DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Para discussão dos resultados, foram realizadas correlações, quando se tratava de duas variáveis independentes entre si e regressões, quando se tratava de uma variável dependente e outra variável independente

(1)

108

8. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

Para discussão dos resultados, foram realizadas correlações, quando se tratava de duas variáveis independentes entre si e regressões, quando se tratava de uma variável dependente e outra variável independente.

No caso das correlações, foram interpoladas retas que melhor explicavam tais correlações, com a exibição de sua equação e do seu coeficientes de correlação “r”. Em função do grau de liberdade, do número de variáveis independentes e do valor de “r”, obtém-se o nível de significância (ou p-value) que é a probabilidade de obter-se resultados fora da região de possibilidades de conclusão, segundo SNEDECOR, (1946).

Para p-value igual a 0,05 (p < 5%*) a correlação é significativa e as duas variáveis são linearmente dependentes ou relacionadas e vice-versa.

Para p-value igual a 0,01 (p < 1%**) a correlação é muito significativa e as duas variáveis são linearmente dependentes ou relacionadas e vice-versa.

No caso das regressões, foram realizadas regressões lineares e não-lineares, na tentativa de melhor explicar o fenômeno.

* Valor significativo a 5%

** Valor significativo a 1%

(2)

109 8.1. FILITO SERICÍTICO

8.1.1. RELAÇÃO ENTRE A POROSIDADE APARENTE E ABSORÇÃO D’ÁGUA APARENTE COM A PERDA DE MASSA NO ENSAIO DE CICLAGEM ARTIFICIAL ÁGUA- ESTUFA

Para o estudo da relação existente entre a porosidade aparente e a perda de massa no ensaio de ciclagem água-estufa, realizou-se uma regressão não-linear, onde foi verificado um aumento deste índice com o avanço do ensaio de ciclagem artificial e conseqüentemente com o avanço da perda de massa. Como a porosidade aparente e a absorção d’água aparente são diretamente proporcionais, o mesmo comportamento é observado para a absorção aparente, conforme Gráfico 8.1.

Gráfico 8.1: Porosidade Aparente / Absorção Aparente x Perda de Massa Ciclagem Artificial Água-Estufa.

8.1.2. CORRELAÇÃO ENTRE AS MASSAS ESPECÍFICAS APARENTES E A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PUNTIFORME

A massa específica aparente seca, após ser correlacionada com a perda de resistência à compressão puntiforme, demonstrou um comportamento decrescente, seja no carregamento perpendicular ou paralelo à foliação, conforme apresentado nos Gráficos 8.2 e 8.3, respectivamente. O mesmo comportamento é observado para massa específica aparente saturada, conforme Gráficos 8.4 e 8.5.

y = 1E‐04x³‐0,010x²+ 0,359x + 17,11 R² = 0,919

y = 6E‐05x³‐0,005x²+ 0,202x + 7,488 R² = 0,923

6,50 11,50 16,50 21,50 26,50 31,50

0 20 40 60 80

Porosidade / Absorção (%)

Perda de Massa (%)

Porosidade Aparente (%) Absorção Aparente (%)

(3)

110

Gráfico 8.2: Massa Específica Aparente Seca x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Perpendicular à Foliação.

Gráfico 8.3: Massa Específica Aparente Seca x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Paralela à Foliação.

Gráfico 8.4: Massa Específica Aparente Saturada x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Perpendicular à Foliação.

y = 2E‐05x²‐0,0035x + 2,3364 R² = 0,9663**

2,18 2,2 2,22 2,24 2,26 2,28 2,3 2,32 2,34 2,36

0 20 40 60 80 100

ρSeca(g/cm3)

Perda de Resistência Perpendicular à Foliação (%)

y = ‐0,0019x + 2,3172 r = 0,925**

2,18 2,2 2,22 2,24 2,26 2,28 2,3 2,32 2,34 2,36

0 10 20 30 40 50 60 70

ρSeca(g/cm3)

Perda de Resistência Paralela à Foliação (%)

y = ‐0,0009x + 2,485 r = 0,925**

2,4 2,42 2,44 2,46 2,48 2,5 2,52

0 20 40 60 80 100

ρSat(g/cm3)

(4)

111

Gráfico 8.5: Massa Específica Aparente Saturada x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Paralela à Foliação.

