A presença de acidentes nesses ambientes tem levado ao aumento da investigação do comportamento dos maciços rochosos. A literatura geotécnica contém muitas referências aos efeitos das descontinuidades na resistência ou qualidade dos maciços rochosos.
Objetivos
A mecânica das rochas desenvolveu metodologias indiretas que avaliam e determinam as condições geológicas naturais mais importantes no desempenho dos maciços rochosos, para utilização em análises de estabilidade. Além disso, é amplamente aceito que o conhecimento das propriedades geotécnicas dos maciços rochosos é mais importante do que o conhecimento das propriedades geotécnicas das rochas intactas.
Metodologia do trabalho
Num sentido mais amplo, a mecânica das rochas estuda o comportamento mecânico dos maciços rochosos in situ, em relação às obras de engenharia. A estrutura superficial mais desafiadora em termos de mecânica das rochas são as grandes barragens, devido às altas tensões induzidas nas fundações atuando simultaneamente com a força e ação da água.
Projetos em maciço rochosos
Na mineração, o tamanho das ferramentas de corte e perfuração e dos explosivos dependerá das propriedades e condições da rocha. A decisão correta dependerá do estado da rocha e do estado da carga a que está submetida.
Feições caraterísticas de maciços rochosos
Métodos observacionais: onde o comportamento da obra é inferido a partir dos resultados da instrumentação ou observação realizada durante a construção. Num projeto convencional, as cargas aplicadas são primeiro determinadas e o material é prescrito com as resistências e propriedades de deformação adequadas, de acordo com a geometria estrutural selecionada.
Homogeneidade e heterogeneidade
Certos aspectos são reconhecidos como importantes no comportamento dos maciços rochosos, muitos destes aspectos estão inter-relacionados, a sua definição está relacionada com a definição de outros.
Isotropia e anisotropia
A característica da anisotropia está presente principalmente nas rochas devido à orientação preferencial de sua estrutura ou microestrutura, ou à presença de planos de estratificação, ou planos de clivagem. Algumas rochas, como alguns granitos, apesar de não apresentarem anisotropia óbvia, podem apresentar um grau significativo de anisotropia nas suas propriedades de deformabilidade.
Meio continuo ou descontinuidades
Efeito escala
Tensão e deformação
Presença da água
Para rochas altamente porosas como o arenito, o valor de α se aproxima da unidade, que é o valor para leitos e descontinuidades.
Alteração e alterabilidade
Na caracterização e classificação do maciço rochoso, as técnicas de pesquisa são divididas em dois ensaios: diretos e indiretos. As técnicas de pesquisa de testes diretos mais amplamente utilizadas e com os melhores resultados para caracterização e classificação de maciços rochosos e sua utilização são os métodos de levantamento mecânico (ensaio direto) e geofísico (ensaio indireto).
Prospecções por sondagem mecânica (ensaios diretos)
Método Convencional
Método Wire Line
Consiste na utilização de um conjunto composto por broca diamantada, paquímetro ou luva, cano amostrador, hastes e demais acessórios. É recomendado para obtenção de grandes quantidades de material geológico através de testemunhos com diâmetro de 92,80 mm.
Prospecção por geofísica (ensaios indiretos)
- Transmissão sísmica ascendente (uphole shooting)
- Transmissão sísmica descendente (downhole shooting)
- Transmissão sísmica entre furos (crossohole transmission)
- Perfilagem acústica (acousting borehole logging)
O objetivo da caracterização do maciço rochoso é criar um modelo (tipo de rocha, espessura da camada, características das descontinuidades, águas subterrâneas, comportamento da rocha, etc.) que represente o maciço com detalhes que possam fornecer as informações necessárias para a realização de um trabalho de engenharia específico. Estudos de projetos (contemporâneos, levantamentos geofísicos, galerias, trincheiras, levantamentos estruturais, etc.); .. c) Estudos durante a construção (instrumentação, testes no local, etc.).
Classificações geológicas
É possível, dependendo dos movimentos ao longo do plano de fratura, estabelecer uma subdivisão entre os diferentes tipos de fratura. 34;descontinuidades” dos maciços rochosos, que, além das fraturas, incluem todos os planos de menor coerência entre as rochas (como, por exemplo, os planos de estratificação, clivagem e certa foliação).
Composições litológicas
Alteração
Para avaliar o grau de mudança, são utilizadas tabelas nas quais são determinados os graus de mudança e os critérios relevantes para sua identificação. A taxa de variação deverá ser determinada após a recuperação, juntamente com a classificação geológica, continuando com o ajuste e correlação entre estes parâmetros. As taxas de mudança são padronizadas para cada local e para cada tipo ou grupo litológico, genético e mineralógico semelhante.
