃO RMR

A classificação RMR obtida através dos dados de campo, consta na tabela 5.1. Os resultados encontrados estão de acordo com o esperado, dadas as características geomecânicas dos maciços e suas descontinuidades que foram observadas em campo. Pôde-se avaliar que os maciços apresentam baixa resistência mecânica, se fraturando facilmente quando submetido a golpes de martelo, além disso, esses maciços encontram-se sob elevado grau de alteração e intemperismo, com o filito já em processo de pedogênese. O intenso faturamento e pequeno espaçamento entre as descontinuidades constituem algumas das condições que contribuem para a classificação do RQD de ruim a muito ruim.

Quanto às condições das descontinuidades, estas variam de onduladas a rugosas, com aberturas pequenas, normalmente menores do que 3,0 mm e a persistência, como informado no tópico anterior, varia de baixa a média. De forma geral, a presença de água nos maciços era mínima em função do período de estiagem em que foram realizados os trabalhos de campo, portanto, as análises consideraram os maciços sob condições drenadas.

Tabela 5.1- Parâmetros e pontuações da classificação RMR

Setor Resistencia

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50 5.3 ANÁLISE CINEMÁTICA

Para realizar esta análise foi utilizado o software Stereonet 11. Dadas as condições geométricas das voçorocas de estudo, como as distintas orientações dos maciços, dado que as voçorocas não são de formato linear, foram analisados dois maciços principais para avaliar os modelos de ruptura, a escolha se deu com base nos maciços com características mais representativas, como maior número de fraturas e pior condição das descontinuidades.

5.3.1 Estimativa do ângulo de atrito

O ângulo de atrito considerado para este estudo foi estimado de acordo com o método proposto por Barton (2002), a partir do qual foram obtidos os valores que constam na tabela 5.2.

Considerou-se a média entre os ângulos de atrito encontrados, a partir dos quais se obteve como resultado o ângulo de 17,08º. Para a obtenção do ângulo de atrito com maior acurácia, recomenda-se a realização de ensaios laboratoriais, como o de cisalhamento direto.

Tabela 5.2- Estimativa do ângulo de atrito entre as descontinuidades, de acordo com Barton (2002).

5.3.2 Maciço Voçoroca I

Para as análises a seguir foram considerados: o talude, denominado de T1, de atitude N30E/65NW, quatro famílias de fraturas: F1, F2, F3 e F4, de atitudes N15W/86SW, N17E/56NW, N35E/64NW, N86E/75NW, respectivamente, e a foliação S1, N10W/56SW. A seguir encontram-se as análises feitas para os modelos de ruptura circular, planar, cunha, tombamento de blocos e tombamento flexural.

Ruptura circular: pode-se afirmar que a ruptura circular não ocorre no maciço analisado, pois o material que o compõe é uma rocha, que mesmo apresentando-se alterada ainda possui planos de ruptura bem definidos, o que não condiz com a ruptura circular, que é caracterizada por ocorrência de modo difuso, sem planos preferenciais.

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Ruptura planar: de acordo com as análises, esta ruptura pode ocorrer com as famílias de fraturas F2 e F3 (figura 5.7). Pela avaliação das demais fraturas e da foliação, interpreta-se a impossibilidade de ocorrer este tipo de ruptura.

Figura 5.7 - Estereograma representando a ruptura planar nas famílias de fraturas F2 (cor cinza) e F3 (cor azul escuro).

Ruptura em cunha: esta análise foi realizada considerando-se os parâmetros descritos por Wyllie & Mah (2004) e, também, o teste de Markland, extraído de HOEK & BRAY (1981), em que se considera que a área de instabilidade é aquela que se encontra entre o círculo de atrito e a face do talude. Contudo a probabilidade de ocorrência de ruptura em cunha aumenta quando o rumo de mergulho da descontinuidade se aproxima do rumo de mergulho do talude. De acordo com os dados analisados, a ruptura em cunha ocorre entre as famílias de fraturas F1-F2; F2-F4; F2-F3; F3-F4; e entre a foliação e famílias de fraturas S1-F2; S1-F3 e S1-F4, como mostra a figura 5.8-A. Para uma análise menos conservadora, pode-se considerar ainda a restrição do ângulo de 20º em relação à direção da face do talude, para este caso, as possibilidades de ruptura seriam entre F2-F4; F3-F4 e S1-F4 (figura 5.8-B).

