Mecânica das Rochas e Túneis: Fundamentos e Aplicações

FUNDAÇÕES OBRAS DE TERRA E MECÂNICA DAS ROCHAS TAYRA LOPES PALOMA MORAIS DE SOUZA MARCUS VINÍCIUS PAULA DE LIMA 2 6 MECÂNICA DAS ROCHAS E TÚNEIS Introdução Neste bloco serão apresentados temas da Mecânica das Rochas como tipos de rupturas em rochas e maciços critérios de resistência envoltórias de resistência ensaios de laboratório in situ resistência ao cisalhamento de descontinuidades descontinuidades planas preenchidas e rugosas modelos Patton e Barton resistência ao cisalhamento de material descontínuo análise triaxial importância da deformabilidade determinação da deformabilidade de rochas e maciços ensaios de laboratório e comportamento mecânico das rochas ensaios in situ estimativas da deformabilidade comportamento dependente do tempo fluência de materiais modelos reológicos deformabilidade de descontinuidades e coeficiente de rigidez normal e transversal Também serão apresentados os cálculos relativos à importância das tensões fenômenos que interferem no estado de tensões estimativa das tensões naturais determinação do estado de tensões por instrumentação hidráulica em maciços rochosos classificações geomecânicas de maciços rochosos aplicadas ao projeto e à construção de túneis importância e aplicações métodos construtivos comportamento mecânico do maciço interação maciçoescavaçãosuporte instrumentação orientação de descontinuidades projeção esterográfica análise cinemática tipos de instabilidades ruptura planar ruptura em cunha tombamento e ruptura sem padrão estrutural 61 Resistência de maciços rochosos tipos de rupturas em rochas e maciços critérios de resistência envoltórias de resistência ensaios de laboratório in situ A ruptura em rocha pode ocorrer por mecanismos de cisalhamento tração esmagamento lasqueamento e deformação que deteriore as propriedades físicas do material deformação excessiva Os modos de ruptura em maciço de rocha são apresentados no item 610 3 Os dois principais critérios de ruptura de rocha intacta e maciço rochoso são os critérios de MohrCoulomb e Hoek e Brown GOODMAN 1989 Por sua vez para a descontinuidade o critério de MohrCoulomb é o que mais se enquadra para a descontinuidade preenchida parcialmente ou com preenchimento dominante Para a descontinuidade não preenchida logo para o contato paredeparede o critério de ruptura que mais se enquadra é o de Barton e Choubey A determinação da resistência mecânica de maciços rochosos é essencial para a realização das análises de estabilidade de taludes de projetos de escavações subterrâneas e para o dimensionamento de estruturas de contenção em rocha Contudo a determinação da resistência mecânica de maciços rochosos não se limita à análise da rocha intacta mas se estende à análise das descontinuidades da ação da água subterrânea da anisotropia e da heterogeneidade que podem variar em um mesmo maciço Em rochas intactas o critério de ruptura de MohrCoulomb ainda é utilizado apesar da simplificação dada à sua envoltória linear Para maciços rochosos a complexidade devido às descontinuidades e aos efeitos de bloco não permitem o uso satisfatório do critério de ruptura de MohrCoulomb Sendo assim foi proposto por HoekBrown 1982 um critério de ruptura puramente empírico que permita estimar a resistência e a deformabilidade de maciços rochosos fraturados Para empregar o denominado Critério de Ruptura de HoekBrown Generalizado Equação 61 os parâmetros geotécnicos dos maciços rochosos devem ser estimados Os parâmetros a serem estimados são a resistência à compressão simples da rocha intacta 𝝈𝒄𝒊 a constante do material para o maciço rochoso 𝒎𝒃 e as constantes que dependem das características do maciço 𝒂 e 𝒔 Equação 61 4 O critério de ruptura de HoekBrown Generalizado