Coerência
C1 Coerente Quebra facilmente quando golpeado com um martelo, formando alguns fragmentos de arestas vivas./ uma superfície pouco ou levemente arranhada pela lâmina de aço. É relativamente difícil quebrar quando martelado em vários fragmentos com bordas que podem ser quebradas pela pressão do dedo./A lâmina de aço produz um sulco raso na superfície do fragmento. C3 Não muito coerente Quebra facilmente quando martelado, produzindo muitos cacos que podem ser quebrados com a mão./A lâmina de aço causa sulcos profundos na superfície do caco.
Caracteres das descontinuidades
Grau de fraturamento do maciço rochoso
O grau de fraturamento está relacionado à integridade física do maciço rochoso e à forma como ele é deformado. O número de família afeta o comportamento mecânico da massa de pedra, pois determina o quanto a massa pode ser deformada sem causar fissuras na pedra intacta. Um grande número de famílias espaçadas pode alterar o modo de falha potencial do trabalho, de translacional ou basculante para rotativo ou circular.
Orientação espacial
Quanto ao aspecto do maciço, este também é afectado porque o número de famílias determina o grau de sobrecarga que tende a ocorrer com a escavação do fogo. O número de famílias de descontinuidades pode ser o fator dominante na durabilidade da rocha, pois tradicionalmente a orientação das descontinuidades em relação a uma face aberta é considerada de grande importância. Uma vez concebidos, os dados podem ser analisados e comparados, e as suas relações e características estruturais podem ser avaliadas convencionalmente.
Persistência
A a D ilustram a diminuição da persistência de muito alta para muito baixa ao longo da superfície exposta às medições. Um exemplo prático deste procedimento foi realizado por Muller em 1963, que definiu o “grau de desenvolvimento das descontinuidades”, 𝑘 como a razão entre a soma das superfícies descontínuas e a área total, na análise de um maciço com não- descontinuidades persistentes. Há também o facto de ocorrerem descontinuidades muito pequenas que são difíceis, se não impossíveis, de medir.
Espaçamento
A distância entre descontinuidades adjacentes determina em grande parte o tamanho dos blocos rochosos intactos. Os maciços rochosos com maiores intervalos entre descontinuidades, por outro lado, proporcionam melhores condições para famílias entrelaçadas de descontinuidades. O mecanismo de deformação e fratura no maciço rochoso pode variar com a proporção de espaços entre descontinuidades e o tamanho da escavação.
Rugosidade
A rugosidade desempenha um papel fundamental na avaliação da resistência ao cisalhamento de um maciço rochoso. Nesse sentido, Barton e colegas publicaram uma série de artigos tratando da avaliação de rugosidade de campo; Barton e Choubey (1977) estabeleceram um quadro de referência para estimar o índice de rugosidade relacionado à fratura (JRC). O coeficiente de rugosidade é um número que pode ser estimado comparando a aparência de uma superfície descontínua com um perfil padrão publicado (Figura 11).
Resistência das paredes
Os resultados podem ser apresentados na forma de uma descrição dos graus de mudança registrados em croquis simplificados e/ou seções verticais, com a resistência das paredes rochosas das descontinuidades registradas juntamente com o campo de variação assumido da resistência à compressão uniaxial. Fresco Não há sinais visíveis de material rochoso alterado: talvez ligeira descoloração nas principais superfícies da descontinuidade. Uma alternativa simples que pode ser utilizada tanto em campo quanto em laboratório é o teste de Índice de Carga Pontual.
Abertura
Aberturas mais estreitas podem ser medidas cuidadosamente com lâminas padrão, enquanto aberturas maiores podem ser medidas com uma régua. Furos ou testemunhos também podem ser utilizados para determinar a abertura de descontinuidades mais profundas ou de difícil acesso.
Preenchimento
Em alguns casos, núcleos não perturbados são necessários para testes de cisalhamento, onde tubos de amostra podem ser usados. R2 Rocha fraca Difícil de raspar com canivete, marcas podem ser feitas com ponta de martelo de geólogo. Não pode ser raspado ou arranhado com canivete, mas os exemplares podem ser quebrados com golpes de martelo de geólogo.