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Ruptura por tombamento de blocos: os resultados dessa análise mostraram que esse modelo de ruptura não ocorreria entre os conjuntos de família de fraturas, nem entre fraturas e foliação. Tal resultado é esperado visto que a condição de que a descontinuidade que mergulha a favor do talude deve possuir ângulo menor que o ângulo de atrito não ocorre para nenhuma das descontinuidades.

Uma segunda análise, considerando-se os polos das famílias de fraturas, e a área de instabilidade delimitada pelo grande círculo e o círculo de atrito, corrobora este resultado para este modelo (Figura 5.9)

Figura 5.8 - Estereograma representando as possíveis rupturas em cunha no maciço da voçoroca I.

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Figura 5.9 - Estereograma com a análise da possibilidade de ruptura por tombamento de blocos no maciço da voçoroca I, com a representação das famílias de fraturas e seus respectivos polos.

Tombamento flexural: considerando-se o parâmetro indicado por Goodman & Bray (1976), nenhuma família de fratura ou foliação está sujeita a tal modelo de ruptura.

5.3.3 Maciço voçoroca II

O maciço da voçoroca II encontra-se em uma área mais elevada do terreno, porém com características muito semelhantes ao maciço da voçoroca I. Para as análises a seguir foram considerados o talude, denominado de T2, de atitude N20E/65NW e três famílias de fraturas: F1, F2 e F3, de atitudes respectivamente: S45E/64NE, N26E/44NW e N70E/67NW e ângulo de atrito também de 17º, dada a semelhança entre as características das descontinuidades.

Ruptura circular: mostrou-se improvável para o maciço rochoso associado a essa voçoroca, dada às condições de preservação de estruturas que favorecem a ocorrência de rupturas através de planos preferencias. Em campo também não foram identificados registros desse modelo de ruptura.

Ruptura planar: de acordo com os dados este modelo de ruptura ocorreria apenas com a família de fratura F2, como representado na figura 5.10.

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Figura 5.10 – Estereograma representando a ruptura planar em F2, no maciço da voçoroca II.

Ruptura em cunha: Os dados indicam que é provável ocorrer entre as famílias F1 e F2 e entre F2 e F3 (figura 5.11-A). Já para uma análise menos conservadora, considerando-se a área de instabilidade dentro da restrição do ângulo de 20º em relação à direção da face do talude, não há possibilidades de ruptura entre nenhuma das famílias de fraturas (Figura 5.11-B).

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Ruptura por tombamento de blocos: para esta análise foram consideradas as possibilidades de ocorrência entre as famílias de fraturas F1 e F2; F1 e F3; e, F2 e F3. Os resultados mostraram que esse modelo de ruptura não ocorreria em nenhum dos conjuntos de família citados. Uma segunda análise considerando-se os polos das famílias das fraturas corrobora este resultado (figura 5.12).

Figura 5.12 – Estereograma representando a análise da ruptura por tombamento de blocos para maciço da voçoroca II.

Figura 5.11 – Representação das possibilidades de ruptura em cunha no maciço da voçoroca II. A) análise considerando-se as condições convencionais e B) condição menos conservadora

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Tombamento flexural: de acordo com os parâmetros indicados por Goodman & Bray (1976), nenhuma família de fratura ou foliação está sujeita a tal modelo de ruptura.

5.4 ANÁLISE GEOMORFOLÓGICA

Para avaliação dos condicionantes geomorfológicos relacionados à formação e evolução das voçorocas, foram identificadas 58 feições erosivas ativas e inativas, através do Google Earth Pro, que ocorrem no entorno das voçorocas de estudo, considerando-se uma área, de aproximadamente 5 km de cada lado (figura 5.13).

Para tal análise, foram avaliados os seguintes critérios para as 58 feições erosivas: lineamentos morfoestruturais, declividade e traçado da rede de drenagem. Estes critérios foram definidos com o intuito de verificar se há correlação entre eles e os principais parâmetros – fraturas e presença de drenagem - atuantes nas voçorocas de estudo (I e II) que puderam ser estudadas com maior detalhe.

