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Engenharia de Minas ·
Mecânica das Rochas
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2ª Prova de Mecânica das Rochas Professor: Msc Flávio Affonso Ferreira Filho 14/06/2022 Q.1. Um túnel ferroviário de 10m de diâmetro (roof span) deverá ser executado numa região montanhosa com clima tropical úmido. O reconhecimento geológico de campo evidenciou 4 tipos litológicos (siltito, gnaisse, granito e xisto) ao longo do eixo do túnel de 1,5km de comprimento (Figura abaixo). O perfil geológico, ao longo do eixo do túnel, e os dados das investigações geológicas são apresentados na figura abaixo. Determine a classificação geomecânica dos maciços rochosos cortados pelo túnel, de acordo com o sistema RMR (Rock Mass Rating) de Bieniawski, 1989, informando a classe, e em seguida determine, para cada tipo de rocha, os seus respectivos tempos de auto sustentação (stand-up time), tendo como base a tabela e o gráfico abaixo. Siltito Apresenta resistência à compressão axial não confinada de 30MPa e RQD de 60%. Os planos de acamamento são sub-horizontais, apresentam espaçamento médio de 500mm e abertura menor que 1mm. As superfícies das descontinuidades apresentam-se lisas e levemente alteradas. Um fluxo de água razoável é esperado com gotejamento constante. Gnaisse Apresenta resistência à compressão axial não confinada de 60MPa e RQD de 75%. Uma família de descontinuidade foi identificada, apresentando-se fechada e com espaçamento médio de 1500mm. As superfícies das descontinuidades, são fraturas com persistência de 3m, muito rugosas, dura, com veios de quartzo menor que 5cm de espessura, levemente umedecida e sem alteração. Granito Apresenta resistência à compressão axial não confinada de 120MPa e RQD de 85%. Uma família de descontinuidade, com persistência de 2,5m foi identificada, apresentando-se fechada e com espaçamento médio de 2000mm. As superfícies das descontinuidades apresentam-se muito rugosa, dura, seca e sem alteração. Xisto Apresenta resistência à compressão axial não confinada de 20MPa e RQD de 50%. Apresenta planos de xistosidade com espaçamento médio de 200mm, abertura menor que 1mm. As superfícies das descontinuidades apresentam-se lisas e moderadamente alteradas. Um fluxo de água abundante foi observado. Obs.: 1. as atitudes de todas as descontinuidades observadas e medidas estão favoráveis em relação a direção do túnel; 2. sempre tomar uma postura em favor da segurança. Q.2. O GSI (Geological Strength Index) é um índice geológico utilizado para estimar os parâmetros do maciço rochoso a partir dos parâmetros da rocha intacta, utilizando o critério de ruptura de Hoek e Brown (1980). Para isto utilizamos o software Roclab da Rocscience, com os campos, A e C, de entrada de dados, e os campos B, D e E, de saída de dados, mostrados na figura abaixo. a) Quais são os parâmetros de entrada do campo A? b) Como são obtidos e estimados esses parâmetros? c) Quais são os parâmetros de saída do campo E? d) Qual a relação entre a resistência da rocha intacta e a do maciço rochoso no exemplo da figura? e) Qual do valor do módulo de deformação do maciço rochoso do exemplo acima, em GPa? A B C D E Q.3. Com base no círculo de Mohr abaixo: a) determine o valor das tensões normal e de cisalhamento nos planos A e B; b) determine as tensões principais; c) represente o elemento infinitesimal relacionado; d) represente o elemento infinitesimal na direção das tensões principais. A B (MPa) (MPa) Q.4. A partir dos resultados do RMR, para cada um dos maciços rochosos (siltito, gnaisse, granito e xisto), obtidos no exercício número 1 e tendo como base os gráficos abaixo: a) estime a resistência média dos maciços rochosos formados por cada tipo litológico; b) estime o modulo de deformação para os diferentes maciços rochosos, que o túnel cortará. Q.5. Assinale verdadeiro ou falso para cada sentença, a partir da interpretação do gráfico abaixo. a) As tensões verticais e horizontais são iguais a partir de 1000m de profundidade. b) As rochas brandas, mais próximas a superfície mostram um k alto, ou seja, as tensões horizontais têm valores muito superiores as tensões verticais. c) As rochas mais duras, a partir de 2000m de profundidade mostram um k constante, com valores entre 1 e 2. d) As rochas mais brandas do gráfico, mostram k constante a partir de 2000m e tensões verticais maiores acima de 1000m de profundidade.