adota tensões efetivas portanto a ação da água no maciço não precisa ser considerada no cálculo da resistência Contudo a presença de água no maciço é um importante fator que contribui para a complexidade do comportamento mecânico de maciços rochosos e por isso deve ser considerada Uma maneira de inserir a contribuição da ação da água no comportamento do maciço rochoso é considerála no cálculo do GSI No entanto o Geological Strength Index GSI é um índice no qual se estima a redução na resistência do maciço rochoso proporcionada por diferentes condições geológicas como o grau de fraturamento do maciço e as condições das superfícies entre os blocos condição da descontinuidade sem considerar a ação da água Tabela 61 Fonte WYLLIE MAH 2004 Figura 61 GSI Para inserir a ação da água na análise podemse empregar formulações do GSI em função do RMR Rock Mass Rating e do SistemaQ pois ambos os sistemas de classificação de maciços rochosos consideram a presença de água 5 O SistemaQ Tunnelling Quallity Index foi proposto por Barton et al 1974 apud GOODMAN 1989 As características do maciço rochoso e os requisitos de suporte podem ser determinados pelo SistemaQ através do RQD Rock Quality Designation da ação da água subterrânea do estado de tensões do maciço e dos índices relativos ao número de famílias à rugosidade e à alteração das descontinuidades O SistemaQ varia de 0001 a 1000 sendo o menor valor de Q para maciços de classe excepcionalmente pobre Para 𝑹𝑴𝑹𝟖𝟗 𝟐𝟑 devese empregar o seguinte GSI 𝑮𝑺𝑰 𝟗 𝐥𝐧 𝑸 𝟒𝟒 Equação 62 O RMR de Bieniawski 1989 apud GOODMAN 1989 𝑹𝑴𝑹𝟖𝟗 é um sistema de classificação geomecânica que considera a resistência à compressão simples da rocha intacta o RQD Rock Quality Designation o espaçamento das descontinuidades o padrão das descontinuidades a ação da água subterrânea e a orientação das descontinuidades em relação à escavação O RMR varia entre 0 e 100 sendo a nota inferior dada aos maciços de classe Muito Ruim Para 𝑹𝑴𝑹𝟖𝟗 𝟐𝟑 devese empregar o seguinte GSI 𝑮𝑺𝑰 𝑹𝑴𝑹𝟖𝟗 𝟓 Equação 63 Para estimar a resistência à compressão simples da rocha podem ser empregados alguns ensaios de campo como o Ensaio de Carga Pontual Point Load Test o Geological Hammer Test e o Ensaio com o Martelo de Schmidt Schmidt Hammer Test O Ensaio de Carga Pontual consiste na aplicação de força em uma amostra de rocha que pode ser de formato irregular por meio de dois cones opostos até a ruptura da rocha Registrase o carregamento em ruptura P a dimensão do fragmento de rocha usado D e a relação entre essas medidas 𝑰𝒔 𝑷 𝑫𝟐 6 Plotase um gráfico de log P contra log 𝑫𝟐para extrapolar ou interpolar o carregamento de ruptura para a amostra de 50mm Para este valor é calculado o Índice de Carga Pontual Corrigido 𝑰𝒔𝟓𝟎 𝑷 𝟓𝟎𝟐 e seu valor é multiplicado por 25 ou outro valor próximo a este para se obter a resistência à compressão simples Com o Geological Hammer Test também pode ser inferida a resistência à compressão simples sendo este um método empírico com a relação disposta em tabela Tabela 61 Tabela 61 Estimativa da Resistência em Rocha pelo Geological Hammer Test Fonte WYLLIE MAH 2004 Por fim a resistência à compressão simples em campo pode ser estimada através do Ensaio com o Martelo de Schmidt O princípio deste ensaio é provocar o rebote de uma massa de aço contra a superfície rochosa por meio de uma mola O número de rebotes provocados por um golpe é proporcional à dureza da rocha e por consequência à sua resistência estimada O número de rebotes é inserido em equação ou em diagrama para obtenção da resistência à compressão simples A constante do material 𝒎𝒃 para o maciço rochoso Eq 64 é obtida em função da constante do material 𝒎𝒊 para a rocha intacta do GSI Geological Strength Index e do fator D que depende do grau