Descontinuidades

As propriedades das descontinuidades são de difícil avaliação experimental em laboratório e se faz necessário a realização de avaliações indiretas em campo, sendo necessário determinar propriedades geométricas e mecânicas das descontinuidades.

Segundo Hudson e Harrison (1997), as descontinuidades podem ser os fatores mais importantes que governam a deformabilidade, resistência e permeabilidade do maciço rochoso. Além disso, descontinuidades abertas e persistentes podem afetar criticamente a estabilidade na superfície ou em escavações subterrâneas. Desta forma, faz-se necessário o estudo minucioso para determinação das propriedades das descontinuidades. Estas propriedades são: atitude, número de famílias, espaçamento, abertura, preenchimento, persistência, rugosidade, resistência das paredes, percolação e fluxo de água (Assis, 2003). A Figura 3.2 indica tais propriedades.

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Tratando-se de túneis de pressão, objeto de estudo no presente trabalho, os estudos de percolação e fluxo de água são extremamente importantes, pois neste caso, as paredes sofrem pressão interna da água em escoamento e pressão externa da água dos lençóis existentes, desta forma a determinação da condutividade hidráulica do maciço é parâmetro fundamental, servindo de base para a escolha do revestimento das paredes e implantação de sistemas de drenagem.

A seguir, as propriedades das descontinuidades são descritas, bem como os métodos para determinação das mesmas:

 Atitude: Indica a orientação da descontinuidade, na qual o plano é identificado por dois ângulos, denominados de direção (medida em relação ao norte) e mergulho. Ao ser determinada, a atitude do plano mostra como podem ocorrer rupturas no empreendimento. A determinação da atitude é realizada por meio de bússola e clinômetro;

 Famílias: São descontinuidades orientadas em uma mesma direção, com espaçamento entre planos mais ou menos iguais e com a mesma origem geológica;

 Espaçamento: Distância perpendicular entre descontinuidades adjacentes, representando o espaçamento médio de uma família de descontinuidades. Se houver descontinuidades abertas a medida deve ser feita eixo a eixo. Para determinação do espaçamentos são utilizados: trena, bússola e clinômetro;

 Abertura: Distância que separa as paredes de rocha de uma descontinuidade aberta, preenchida somente por ar ou água. Os equipamentos utilizados para determinação da abertura são: trena, tinta spray branca e equipamento para lavagem da rocha exposta;  Preenchimento: É o material que separa as paredes adjacentes de uma descontinuidade,

que em geral, é menos resistente do que a rocha que lhe deu origem, sendo os mais comuns: argila, silte e areia. No estudo do material de preenchimento são utilizados: trena (determinar a espessura), sacos plásticos (recolhimento do material), martelo de geólogo com ponta delgada e estilete resistente (realizar ensaios manuais);

 Persistência: Extensão da descontinuidade em seu próprio plano. Pode ser uma medida aproximada de sua extensão em área ou comprimento de penetração da descontinuidade. Denomina-se descontinuidade persistente a descontinuidade importante ao

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empreendimento, dependendo da escala da obra. Para determinar a persistência utiliza-se uma trena de pelo menos 10 metros;

 Rugosidade: É a combinação de dois tipos de propriedades que afetam diretamente a resistência ao cisalhamento da descontinuidade. Tais propriedades são denominadas de ondulação (1ª ordem) e aspereza (2ª ordem). A importância da rugosidade na resistência ao cisalhamento da descontinuidade decresce com o aumento da abertura ou da espessura do material de preenchimento. Para determinar a rugosidade podem ser utilizados métodos fotográficos ou alguns equipamentos tais como rugosímetro, régua dobrável, clinômetro de disco e outros. Segundo Barton & Choubey (1978), a rugosidade influencia diretamente na resistência ao cisalhamento por meio do parâmetro JRC, tal como demonstra a equação:

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Sendo:

: Ângulo de atrito de pico;

: Coeficiente de rugosidade da descontinuidade;

: Resistência à compressão das paredes da descontinuidade; : Tensão normal efetiva;

: Ângulo de atrito residual.

 Resistência das paredes: É a resistência à compressão uniaxial de paredes adjacentes à uma descontinuidade. A resistência das paredes depende fundamentalmente do grau de intemperismo ao qual a rocha está submetida. O grau de intemperismo é função do tipo de rocha e principalmente da permeabilidade da mesma, desta forma, rochas mais permeáveis tendem a se degradarem mais facilmente. A resistência das paredes é medida por meio do parâmetro JCS, o qual pode ser igual ou menor do que a resistência à compressão simples da rocha, dependendo assim, do grau de intemperismo. Para determinar a resistência das paredes podem ser utilizados os seguintes equipamentos: martelo de geólogo, esclerômetro de Schmidt, estilete ou ensaio de carga puntiforme.

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 Percolação e fluxo de água: A percolação de água em maciços rochosos ocorre principalmente nas descontinuidades (permeabilidade secundária), e depende essencialmente da abertura e do espaçamento entre descontinuidades. Dependendo do tipo de rocha, a permeabilidade primária também deve ser considerada, a exemplo de rochas sedimentares, que possuem permeabilidade significante. Segundo Assis (2003), a equação de Snow mostra os efeitos das características geométricas sobre a condutividade hidráulica de um sistema de descontinuidades:

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Sendo:

: Permeabilidade;

: Peso específico da água; : Coeficiente de viscosidade; : Abertura das descontinuidades; : Espaçamento entre descontinuidades.

Segundo Hudson e Harrison (1997), o fluxo de água no maciço rochoso depende essencialmente: da abertura das fraturas (descontinuidades), da tensão normal agindo sobre as fraturas e da profundidade do lençol freático. A existência de água no maciço afeta significativamente a estabilidade de uma obra, principalmente pela existência de pressões hidráulicas nas descontinuidades do maciço rochoso. Para estimar tais pressões nas descontinuidades, podem ser utilizados dois métodos: desenho da rede de fluxo ou medição direta da pressão com o auxílio de piezômetros.