8.1.3. CORRELAÇÃO ENTRE A POROSIDADE APARENTE E ABSORÇÃO D’ÁGUA

APARENTE COM A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PUNTIFORME

Quando se correlaciona a porosidade aparente com a perda de resistência à compressão puntiforme paralela ou perpendicular à foliação, observa-se que a porosidade aparente aumenta com o aumento da perda de resistência. O aumento da porosidade aumenta o índice de vazios e conseqüentemente diminui a resistência da rocha, conforme Gráficos 8.6 e 8.7. Conforme ilustrado nos Gráficos 8.8 e 8.9, observa-se o mesmo comportamento quando correlaciona-se a absorção d’água aparente e a resistência à compressão puntiforme. Mais que natural, uma vez que a porosidade e a absorção são diretamente proporcionais.

Gráfico 8.6: Porosidade Aparente x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Perpendicular à Foliação.

y = ‐0,0013x + 2,4854 r = 0,928**

2,4 2,42 2,44 2,46 2,48 2,5 2,52

0 10 20 30 40 50 60 70

γSat(g/cm3)

y = 0,0537x + 16,933 r = 0,912**

15 16 17 18 19 20 21 22

0 20 40 60 80 100

Porosidade (%)

(5)

112

Gráfico 8.7: Porosidade Aparente x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Paralela à Foliação.

Gráfico 8.8: Absorção Aparente x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme perpendicular à Foliação.

Gráfico 8.9: Absorção Aparente x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Paralela à Foliação.

y = 0,0725x + 16,906 r = 0,916**

15,5 16,5 17,5 18,5 19,5 20,5 21,5 22,5

0 10 20 30 40 50 60 70

Porosidade (%)

y = 0,0307x + 7,3811 r = 0,916**

6 7 8 9 10 11

0 20 40 60 80 100

Absorção (%)

y = 0,0307x + 7,3811 r = 0,916**

6 7 8 9 10 11

0 20 40 60 80 100

Absorção (%)

(6)

113 8.2. ROCHA BÁSICA INTRUSIVA

8.2.1. CORRELAÇÃO ENTRE A PERDA DE MASSA NO ENSAIO DE CICLAGEM ARTIFICIAL

ÁGUA-ESTUFA E A PERDA DE MASSA NO ENSAIO DE CICLAGEM NATURAL

Após análise por correlação realizada entre a perda de massa apresentada pela rocha básica intrusiva no ensaio de ciclagem artificial água-estufa e a perda de massa apresentada no ensaio de ciclagem natural, observou-se um comportamento linear e diretamente proporcional, sendo a maior perda de massa apresentada no ensaio de ciclagem natural, conforme Gráfico 8.10.

O primeiro foi submetido a 120 ciclos e o segundo a 120 dias de exposição às intempéries. Percebe-se uma maior perda de massa no ensaio de ciclagem natural quando comparado ao ensaio de ciclagem artificial.

Gráfico 8.10: Massa Específica Aparente Seca x Perda de Massa Ciclagem Artificial Água-Estufa.

8.2.2. RELAÇÃO ENTRE A POROSIDADE APARENTE E ABSORÇÃO D’ÁGUA APARENTE COM A PERDA DE MASSA NO ENSAIO DE CICLAGEM ARTIFICIAL ÁGUA- ESTUFA

Quando se relaciona a porosidade aparente ou a absorção d’água aparente com a perda de massa no ensaio de ciclagem água-estufa, através de uma regressão linear, observa-se um comportamento semelhante nas duas situações com um aumento gradual da porosidade aparente e da absorção d’água aparente no decorrer do ensaio, conforme apresentado no Gráfico 8.11.

y = 0,1297x + 1,1271 r = 0,930*

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50

0 2 4 6 8

Perda de Massa Ciclagem Artificial Água‐Estufa (%)

Perda de Massa ‐Ciclagem Natural (%)

(7)

114

Gráfico 8.11: Porosidade Aparente / Absorção Aparente x Perda de Massa Ciclagem Artificial Água-Estufa.

