RQD (%) Qualidade da rocha
2.5.2 Critério de Hoek & Brow
Tendo em vista a não linearidade na envoltória de resistência para maciços rochosos e para uma grande variedade de rochas intactas, foi desenvolvido o critério de Hoek & Brown tendo como base uma série de resultados experimentais.
O critério foi desenvolvido originalmente para estimar a resistência de rochas intactas e depois foi expandido, para a consideração das características das descontinuidades do maciço rochoso. De acordo com as novas modificações, o critério de Hoek & Brow é traduzido pela seguinte expressão:
𝜎𝜎′1 = 𝜎𝜎′3+ 𝜎𝜎𝑐𝑐𝑐𝑐�𝑚𝑚𝑏𝑏𝜎𝜎′3
𝜎𝜎𝑐𝑐𝑐𝑐+ 𝑆𝑆�
𝑎𝑎
Onde: σ’1 é a tensão efetiva principal maior na ruptura (MPa); σ’3 é a tensão efetiva principal
menor na ruptura (MPa); σci é a resistência à compressão uniaxial da rocha intacta (MPa); mb,
S e a são os parâmetros de resistência do maciço rochoso (adimensionais).
Devido às dificuldades em se realizar ensaios representativos em maciços rochosos, a obtenção dos parâmetros de resistência, para maciços fraturados passou a ser feita por meio de classificações geomecânicas e de correlações com dados já existentes.
Atualmente, a classificação geomecânica GSI (índice de resistência geológica) tem sido amplamente usada no meio técnico para estimar os parâmetros de resistência indiretamente. Este sistema, que será melhor abordado em outra seção desse trabalho, baseia-se no conceito de que a resistência de um maciço rochoso depende não só das propriedades da rocha intacta, mas também na liberdade que os blocos de rocha têm de escorregar ou rotacionar sob diferentes condições de tensão.
Dessa forma, os parâmetros mb, S e a podem ser expressos em função do valor GSI, conforme
apresentam as seguintes expressões:
𝑚𝑚𝑏𝑏 = 𝑚𝑚𝑐𝑐𝑒𝑒�𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺−1009−3𝐷𝐷 � Eq. 2.5 𝑆𝑆 = 𝑒𝑒�𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺−1009−3𝐷𝐷 � Eq. 2.6 𝑎𝑎 =1 2+ 1 6�𝑒𝑒 −𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺𝐺15 − 𝑒𝑒−203� Eq. 2.7
Onde: mié um parâmetro de resistência da rocha intacta (adimensional); GSI é o índice de
resistência geológica (adimensional); D é o fator de perturbação do maciço rochoso devido ao impacto da detonação na escavação (adimensional).
O valor do parâmetro D pode assumir valores entre zero, para um maciço não perturbado e um, para um maciço altamente perturbado, sendo que a escolha de um valor particular pode ser feita através dos valores propostos por Hoek (2007).
Entretanto, conforme afirma Marinos et al. (2005), o critério de ruptura de Hoek & Brown assume que o maciço rochoso é isotrópico, podendo apresentar um número significativo de descontinuidades pouco espaçadas e orientadas aleatoriamente.
Dessa forma, este critério não se aplica aos maciços rochosos com descontinuidades marcantes. Entretanto, Zapata (2011) menciona que algumas hipóteses têm sido feitas em relação ao uso do critério de Hoek & Brown em maciços que apresentam condições de anisotropia devido à foliação.
No caso em que a foliação não é desfavorável à estabilidade da obra, o critério pode ser aplicado.
2.6 CLASSIFICAÇÃO GEOMECÂNICA DE MACIÇOS ROCHOSOS
Segundo ABGE (2011), as classificações consistem na definição de um conjunto de propriedades geológico-geotécnicas que, adequadamente ponderadas entre si, permitem a identificação e individualização de zonas de um maciço rochoso.
Essas zonas são caracterizadas por um comportamento específico resultante da combinação particular dos parâmetros classificatórios. Tal concepção permite a previsão das aptidões do maciço e seu comportamento geomecânico frente uma obra específica de engenharia.
A elaboração das classificações geomecânicas tiveram início na década de 40 e foram se aprimorando com o tempo, devido as atualizações associadas às inovações tecnológicas e à experiência adquirida.
Os objetivos da classificação dos maciços rochososo, segundo Bieniawski (1989), são:
• Identificar os parâmetros que mais influenciam o comportamento de um maciço rochoso;
• Dividir o maciço rochoso em trechos com comportamento semelhante;
• Fornecer parâmetros para a compreensão das características de cada classe do maciço; • Relacionar as experiências encontradas no maciço de um determinado local com as condições e experiências encontradas em outros;
• Prover dados quantitativos e diretrizes para o projeto de engenharia;
• Fornecer uma base comum para a comunicação entre engenheiros e geólogos.
Apesar de existirem inúmeras classificações, as mais utilizadas atualmente são as classificações de Bieniawski (1989) mais conhecida como Sistema RMR, de Barton et al. (1974), o Sistema Q e o sistema GSI, (Geological Strength Index).
2.6.1 Sistema RMR (Rock Mass Rating)
O sistema de classificação RMR foi elaborado por Bieniawski inicialmente em 1973 e aprimorado até 1989, à medida que mais casos práticos foram sendo avaliados.
A classificação RMR traduz a qualidade do maciço através da atribuição de pesos a parâmetros que, segundo Bieniawski (1989), contribuem mais significativamente para o comportamento do maciço. O sistema leva em consideração os seguintes parâmetros de caracterização:
A - Resistência à compressão da rocha intacta (σu) ou o índice de compressão puntiforme;
B - Qualidade da rocha, expressa pelo RQD; C - Espaçamento entre descontinuidades;
D - Condição de superfície das descontinuidades; E - Condições de água no maciço;
F – Penalização devido a orientação das descontinuidades.
A classificação pelo sistema RMR consiste na aplicação da Equação 2.8:
RMR = A + B + C + D + E + F Eq. 2.8 As considerações utilizadas porBieniawski (1989) para a distribuição dos pesos referentes a cada um dos parâmetros, são apresentados a seguir:
2.6.1.1 Resistência à compressão da rocha intacta
A resistência da rocha intacta pode ser avaliada por meio da resistência à compressão uniaxial da rocha ou pela resistência à carga pontual. Entretanto, dar-se preferência para a utilização da resistência à compressão uniaxial.
Tabela 2.17 – Distribuição de pesos relativos à resistência da rocha intacta.
Descrição Resistência da rocha intacta Pesos
Compressão uniaxial, σu (MPa) Carga pontual (MPa)
Excepcionalmente resistente ˃ 250 ˃ 10 15 Muito resistente 100 a 250 4 a 10 12 Resistente 50 a 100 2 a 4 7 Medianamente resistente 25 a 50 1 a 2 4 Fraco 5 a 25 Ver compressão uniaxial 2 Muito fraco 1 a 5 1 Excepcionalmente fraco ˂ 1 0 Fonte: Bieniawski (1989) 2.6.1.2 RQD:
Para Bieniawski (1989) o RQD, apesar de algumas limitações, é um parâmetro simples, barato e reprodutível. Além disso, foi demonstrado em alguns trabalhos que existe uma correlação entre o RQD e certos parâmetros físicos do maciço rochoso. A distribuição de pesos é apresentada na Tabela 2.18.
Tabela 2.18 – Distribuição de pesos relativos ao RQD.
RQD