Percolação e fluxo de água em maciços rochosos
Este efeito pode bloquear fissuras naturais de drenagem, causando acúmulo de água e pressão. Na mecânica das rochas, o primeiro sistema de classificação foi proposto há 70 anos para abertura de túneis sustentados por arcos metálicos (TERZAGHI, 1946). A classificação dos maciços rochosos tem sido aplicada com sucesso em todo o mundo: nos Estados Unidos (DEERE et al., 1967; WICKHAM et al., LAUBSCHER, 1977), Nova Zelândia, Japão, Índia, URSS e na Polônia, Tabela abaixo mostra os principais sistemas de classificação de maciços rochosos.
Índice de qualidade de rocha (RQD)
O RQD foi desenvolvido para fornecer um índice capaz de quantificar a qualidade do maciço rochoso a partir de amostras de poços. A adaptação para a prática brasileira do parâmetro RQD é chamada de IQR (Rock Quality Index), que considera uma seção de fratura homogênea a mesma escolhida para o grau de fratura, enquanto no RQD isso é feito pelo comprimento da manobra. Sua utilização é interessante considerando a possibilidade de correlacionar valores de IQR com índices de resistência mecânica da massa, como o módulo de deformabilidade.
Sistema de classificação RMR
- Diretrizes para descrição do sistema (RMR)
- Diretrizes para estimativa da resistência à compressão
- Diretrizes para medição de RQD
- Diretrizes para determinação do espaçamento médio entre descontinuidades
- Diretrizes para estimativa das condições das descontinuidades
- Condições de água no maciço rochoso
- Influência da direção e mergulho das descontinuidades
A rugosidade das paredes de descontinuidade pode ser verificada em testemunhos de perfuração, exceto no caso de rochas altamente alteradas, onde o material pode ser removido durante a perfuração. Se o preenchimento da descontinuidade for geralmente removido pela água de perfuração e não puder ser visto diretamente nos testemunhos. Cada intervalo deve ser examinado para identificar as classes de condições de descontinuidade presentes, podendo ser feita mais de uma classificação dentro de cada intervalo dependendo da variabilidade das condições de descontinuidade.
Aplicação de técnicas de krigagem para estimativa do RMR
Os autores aplicaram a técnica de Krigagem de Indicadores Múltiplos aos teores de RMR antes da escavação e construção em três fases diferentes do túnel. 2009) utilizou a abordagem geoestatística para caracterizar a qualidade do maciço rochoso ao longo de uma linha de túnel, localizada na cidade de Kimhae (Coréia). Foi proposto um método quantitativo para avaliar a incerteza da RMR estimada. 2007) examinou dados geológicos e geotécnicos de poços obtidos durante a fase de exploração de um projeto de túnel para reproduzir a variabilidade espacial da qualidade do maciço rochoso (em termos de RMR). 2013) investigou a aplicabilidade e limitações de métodos geoestatísticos para prever a qualidade do maciço rochoso usando RMR.
Sistema de classificação geomecânica Q
- Diretrizes do índice de qualidade Q
- Rock quality designation (RQD)
- Números de juntas (Jn)
- Índice de rugosidade das juntas (Jr)
- Índice de alteração e preenchimentos de juntas (Ja)
- Fator de redução devido presença de água (Jw)
- Fator referente à influência do estado de tensão maciço (SRF)
Isso pode ser avaliado passando o dedo pela parede das descontinuidades e sentindo uma pequena rugosidade. Em alguns casos, a abertura subterrânea pode secar logo após a escavação, mas desenvolver fluxo com o tempo. Para determinar o SRF, as condições de tensão da massa devem primeiro ser determinadas através de uma análise de engenharia. Então o valor do parâmetro SRF pode ser determinado na tabela 12.
Utilização do sistema Q de Barton
Resistência ao cisalhamento
O sistema Q pode estimar um valor para a resistência aparente ao cisalhamento a partir dos parâmetros Jr e Ja. Em 1974, Barton et al formularam a Tabela 34 onde uma aproximação da resistência ao cisalhamento entre blocos pode ser obtida para todas as três categorias de contatos de paredes rochosas ao longo de falhas, com base na função tg-¹ (Jr/Ja).
Estimação do módulo de deformabilidade
Correlações entre o RMR e o sistema-Q
Geological Strength Index (GSI)
Descrição geológica no quadro GSI
An estimation of rock mass classification using 3D indicator kriging approach with uncertainty assessment of rock mass classification. LOUIS, C. An investigation of groundwater flow in jointed rock and its influence on the stability of rock masses, Rel. PALMSTRÖM A; SINGH R: "The deformation modulus of rock masses - comparisons between in situ tests and indirect estimates." Tunneling Underground Space Technol.