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2ª Prova de Mecânica das Rochas Professor: Msc Flávio Affonso Ferreira Filho 14/06/2022 Q.1. Um túnel ferroviário de 10m de diâmetro (roof span) deverá ser executado numa região montanhosa com clima tropical úmido. O reconhecimento geológico de campo evidenciou 4 tipos litológicos (siltito, gnaisse, granito e xisto) ao longo do eixo do túnel de 1,5km de comprimento (Figura abaixo). O perfil geológico, ao longo do eixo do túnel, e os dados das investigações geológicas são apresentados na figura abaixo. Determine a classificação geomecânica dos maciços rochosos cortados pelo túnel, de acordo com o sistema RMR (Rock Mass Rating) de Bieniawski, 1989, informando a classe, e em seguida determine, para cada tipo de rocha, os seus respectivos tempos de auto sustentação (stand-up time), tendo como base a tabela e o gráfico abaixo. Siltito Apresenta resistência à compressão axial não confinada de 30MPa e RQD de 60%. Os planos de acamamento são sub-horizontais, apresentam espaçamento médio de 500mm e abertura menor que 1mm. As superfícies das descontinuidades apresentam-se lisas e levemente alteradas. Um fluxo de água razoável é esperado com gotejamento constante. Gnaisse Apresenta resistência à compressão axial não confinada de 60MPa e RQD de 75%. Uma família de descontinuidade foi identificada, apresentando-se fechada e com espaçamento médio de 1500mm. As superfícies das descontinuidades, são fraturas com persistência de 3m, muito rugosas, dura, com veios de quartzo menor que 5cm de espessura, levemente umedecida e sem alteração. Granito Apresenta resistência à compressão axial não confinada de 120MPa e RQD de 85%. Uma família de descontinuidade, com persistência de 2,5m foi identificada, apresentando-se fechada e com espaçamento médio de 2000mm. As superfícies das descontinuidades apresentam-se muito rugosa, dura, seca e sem alteração. Xisto Apresenta resistência à compressão axial não confinada de 20MPa e RQD de 50%. Apresenta planos de xistosidade com espaçamento médio de 200mm, abertura menor que 1mm. As superfícies das descontinuidades apresentam-se lisas e moderadamente alteradas. Um fluxo de água abundante foi observado. Obs.: 1. as atitudes de todas as descontinuidades observadas e medidas estão favoráveis em relação a direção do túnel; 2. sempre tomar uma postura em favor da segurança. Q.2. O GSI (Geological Strength Index) é um índice geológico utilizado para estimar os parâmetros do maciço rochoso a partir dos parâmetros da rocha intacta, utilizando o critério de ruptura de Hoek e Brown (1980). Para isto utilizamos o software Roclab da Rocscience, com os campos, A e C, de entrada de dados, e os campos B, D e E, de saída de dados, mostrados na figura abaixo. a) Quais são os parâmetros de entrada do campo A? b) Como são obtidos e estimados esses parâmetros? c) Quais são os parâmetros de saída do campo E? d) Qual a relação entre a resistência da rocha intacta e a do maciço rochoso no exemplo da figura? e) Qual do valor do módulo de deformação do maciço rochoso do exemplo acima, em GPa? A B C D E Q.3. Com base no círculo de Mohr abaixo: a) determine o valor das tensões normal e de cisalhamento nos planos A e B; b) determine as tensões principais; c) represente o elemento infinitesimal relacionado; d) represente o elemento infinitesimal na direção das tensões principais. A B (MPa) (MPa) Q.4. A partir dos resultados do RMR, para cada um dos maciços rochosos (siltito, gnaisse, granito e xisto), obtidos no exercício número 1 e tendo como base os gráficos abaixo: a) estime a resistência média dos maciços rochosos formados por cada tipo litológico; b) estime o modulo de deformação para os diferentes maciços rochosos, que o túnel cortará. Q.5. Assinale verdadeiro ou falso para cada sentença, a partir da interpretação do gráfico abaixo. a) As tensões verticais e horizontais são iguais a partir de 1000m de profundidade. b) As rochas brandas, mais próximas a superfície mostram um k alto, ou seja, as tensões horizontais têm valores muito superiores as tensões verticais. c) As rochas mais duras, a partir de 2000m de profundidade mostram um k constante, com valores entre 1 e 2. d) As rochas mais brandas do gráfico, mostram k constante a partir de 2000m e tensões verticais maiores acima de 1000m de profundidade.