de perturbação do maciço provocado pelo desmonte A constante 𝒎𝒊 é tabelada e disposta a seguir Tabela 62 7 Equação 64 Com a resistência à compressão simples da rocha intacta 𝝈𝒄𝒊 a constante do material para o maciço rochoso 𝒎𝒃 e as constantes que dependem das características do maciço 𝒂 e 𝒔 podese utilizar o Critério de Ruptura de HoekBrown Generalizado Equação 61 As constantes a e s dependem das características do maciço rochoso e suas formulações estão dispostas a seguir Equação 65 Equação 66 O critério de ruptura de HoekBrown Generalizado aplicase a maciços isotrópicos contudo é usual serem analisados maciços que apresentem anisotropia Neste caso verificase a atitude de estruturas como estratificações foliações e lineações A direção das estruturas que proporcionarem maior possibilidade de ruptura do maciço deve ser aquela em que os parâmetros geotécnicos serão estimados 8 Tabela 62 Determinação da constante do material intacto 𝒎𝒊 Fonte WYLLIE MAH 2004 As propriedades da rocha intacta a serem determinadas são a porosidade a densidade a velocidade sônica a permeabilidade a durabilidade e a resistência à compressão pelo ensaio de compressão uniaxial que também pode ser obtida indiretamente pelo ensaio de carga puntiforme e pelo esclerômetro de Schmidt A porosidade é determinada por meio da porosimetria A porosidade de rochas sedimentares é tipicamente de 15 mas pode variar entre 0 porosidade nula não existe e 90 A porosidade de rochas ígneas é menor do que 1 ou 2 e a porosidade de um granito pode ser menor do que 5 GOODMAN 1989 Em rocha é mais empregada porosidade do que índice de vazios 9 A densidade real dos minerais é a relação entre o peso específico do sólido e o peso específico da água A densidade relativa dos grãos G é a média ponderada da densidade de cada mineral que compõe a rocha Pode ser determinada por exame de lâmina no microscópio polarizador ou petrográfico A densidade relativa das rochas é próxima à do quartzo que é de 𝟐 𝟔𝟓𝒈 𝒄𝒎𝟑 Diferenciase muito a do folhelho betuminoso que é entre 16 e 27 GOODMAN 1989 A velocidade sônica em ondas de compressão longitudinais p e de cisalhamento ou transversais s são transmitidas na rocha por um transdutor piezelétrico no topo da amostra que as capta em um transdutor na base da amostra Por elas pode ser estimado o módulo de elasticidade e o módulo de cisalhamento Com as velocidades de ondas longitudinais 𝑽𝒑 também é possível determinar o índice IQ que quantifica o grau de microfissuramento da rocha FORMAINTREAUX 1976 apud GOODMAN 1989 𝑰𝑸 𝑽𝒑 𝑽𝒑 𝟏𝟎𝟎 Equação 67 A velocidade longitudinal da rocha se não tiver poros ou fissura 𝑽𝒑 s é considerada teórica A permeabilidade radial BERNAIX 1969 apud GOODMAN 1989 é uma importante propriedade por determinar microfissuramento Se a permeabilidade com o fluxo de dentro para fora em um cilindro ensaio divergente for maior do que a permeabilidade com o fluxo de fora para dentro em um cilindro ensaio convergente é porque há microfissuras no corpo de prova de rocha Isso pode ser observado por a água tracionar a rocha no ensaio divergente e a comprimir no ensaio convergente A durabilidade é testada pelo Ensaio Slake Neste ensaio a rocha é erodida por abrasão dentro de um cilindro que gira O peso seco da rocha é aferido antes e após o ensaio para avaliação da durabilidade e da proporção de material expansivo na rocha O ensaio de compressão uniaxial é muito importante para mecânica das rochas contudo é dispendioso e exige preparação refinada da amostra Neste ensaio a amostra é comprimida axialmente sem confinamento A resistência à compressão uniaxial pode ser estimada indiretamente pelo ensaio de carga puntiforme e pelo esclerômetro de Schmidt 10 A resistência à compressão puntiforme é um ensaio simples