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Figura 5.13 – Imagem ilustrativa da área que delimita as feições erosivas, numeradas de 01 a 60. Ao centro, com marcador vermelho, encontram-se V.I e V.II, que são, respectivamente, voçorocas I e II. Imagem extraída do Google Earth Pro.

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57 5.4.1 Mapa de lineamentos

De acordo com o diagrama de rosetas da figura 5.14, as direções principais dos lineamentos sãos NE/SW e ENE/WSW com direção principal de 21.5°. Estes lineamentos podem ser correlacionados às famílias de fraturas mapeadas nas voçorocas I e II, que possuem orientação coincidente com estas.

A voçoroca I apresenta três eixos principais, que são: NW/SE, E-W e NE/SW, e a voçoroca II possui um eixo principal E-W. Ao identificar feições erosivas que ocorrem sobre algum lineamento, dentre os que foram demarcados no mapa (Figura 5.14), obtêm-se os seguintes dados: dentre as 60 feições erosivas identificadas, 17% dessas, incluindo-se voçoroca I e II, ocorrem sobre algum lineamento e, comparando-se a orientação do eixo principal dessas feições que ocorrem sobre algum lineamento com os eixos principais das voçorocas I e II, nota-se que estes possuem orientação semelhante (tabela 5.3).

Dentre essas feições erosivas que estão sobre lineamentos, 80% ocorrem associadas à drenagens, assim como é observado nas voçorocas I e II. Desse modo, pode-se levantar a hipótese de que os lineamentos que atuam sobre as voçorocas I e II também atuam sobre os 17% das feições identificadas. Contudo, faz-se necessário avaliar com maior detalhe tais dados, visto que o eixo principal de todas as feições erosivas foi identificado com base em análise visual, através do software Google Earth Pro e dado que a voçoroca I apresenta três eixos principais, isto aumenta significativamente a probabilidade de coincidência entre os eixos das voçorocas I e II com o eixo das demais feições erosivas identificadas. Sobretudo, visto que a escala do mapa é de 1:100.000, os lineamentos traçados por englobam diversas feições morfológicas podem não apresentar relação direta com o desenvolvimento das voçorocas estudadas.

Tabela 5.3 - Identificação do eixo principal de feições erosivas e presença de drenagem. V I e V II representam as voçorocas I e II, respectivamente.

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Figura 5.14 - Mapa representando os principais lineamentos dentro da área delimitada. Circundadas por quadrados, encontram-se voçoroca I na posição superior e voçoroca II na posição inferior.

5.4.2 Mapa de declividade

De acordo com Oliveira et al. (2007), o grau de declividade do terreno apresenta relação direta com a perda de solo por erosão, pois quanto maior a inclinação do terreno, mais rápido é o escoamento das águas. A avaliação da declividade foi realizada com base na classificação proposta por Ramalho-Filho & Beek (1995), presente na tabela 5.4.

Tabela 5.4 – Classificação do relevo em função da declividade, de acordo com Ramalho-Filho & Beck (1995)

Declividade (%) Classe de relevo

0 - 3 Plano

3 - 8 Suave ondulado

8 - 13 Moderadamente ondulado

13 - 20 Ondulado

20 - 45 Forte ondulado

45 - 75 Montanhoso

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De acordo com o mapa da figura 5.15, é possível identificar que as feições erosivas demarcadas ocorrem em relevos com as seguintes classificações: 64% em relevo forte ondulado, 29%

em relevo ondulado, 5% em relevo montanhoso e 2% em relevo moderadamente ondulado. Deste modo, é possível correlacionar a ocorrência da maior parte das feições erosivas à declividade mais acentuada (20% - 45%), visto que esta apresenta maior susceptibilidade à erosão, bem como é possível identificar que as áreas menos íngremes apresentam menor incidência de feições erosivas, o que pode ser relacionado ao desenvolvimento de camadas mais espessas de solo nesses locais, em função de o processo de escoamento ser mais lento com menor taxa de lixiviação.