8.2.3. CORRELAÇÃO ENTRE AS MASSAS ESPECÍFICAS APARENTES E A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PUNTIFORME

Os Gráficos 8.12 ao 8.15 apresentam o comportamento da massa específica aparente seca e saturada frente a perda de resistência à compressão puntiforme nas duas direções em relação à foliação apresentada pela rocha. Em todas as situações observa-se um decréscimo das massas específicas com o aumento da perda de resistência à compressão puntiforme. Desta forma, pode-se concluir que estes parâmetros se correlacionam de maneira linear e inversamente proporcional, com o avanço do ensaio de ciclagem artificial em água-estufa.

Gráfico 8.12: Massa Específica Aparente Seca x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Perpendicular à Foliação.

y = 0,283x + 1,134 R² = 0,965

y = 0,099x + 0,377 R² = 0,971 0,35

0,55 0,75 0,95 1,15 1,35 1,55 1,75 1,95

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Porosidade / Absorção (%)

Perda de Massa (%)

Porosidade Aparente (%) Absorção Aparente (%)

y = ‐0,0008x + 3,0176 r = 0,991**

2,96 2,97 2,98 2,99 3,00 3,01 3,02 3,03

0 10 20 30 40 50 60 70

ρSeca(g/cm3)

(8)

115

Gráfico 8.13: Massa Específica Aparente Seca x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Paralela à Foliação.

Gráfico 8.14: Massa Específica Aparente Saturada x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Perpendicular à Foliação.

Gráfico 8.15: Massa Específica Aparente Saturada x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Paralela à Foliação.

y = ‐0,0008x + 3,0214 r = 0,981**

2,96 2,97 2,98 2,99 3,00 3,01 3,02 3,03

0 20 40 60 80

ρSeco(g/cm3)

y = ‐0,0008x + 3,0276 r = 0,991**

2,97 2,98 2,99 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04

0 10 20 30 40 50 60 70

ρSat(g/cm3)

y = ‐0,0008x + 3,0314 r = 0,981**

2,97 2,98 2,99 3,00 3,01 3,02 3,03 3,04

0 20 40 60 80

ρSat(g/cm3)

(9)

116

8.2.4. CORRELAÇÃO ENTRE A POROSIDADE APARENTE E A ABSORÇÃO D’ÁGUA

APARENTE E A RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO PUNTIFORME

Ao comparar a variação da porosidade aparente com a perda de resistência à compressão puntiforme (nas duas direções em relação à foliação), observa-se que com o aumento da porosidade devido à ciclagem artificial água-estufa, ocorre também um aumento da perda de resistência à compressão puntiforme, mostrando que estes parâmetros de correlacionam de forma linear e diretamente proporcional. Isto porque com o aumento da porosidade, aumenta também o índice de vazios, diminuído a resistência da rocha. Esta situação é observada para o carregamento nas duas direções em relação à foliação e pode ser apreciado nos Gráficos 8.16 e 8.19.

Gráfico 8.16: Porosidade Aparente x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Perpendicular à Foliação.

Gráfico 8.17: Porosidade Aparente x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Paralela à Foliação.

y = 0,0101x + 1,1242 r = 0,979**

0,90 1,10 1,30 1,50 1,70 1,90

0 10 20 30 40 50 60 70

Porosidade (%)

y = 0,0091x + 1,0699 r = 0,992**

1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,70 1,80

0 20 40 60 80

Porosidade (%)

(10)

117

Da mesma forma que para porosidade aparente, observa-se o mesmo comportamento para a absorção d’água aparente em relação à perda de resistência no ensaio de compressão puntiforme nas duas direções de carregamento em relação à foliação da rocha. Esta também apresentou um aumento da absorção d’água aparente com o aumento da perda de resistência no decorrer do ensaio de ciclagem artificial água- estufa.