prático e muito utilizado para determinar a resistência da rocha Ele é muito empregado para a estimativa da resistência à compressão uniaxial Neste ensaio o corpo de prova de rocha não precisa ter um formato específico sendo utilizado um formato equivalente diâmetro equivalente do corpo de prova Da carga de ruptura e do diâmetro equivalente é obtido o índice de resistência à carga puntiforme padronizada ao diâmetro equivalente de 50mm O índice do esclerômetro de Schmidt consiste em aplicar o esclerômetro na rocha contando o número de rebotes de Schmidt Estes últimos ensaios para estimativa da resistência já foram apresentados anteriormente Alguns exemplos de ensaios in situ são os métodos de sobrefuração overcoring ensaio de fraturamento hidráulico macaco plano de pequena área método de subfuração undercoring ensaio com o dilatômetro flexível e rígido e ensaio sísmico downhole crosshole uphole 62 Resistência ao cisalhamento de descontinuidades descontinuidades planas preenchidas e rugosas modelos Patton e Barton e resistência ao cisalhamento de material descontínuo análise triaxial As descontinuidades podem ser estudadas por ensaio de cisalhamento direto em que elas estão no plano de cisalhamento Por este ensaio obtémse a resistência de pico a resistência residual e as envoltórias de resistência Para descontinuidades rugosas considerase o cisalhamento da rugosidade que proporciona uma dilatância ao modelo Então considerando descontinuidades rugosas há inicialmente uma ruptura por cavalgamento com posterior ruptura por cavalgamento e cisalhamento Este critério foi proposto por Patton 1966 apud GOODMAN 1989 como apresentado na Figura 62 11 Fonte GOODMAN 1989 Figura 62 Critério de ruptura bilinear No critério de ruptura de Barton a dilatância é considerada de maneira mais realística com a seguinte expressão 𝝉 𝝈𝒏 𝐭𝐚𝐧 𝑱𝑹𝑪 𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎 𝑱𝑪𝑺 𝝈𝒏 𝝓𝒃 Equação 68 Na qual JRC é o coeficiente de rugosidade da descontinuidade determinado pelo ensaio de inclinação tilt test ou estimado por comparação conforme os perfis da Figura 63 12 Fonte BARTON CHOUBEY 1977 apud GOODMAN 1989 Figura 63 Estimativa do JRC O JCS é o coeficiente de resistência das paredes da descontinuidade que é a resistência à compressão simples para descontinuidades com paredes sãs e a resistência obtida com o esclerômetro de Schmidt para paredes alteradas Por fim 𝝓𝒃 é o ângulo de atrito básico que é o ângulo de atrito residual que em paredes muito alteradas pode ser de 15 graus Quando o material de preenchimento é significante mais espesso do que a irregularidades que compõem a rugosidade a resistência da descontinuidade será comandada pelo material de preenchimento 13 Em ensaio triaxial podese obter a pressão da água que resulta em escorregamento pela descontinuidade 𝒑𝒘 como pode ser verificado na Figura 64 Fonte GOODMAN 1989 Figura 64 Pressão neutra que provoca escorregamento pela descontinuidade 63 Deformabilidade de maciços rochosos importância da deformabilidade determinação da deformabilidade de rochas e maciços ensaios de laboratório e comportamento mecânico das rochas ensaios in situ e estimativas da deformabilidade Em rochas o comportamento elástico anterior à ruptura carga de pico nem sempre é observado Por isso é preferido o termo deformabilidade Há rochas que apresentam comportamento elástico como o basalto outras apresentam comportamento elastoplástico como o siltito ou comportamento plásticoelástico como o arenito Ainda há aquelas rochas que apresentam comportamento plásticoelastoplástico como o mármore ou comportamento plásticoelásticoplástico como o xisto que apresenta maior deformação antes do trecho elástico em relação ao mármore Por fim há rochas que apresentam comportamento