Figura 5.15 - Mapa de declividade. Voçoroca I situada no quadrado superior e voçoroca II no quadrado inferior.

5.4.3 Mapa de Drenagem

Para a análise a seguir, baseada na fotointerpretação das redes de drenagem, foram considerados os parâmetros, com base nas classificações propostas por Soares & Fiori (1976).

De acordo com a figura 5.16 é possível observar que as feições erosivas estão, majoritariamente, conectadas a drenagens, ocorrendo nas cabeceiras dessas, principalmente, em canais de 1ª ordem. A presença de segmentos de serras de orientação preferencial NE/SW, atuando como

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divisor de águas tem como consequência a estruturação de redes de drenagem nos dois lados desses segmentos de serras, com orientação preferencial de WSW/ENE para aquelas a norte das serras, e SSW/NNE para as que se situam a sul, como pode ser observado na figura 5.16. Os canais fluviais que se estruturam ao longo dessas vertentes não apresentam uma orientação preferencial, podendo ser classificados com multidirecionais ordenados.

Ocorrem ainda, segmentos de drenagens retilíneos menores, que se encontram espaçados, distribuídos irregularmente e multidirecionais, caracterizando redes de drenagem em série, e que se relacionam a locais onde ocorrem fraturas e falhas. Tanto na voçoroca I quanto na II, analisadas em campo, a direção de crescimento dessas feições, nos quais os processos erosivos são mais acentuados, coincide com a orientação das redes de drenagem.

Figura 5.16 - Mapa de rede de drenagem, com a voçoroca I situada no quadrado superior e voçoroca II no quadrado inferior. As retas em amarelo representam os segmentos de serras de orientação NE/SW.

CAPÍTULO 6 6 CONCLUSÕES

Diante dos estudos realizados, a formação e desenvolvimento das voçorocas no manto intempérico de filitos da Formação Cercadinho, podem ser correlacionados a fatores geotécnico-estruturais e geomorfológicos. Considerando-se os fatores mais relevantes para essa investigação, pode-se citar as condições geotécnicas dos maciços, bem como a classificação em maciço rochoso fraco, para a maioria deles. Essa classificação RMR revela, portanto, a influência direta da qualidade do maciço no desenvolvimento de feições erosivas.

As famílias de fraturas, sob o aspecto de avaliação estrutural representam umas das estruturas mais relevantes para análise do processo de formação das voçorocas. Isto pois, essas estruturas desempenham importante função sobre a dinâmica de erosão atuante nos maciços, visto que o intenso fraturamento implica maior susceptibilidade à erosão, uma vez que as fraturas agem como canais que permitem a percolação e fluxo de água e, consequente favorecimento da erosão hídrica. Dessa forma, as fraturas podem ser elencadas como um dos principais condicionantes dos processos de voçorocamento identificados.

Os resultados da análise cinemática, como os indicativos de ruptura em cunha para a maioria das descontinuidades analisadas estão em consonância com o que foi verificado em observações expeditas de campo, nas quais foram identificadas várias rupturas em cunha nos diversos maciços. A análise cinemática revelou menos indicativos de ocorrência para ruptura planar e tombamento flexural, fato que também pôde ser observado em campo, com a identificação de ocorrências pontuais dos dois modos de ruptura.

As condições geomorfológicas que foram identificas nas voçorocas de estudo coincidem com aquelas que foram identificadas nas demais feições do entorno, de modo que é possível associar a formação e evolução de voçorocas aos parâmetros geomorfológicos analisados. Os lineamentos estruturais identificados correspondem às características do contexto geológico regional, marcado por eventos de deformação, com consequente formação de estruturas como falhas e fraturas. As condições de declividade do terreno provaram que as voçorocas estão majoritariamente associadas a terrenos de declividade acentuada, nos quais os processos erosivos são mais intensos. E, a estruturação das redes de drenagem nas encostas, favorecendo o fluxo de água por esses canais, mostrou-se fundamental ao processo de formação das voçorocas, bem como na modelagem do relevo formado por morros e serras de elevadas altitudes e inclinação.

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Bieniawiski, Z. T. 1988. The rock mass rating (RMR) system (geomechanics classification) in

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