Gráfico 8.18: Absorção Aparente x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Perpendicular à Foliação.

Gráfico 8.19: Absorção Aparente x Perda de Resistência à Compressão Puntiforme Paralela à Foliação.

Pelo exposto, conclui-se que há uma excelente correlação, para as rochas estudadas (filito sericítico e rocha básica intrusiva), entre perda de resistência e aumento de absorção e porosidade e redução de massa específica, o que sugere que é possível utilizar os ensaios de caracterização para estimativa da resistência à compressão (puntiforme), nos materiais estudados.

y = 0,0035x + 0,3755 r = 0,979**

0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60

0 10 20 30 40 50 60 70

Absorção (%)

y = 0,0032x + 0,3565 r = 0,992**

0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60

0 20 40 60 80

Absorção (%)

(11)

118

Considerando, ainda, que todas as amostras de rocha utilizadas para início dos ensaios estavam levemente intemperizadas, ou seja, pertenciam à classe II (ISRM), pode- se analisá-las de maneira comparativa. Desta forma, ao observarmos a Tabela 8.1, podemos concluir que:

1. O filito sericítico, possui uma maior vulnerabilidade à alteração intempérica quando comparado à rocha básica intrusiva, uma vez que seus índices físicos sofreram maiores variações no decorrer do ensaio de ciclagem água-estufa, ou seja, este apresentou maior Índice de Interdependência;

2. Este litotipo também apresentou uma perda de massa no ensaio de ciclagem artificial água-estufa bem mais expressiva, quando comparado com a rocha básica intrusiva;

3. No ensaio de ciclagem acelerada em etilenoglicol, mesmo não apresentando resultados satisfatórios, o filito mais uma vez superou a rocha básica intrusiva em relação à perda de massa;

4. No ensaio de resistência à compressão puntiforme (Point Load Test), o filito sericítico apresentou aos 61 ciclos de ensaio de ciclagem artificial água-estufa, uma perda de resistência na direção de carregamento paralela à foliação comparável à apresentada pela rocha básica intrusiva aos 100 ciclos artificiais em água-estufa. Já na direção de carregamento perpendicular à foliação a diferença foi ainda maior, visto que o filito apresentou uma perda de resistência de 88% depois de submetido a 61 ciclos artificiais em água-estufa, e a rocha básica intrusiva perdeu apenas 58% de resistência após 100 ciclos artificiais em água-estufa.

Tabela 8.1: Variação das características físicas e mecânicas das rochas estudadas.

PARÂMETRO Filito Sericítico Rocha Básica Intrusiva

Índices de Interdependência (λ2) 100 77

Ciclagem Água-Estufa – Perda de Massa 67% 2,14%

Ciclagem Etilenoglicol - Perda de Massa 32% 10,01%

Ciclagem Natural - Perda de Massa - 7,37%

Perda de Resistência - paralelo à foliação 67% - 61 ciclos 67% - 100 ciclos Perda de Resistência - perpendicular à foliação 88% - 61 ciclos 58% - 100 ciclos

Estas conclusões evidenciam a maior alterabilidade do filito sericítico em relação à rocha básica intrusiva quando exposto aos agentes intempéricos, comprovando a aplicabilidade do método RI – “Relação de Interdependência entre Amostras”.

(12)

119

Com relação à resistência à compressão puntiforme, esta diminuiu com o avanço do ensaio de ciclagem e este comportamento foi observado par ambos litotipos. GUPTA &

RAO (1998), encontraram o mesmo comportamento em basaltos e granitos para a resistência à compressão uniaxial, que apresentaram uma redução de aproximadamente 98% em sua resistência com o avanço da alteração.