elastoplásticocreep como as rochas salinas sendo este um comportamento de fluência 14 Assim como o solo para conhecer o comportamento mecânico de rochas pode ser realizado ensaio de cisalhamento direto ensaio de compressão uniaxial compressão simples e ensaio triaxial Esses ensaios diferem na rocha em relação aos solos principalmente quanto às tensões aplicadas que têm dimensão de GPa e em relação ao fluido em triaxial óleo ao invés de água Quando as rochas são sujeitas à pressão hidrostática em ensaios elas não apresentam uma carga de pico característica mas quatro distintos comportamentos Figura 65 No primeiro trecho da curva verificase o fechamento das fissuras no segundo observase a compressão elástica no terceiro verificase o colapso da estrutura dos poros e por fim no último trecho temse o travamento da estrutura GOODMAN 1989 Fonte GOODMAN 1989 Figura 65 Pressão neutra que provoca escorregamento pela descontinuidade Sob tensão desviadora Figura 66 a rocha apresenta fechamento das fissuras trecho I posteriormente verificase um comportamento elástico trecho II Após há o surgimento de novas fissuras com um início de dilatância trecho III No trecho IV o fraturamento tornase instável e temse a carga de pico 15 O corpo de prova não rompe efetivamente porque este ensaio é servocontrolado reduzindo a tensão com o controle da deformação Portanto verificase uma curva pós pico cuja deformação é controlada até que as fissuras se propaguem e se unam coalescência de tal maneira que haja separação das partes do corpo de prova O comportamento da rocha no trecho posterior ao pico as distingue em duas classes distintas As rochas definidas como Classe I são aquelas que apresentam acréscimo da deformação com a diminuição da tensão Por sua vez as rochas classe II apresentam redução da tensão e da deformação no póspico Figura 67 Os ensaios de campo para determinar a deformabilidade são o ensaio sobre placa carregada o ensaio hidrostático em galeria o ensaio com macaco plano de grande área Large Flat Jack o ensaio com dilatômetro flexível e rígido e os ensaios sísmicos 16 Fonte GOODMAN 1989 Figura 66 Comportamento sob tensão desviadora A deformabilidade pode ser estimada por correlação com o RMR Rock Mass Rating e com o GSI Geological Strenght Index por formulações de Bieniawski 1978 e Serafim e Pereira 1983 respectivamente apresentadas a seguir com dimensão em GPa 𝑬 𝟐𝑹𝑴𝑹 𝟏𝟎𝟎 𝑬 𝟏𝟎𝑹𝑴𝑹𝟏𝟎 𝟒𝟎 Equação 69 17 Fonte JAEGER COOK ZIMMERMAN 2007 Figura 67 Rocha Classe I e Classe II 64 Deformabilidade de maciços rochosos comportamento dependente do tempo fluência de materiais ensaio de fluência modelos reológicos deformabilidade de descontinuidades coeficiente de rigidez normal e transversal kn e Kt Fluência é o fenômeno responsável pelo comportamento tempodependente da deformação de um material sólido submetido a carregamento Figura 68 e figura 69 Tratase de um fenômeno cuja análise apresenta aplicabilidade em túneis para acesso e estocagem em perfuração de poços de petróleo e em taludes Para a análise são utilizados modelos viscoelásticos modelos viscoelastoplásticos e modelos empíricos Eles ainda podem ser classificados como físicos empíricos e reológicos Por simplificação serão apresentados apenas os modelos reológicos viscoelásticos 18 Fonte GOODMAN 1989 Figura 68 Fenômeno de fluência Nos modelos as molas estão associadas à elasticidade o amortecedor ao comportamento viscoso e o elemento deslizante à plasticidade O modelo de Maxwell é uma combinação em série de um elemento de Hooke com um de Newton representando deformações elásticas imediatas e estágio de fluência secundária Figura 610 e Tabela 63 Fonte BONINI BARLA 2012 Figura 69 Fenômeno de fluência em túnel O modelo de Kelvin é uma combinação em paralelo do