Este tipo de classificação foi proposta pela ISRM em 1981, com o objectivo classificar a qualidade do maciço rochoso para fins de engenharia, com base em métodos expedidos de observação, homogeneizando assim os critérios de avaliação e facilitando a comunicação entre quem com eles trabalha, contendo informação suficientemente vasta que torne possível a resolução de problemas práticos.
A utilização deste sistema de classificação tem em conta os seguintes aspectos:
1. caracterização geológica: estado de alteração (W )
2. duas características estruturais dos maciços rochosos: espessura de camadas (L) e espaçamento entre fracturas (F )
3. duas características mecânicas: resistência à compressão simples do material rocha (σci) e o ângulo de atrito das descontinuidades (φ)
Estas cinco classificações, em conjunto, são suficientes para descrever, sucintamente, a qualidade do maciço rochoso na maior parte dos problemas que interessam a Engenharia Civil (Costa, 2006).
2.2.1 Classificação quanto ao estado de alteração
O estado de alteração do maciço é frequentemente avaliado através da maior ou menor facilidade com que este se parte, utilizando um martelo de mão, e da sua coloração e brilho, como consequência da alteração de certos minerais. Em regra, define-se cinco estados de alteração do maciço rochoso como apresentado na Tabela 2.1. Por questões de simplificação, algumas vezes, apresenta-se esta classificação com apenas três estados de alteração.
2.2.2 Classificação quanto ao estado de fracturação
O estado de fracturação do maciço é caracterizado pelo espaçamento entre diaclases. A classificação está separada em cinco classes de fracturação, correspondendo às designações de muito pouco fracturado, caracterizado pelas diaclases muito afastadas, a fragmentado, caracterizado pelo afastamento entre diaclases muito próximas, podendo simplificar-se a apenas três classes. Na Tabela 2.2 encontra-se indicado a classificação elaborada pelo ISRM quanto ao estado de fracturação:
2.2. DESCRIÇÃO GEOTÉCNICA BÁSICA 7
Tabela 2.1: Estado de alteração do maciço rochoso (ISRM, 1981).
Numa versão simplificada poder-se-á ter: W1
−2- são a pouco alterado, W3- medianamente
alterado, W4−5- muito alterado a decomposto
Tabela 2.2: Estado de fracturação do maciço rochoso (ISRM, 1981).
Numa versão simplificada poder-se-á ter: F1−2- Muito pouco fracturado a pouco fracturado, F3-
medianamente fracturado, F4
−5- muito fracturado a fragmentado
2.2.3 Classificação quanto à espessura de camadas
Para a espessura das camadas, são adoptados valores idênticos ao estado de fracturação para descrever os limites das várias classes (Tabela 2.3).
2.2.4 Classificação quanto à resistência
Nas Tabelas 2.4 e 2.5 estão indicados as classes referentes às características mecânicas: resistência à compressão uniaxial da rocha (σci) e ângulo de resistência ao corte das descontinuidades (φ).
Tabela 2.3: Espessura das camadas (ISRM, 1981).
Numa versão simplificada poder-se-á ter: L1−2- Muito espessas a espessas, L3- medianamente
espessas, L4
−5- delgadas a muito delgadas
Tabela 2.4: Resistência à compressão uniaxial da rocha (ISRM, 1981).
Numa versão simplificada poder-se-á ter: S1−2- Muito elevada a elevada, S3- média, S4−5- baixa
a muito baixa
Tabela 2.5: Ângulo de atrito das descontinuidades (ISRM, 1981).
Numa versão simplificada poder-se-á ter: A1
−2- Muito elevado a elevado, A3- médio, S4−5- baixo
a muito baixo
2.2.5 Classificação quanto à percentagem de recuperação
A percentagem de recuperação também permite obter informação sobre o estado de alteração do maciço rochoso. Quando são realizadas sondagens com recuperação contínua da amostra, o quociente entre a soma dos comprimentos dos tarolos obtidos e o comprimento do trecho furado nessa manobra multiplicado por 100 dá-nos a percentagem de recuperação.
2.2. DESCRIÇÃO GEOTÉCNICA BÁSICA 9
Contudo, não é possível estabelecer uma classificação formal das características do maciço rochoso com base na percentagem de recuperação. O valor deste índice é influenciado por factores como a forma, o equipamento de perfuração que é utilizado e a qualidade desse equipamento. No entanto, é comum utilizar-se a correlação apresentada na Tabela 2.6.
Tabela 2.6: Classificação do maciço rochoso segundo a percentagem de recuperação (Lima & Menezes, 2012).
2.2.6 Classificação quanto ao índice RQD
O índice RQD, introduzida por Deere et al. (1967), permite quantificar o grau das descontinuidades, traduzindo desta forma a qualidade do maciço através de um método de avaliação simples. O índice RQD é uma modificação da percentagem de recuperação do material, através da avaliação dos testemunhos das sondagens realizadas com recuperação contínua da amostra. As amostras não recuperadas, fragmentos, blocos muito pequenos de rocha e rocha muito alterada não são englobados na equação. O índice é definido pelo quociente entre o somatório dos troços da amostragem com comprimento superior a 100 mm e o comprimento total. O índice RQD é assim traduzido pela equação 2.1.
RQD = Σli(> 10cm)
L ×100 (2.1)
onde:
L - comprimento total furado numa manobra; li - troços de amostragem superiores a 10 cm.
Os procedimentos deste ensaio são indicados pela ISRM. As designações propostas por Deere et al. (1967) para determinar a qualidade no maciço segundo o índice RQD apresenta-se na Tabela 2.7.
Quando a recolha de amostras não é praticável, mas é possível a identificação dos traços das descontinuidades na superfície do maciço, por observação directa, Palmström (1982) e Priest & Hudson (1976) propuseram duas relações distintas para a avaliação do índice RQD (Brady & Brown, 2005, Bieniawski, 1989).
Segundo Palmström (1982), o índice RQD pode ser estimado através do número de descontinuidades por unidade de volume, sugerindo a relação proposta pela equação 2.2.
Tabela 2.7: Qualidade do maciço segundo o índice RQD, adaptado de Deere et al. (1967).
RQD = 115 - 3,3Jv (2.2)
onde Jv corresponde ao índice volumétrico, que é definido pelo somatório do número de descontinuidades de cada família, por unidade de comprimento medido na normal a cada uma das famílias que ocorrem no maciço (ver Figura 2.1).
Figura 2.1: Exemplo de cálculo do índice volumétrico Jv (Lima & Menezes, 2012).
Com base em casos experimentais, Priest & Hudson (1976) realizaram uma relação entre os valores de RQD e a frequência média das descontinuidades por metro, λ, apresentado na Figura 2.2, na qual é possível tirar a relação:
RQD = 100 e−0,1λ
(0,1λ + 1) (2.3)
Note-se, segundo a Figura 2.2, que, para valores de λ compreendidos entre o intervalo de 6 a 16 descontinuidades por metro, os valores de RQD podem ser aproximados através de uma relação linear expresso pela equação 2.4:
RQD = −3,68λ + 110,4 (2.4)
A aplicação deste índice combinado com outros sistemas ganha maior importância quando utilizado como um dos parâmetros para a determinação a qualidade do maciço rochoso. Exemplo disso é da classificação proposta por Bieniawski (1989)