Neste estudo, observou-se também uma correlação entre a porosidade aparente e a absorção d’água aparente com a massa específica aparente seca e saturada e a resistência à compressão puntiforme. Com o aumento destes dois índices físicos, porosidade e absorção d’água, que possuem uma relação linear e diretamente proporcional, observou-se uma diminuição na massa específica aparente seca e saturada e na resistência à compressão puntiforme. O mesmo foi observado por TUGRUL (2004), estudando quatro diferentes tipos de rochas incluindo arenito, calcário, basalto e granodiorito. Este observou o peso específico seco e a resistência a compressão uniaxial decrescem com o aumento da porosidade.

Segundo TUGRUL (2004), esta situação causará um aumento da superfície e conseqüentemente, um decréscimo da resistência à compressão uniaxial e por esta razão a relação entre a resistência a compressão uniaxial e a porosidade é tão importante.

Portanto, tanto o filito sericítico quanto a rocha básica intrusiva, quando expostos aos agentes intempéricos sofrem uma diminuição de sua massa específica aparente seca e saturada, um aumento de sua porosidade aparente e da capacidade de absorção aparente e conseqüentemente perda de sua resistência. O mesmo foi observado por ONODERA et al., 1974 em granitos após estágios avançados de alteração, que apresentaram um aumento de mais de 15% do índice de vazios e na porosidade, devido à formação de micro-fissuras. Todavia, o filito sericítico, por possuir maior alterabilidade, sofre mais rapidamente o efeitos causados pelos agentes intempéricos.

Conclui-se, também, que há uma excelente correlação, para as rochas estudadas (filito sericítico e rocha básica intrusiva), entre perda de resistência e aumento de absorção e porosidade e redução de massa específica, o que sugere que é possível utilizar os ensaios de caracterização para estimativa da resistência à compressão (puntiforme), nos materiais estudados.

Em relação ao índice de anisotropia (resistência perpendicular sobre a resistência paralela em relação à foliação), foi observado no início do ensaio um comportamento anisotrópico para o filito sericítico, onde este apresentou um valor de 1,60. No decorrer do ensaio e com o avanço da alteração proporcionada pela ciclagem artificial água-estufa, este passa a apresentar um comportamento isotrópico, acredita-se que, pelo fato de ter

(13)

120

havido obliteração da foliação e esta estrutura deixar de ser o plano de fraqueza principal, com resistência inferior à da matriz rochosa. Todavia, para um estágio ainda mais avançado de alteração, observa-se um pequeno aumento da anisotropia, provavelmente causado pela falta de sensibilidade do equipamento utilizado para obtenção de valores de resistências muito baixas, ou seja, rochas muito alteradas. SABATAKAKIS & TSIAMBAOS (1983), em estudo realizado com filito sobre compressão não confinada, encontraram um índice de anisotropia igual a unidade para rocha sã e 1,43 para rocha alterada.

Já a rocha básica intrusiva, apresentou um índice de anisotropia próximo da unidade para rocha em menor estado de alteração, 1,14. Com o avanço do ensaio de ciclagem artificial água-estufa e conseqüentemente aumento da alteração da rocha, este índice aumentou chegando ao valor de 1,68, onde a partir de então, observou-se uma diminuição do mesmo para estágios ainda mais avançados de alteração.

PAPADOPOULOS & MARINOS (1992), analisaram a relação existente entre o índice de anisotropia de xistos atenianos com o grau de intemperismo e concluíram que valores baixos de anisotropia foram apresentados para rochas com maior grau de alteração.

Constataram também um aumento do índice de anisotropia para amostras de média a ligeiramente alteradas, com uma tendência de diminuição da anisotropia para rocha no seu estado são.

Conforme análise realizada entre as propriedades índices e a resistência à compressão puntiforme para os dois litotipos estudados (filito sericítico e rocha básica intrusiva), observa-se que a anisotropia não influenciou nos resultados, uma vez que todas as propriedades analisadas apresentaram o mesmo comportamento indiferente do plano em relação à foliação analisado.