elemento de Hooke com o de Newton Representa bem a fluência primária mas não prevê a deformação elástica inicial Figura 610 e Tabela 63 19 Tabela 63 Modelos viscoelásticos Fonte YU 1998 O modelo de Burgers é uma associação em série dos modelos de Maxwell e Kelvin Figura 610 e Tabela 63 20 Fonte YU 1998 Figura 610 Modelos viscoelásticos A deformabilidade em descontinuidade é analisada pelo coeficiente de rigidez normal 𝑲𝒏 e pelo coeficiente de rigidez transversal 𝑲𝒕 O coeficiente de rigidez normal 𝑲𝒏 é dado em função da variação da tensão normal 𝚫𝝈 e da variação do deslocamento normal 𝚫𝜹𝒇𝒆𝒄𝒉𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 como se segue 𝑲𝒏 𝚫𝝈 𝚫𝜹𝒇𝒆𝒄𝒉𝒂𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐 Equação 610 O coeficiente de rigidez tangencial 𝑲𝒕 é dado em função da variação da tensão cisalhante 𝚫𝝉 e da variação do deslocamento tangencial 𝚫𝜹𝒕𝒂𝒏𝒈𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂𝒍 como se segue 21 𝑲𝒏 𝚫𝝉 𝚫𝜹𝒕𝒂𝒏𝒈𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂𝒍 Equação 611 Um maciço com descontinuidades de igual espaçamento 𝑺 apresenta módulo de elasticidade normal do meio contínuo equivalente 𝑬𝒏 dado como se segue 𝟏 𝑬𝒏 𝟏 𝑬 𝟏 𝑲𝒏 𝑺 Equação 612 De maneira equivalente um maciço com descontinuidades de igual espaçamento 𝑺 apresenta módulo cisalhante normal transversal do meio contínuo equivalente 𝑮𝒏𝒕 dado como se segue 𝟏 𝑮𝒏𝒕 𝟏 𝑮 𝟏 𝑲𝒕 𝑺 Equação 613 Por fim o coeficiente de Poisson do meio contínuo equivalente 𝝂𝒏𝒕 é dado como se segue 𝝂𝒏𝒕 𝑬𝒏 𝑬 𝝂 Equação 614 65 Tensões em maciços rochosos importância das tensões tensões naturais e induzidas fenômenos que interferem no estado de tensões estimativa das tensões naturais e determinação do estado de tensões por instrumentação retirada de blocos macaco plano sobrefuração fraturamento hidráulico 22 O estado de tensão final em um maciço é o somatório das tensões naturais com as tensões induzidas Várias soluções foram propostas para estimar as tensões ao redor de cavidade esférica localizada no interior de um maciço Este problema referese às tensões distribuídas ao redor de túneis e galerias Algumas das diferentes soluções são a de Lamé 1852 apud GOODMAN 1989 de Kirsch 1898 apud GOODMAN 1989 de Inglis 1913 apud GOODMAN 1989 e a solução de Einstein e Schwartz 1979 apud GOODMAN 1989 Uma importante informação resultante destas soluções é devida ao Kirsch 1898 apud GOODMAN 1989 que observou que a tensão ao redor da cavidade é o triplo da tensão aplicada no entorno da região considerada Figura 611 Fonte LEONEL 2018 Figura 611 Concentração de tensões ao redor de um furo circular 66 Hidráulica em maciços rochosos A percolação da água subterrânea em maciços rochosos resulta em redução da tensão efetiva alteração e erosão do material de preenchimento Em maciços com muitas famílias de descontinuidades pouco espaçadas o meio comportase como um o meio poroso Por sua vez em maciço pouco fraturado com poucas famílias de descontinuidade muito espaçadas a pressão da água varia consideravelmente dentro do maciço 23 Quando a percolação em maciços rochosos resulta principalmente do fluxo de descontinuidades referese à permeabilidade secundária Quando a percolação em maciços rochosos resulta principalmente do fluxo em poros como no arenito referese à permeabilidade primária Comumente falhas contêm lentes de brecha muito permeáveis adjacentes a lentes de argilas impermeáveis o que resulta em grande anisotropia na condutividade hidráulica em maciços A vazão consequente ao fluxo laminar de um fluido incompressível de viscosidade dinâmica 𝜇 através de uma única descontinuidade de abertura 𝑒 em uma área 𝐴 é dada pela lei cúbica que se segue 𝑞 𝑣 𝐴 𝑣 𝑒 1 𝛾 𝑒3 12𝜇 𝑖 Equação 615 Quando se tem fluxo paralelo em regime turbulento e