Em relação aos ensaios de caracterização física para os solos residuais das rochas analisadas, observou-se que os valores encontrados para o peso específico dos sólidos são relativamente elevados, especialmente para o filito sericítico CMT 01B e básicas intrusivas TAM 02B e PIC 06A. Os valores de peso específico aparente natural encontrados foi de aproximadamente 18kN/m³, estando compatível com os valores apresentados por solos siltosos, uma vez que, foram encontrados teores elevados de silte em todas as amostras estudadas. As amostras de solo residual de filito sericítico apresentaram em média 72% de silte, 25% de areia e 3% de argila em sua composição.

As amostras de solo residual de rocha básica intrusiva apresentaram valores também altos de silte, variando de 62% a 81%, porcentagem de areia variando de 18% a 32% e de argila variando de 1% a 12%, sendo, também classificadas como silte areno-argiloso.

(14)

121

Segundo o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS), as amostras de solo residual de filito sericítico foram classificadas como silte de baixa compressibilidade, com exceção da amostra CMT 01C que foi classificada como argila siltosa de baixa compressibilidade. Com relação à Classificação do Highway Research Board (HRB), estes foram classificados como argila siltosa plástica ou medianamente plástica com pouco material grosso.

Para as amostras de solo residual de rocha básica intrusiva o SUCS classificou as amostras CMT 04A e TAM02A, como silte argiloso e o sistema HRB como argila siltosa, a amostra CMT 04B foi classificada por ambos os sistemas SUCS e HRB como silte. As amostras TAM 02B e PIC 06A foram classificadas como argila siltosa também pelos dois sistemas de classificação utilizados, SUCS e HRB. Esta tendência de comportamento argiloso dos solos analisados tanto residual de filito sericítico quanto residual de rocha básica intrusiva, pode ser explicada, mais uma vez, pela elevada atividade das argilas em sua composição, uma vez que a porcentagem de material argiloso nestes é muito baixa.

Quanto aos ensaios de adensamento unidimensional, utilizou-se o método de Pacheco Silva, por ser um método baseado no índice de vazios inicial da amostra, menos sujeito a erros durante a execução. Ao se inundar a amostra, esta sofreu um recalque, todavia desprezível e em algumas amostras imperceptível, o que indica que estas não possuem comportamentos expansíveis ou colapsíveis. Isto foi comprovado pelos ensaios de difratometria de raios-X e pelas microscopias eletrônicas de varredura, que não apresentaram a presença de argilominerais expansíveis do grupo das montmorilonitas e/ou ilitas.

Para os ensaios triaxiais, os resultados mostraram valores de coesão e ângulos de atrito diferenciados dentre os materiais analisados. Os valores efetivos de angulo de atrito e coesão variaram de 14,20° para a amostra CMT 01C a 44,41° para a amostra CMT 04A e 25,04 kPa para a amostra CMT 04A a 135,79 kPa para a amostra CMT 04B. Essas observações são válidas tanto para as análises em termos de tensões totais quanto efetivas.

As difratometrias de raios-X mostraram que, nos materiais analisados, não foram encontrados minerais potencialmente expansivos capazes de acelerar a alteração das amostras, nem houve a formação de novos minerais ao longo do ensaio de ciclagem.

Todavia, encontrou-se de forma significativa nas duas litologias estudadas a presença marcante de micas ao longo das ciclagens, na fração silte e na amostra total, o que indica que este mineral está presente em partículas maiores, possuindo característica de mineral primário, sendo menos inerte em termos de expansão e contração.

(15)

122

As microscopias eletrônicas de varredura não apresentaram, em termos de qualidade, os resultados esperados. Acredita-se que devido à forma de preparação das amostras e pelo tamanho das mesmas, com maior dimensão igual a 5 mm, o que dificulta a representatividade da amostra.