fluxo não paralelo outras equações podem ser empregadas para o cálculo da vazão 67 Maciços rochosos classificações geomecânicas de maciços rochosos aplicadas ao projeto e à construção de túneis importância e aplicações histórico dos sistemas de classificação 671 Índice de Qualidade da Rocha Deere et al 1967 apud GOODMAN 1989 O Índice de Qualidade da Rocha RQD rock quality designation representa uma medida de espaçamento originalmente criada como um método para descrever o grau de alteração ao longo de um furo de sondagem O RQD é função do comprimento do i ésimo trecho intacto de testemunho de sondagem maior do que 01m 𝑿𝒊 e do comprimento do furo de sondagem 𝑳 como se segue 𝑹𝑸𝑫 𝟏𝟎𝟎 𝑿𝒊 𝑳 𝒊𝒏 𝒊𝟏 Equação 616 24 672 Classificação geomecânica de Bieniawski 1974 apud GOODMAN 1989 para cálculo do RMR Rock Mass Rating Esta classificação foi desenvolvida a partir de escavações subterrâneas mineiras mas pode ser empregado para projeto de fundação e para projetos de taludes rochosos Os parâmetros utilizados nesta classificação são a resistência à compressão simples o RQD o espaçamento de fraturas as condições físicas e geométricas das fraturas e a presença de água Tabela 64 e Tabela 65 A soma total dos pontos ponderados resulta no RMR cujo valor máximo é 100 Por meio desta classificação os maciços rochosos são subdivididos em cinco classes e podese estimar a coesão e o ângulo de atrito interno do maciço Com a classificação do RMR é possível escolher o suporte para túneis em rocha Tabela 66 673 Sistema de classificação geomecânica Q de Barton et al 1974 apud GOODMAN 1989 O Sistema Q é uma classificação para túneis apresentando os seguintes parâmetros para classificação RQD Índice de qualidade de rocha 𝑱𝒏 Índice do número de famílias de fraturas 𝑱𝒓 Índice de rugosidade das fraturas 𝑱𝒂 Índice de alteração das paredes das fraturas 𝑱𝒘 Índice da influência da água subterrânea e o SRF Índice de influência do estado de tensão do maciço no entorno da cavidade O índice de qualidade da rocha Sistema 𝑸 varia entre 0001 e 1000 e pode ser calculado com a seguinte expressão 𝑸 𝑹𝑸𝑫 𝑱𝒏 𝒙 𝑱𝒓 𝑱𝒂 𝒙 𝑱𝒘 𝑺𝑹𝑭 Equação 617 Com o auxílio das tabelas 67 68 69 610 611 e 612 podese calcular o índice de qualidade 𝑸 e classificar o maciço com a tabela 613 25 Tabela 64 Sistema RMR atualizado por Bieniawski A PARÂMETROS DE CLASSIFICAÇÃO COM SEUS PESOS Parâmetro Faixa de valores 1 Resistência da rocha intacta MPa Índice de carga puntiforme 10 410 24 12 Para menores valores recomendase ensaio c Resistência a compressão uniaxial 250 100250 50100 2550 525 15 1 Peso 15 12 7 4 2 1 0 2 RQD 90100 7590 5075 2550 25 Peso 20 17 13 8 3 3 Espaçamento das descontinuidades 2 m 062 m 200600 mm 60200 mm 60 mm Peso 20 15 10 8 5 4 Padrão das descontinuidades ver tabela E Superfície muito rugosa e sem alteração fechadas e sem persistência Superfície pouco rugosa e levemente alteradas abertura 1 mm Superfície pouco rugosa e muito alteradas abertura 1 mm Superfície estriada ou espessura de preenchimento 5 mm ou abertura persistente de 15 mm Espessura de preenchimento com material argiloso 5 mm ou abertura persistente 5 mm Peso 30 25 20 10 0 5 Ação da água subterrânea Vazão de infiltração por 10 m de túnel lm nulo 10 1025 25125 125 pressão de água na junta1 0 01 0102 0205 05 Condições gerais no maciço Completamente seco úmido molhado gotejamento fluxo abundante Peso 15 10 7 4 0 Fonte BIENIAWSKI 1989 apud GOODMAN 1989 26 Tabela 65 Sistema RMR atualizado por Bieniawski B CORREÇÃO POR DIREÇÃO E ORIENTAÇÃO DAS DESCONTINUIDADES ver Tabela F Direção e orientação do mergulho Muito Favorável Favorável Moderado Desfavorável Muito Desfavorável Pesos Túneis e minas 0 2 5 10 12 Fundações 0 2 7 15 25 Taludes 0 5 25 50 60 C DETERMINAÇÃO DAS CLASSES DO MACIÇO ROCHOSO EM FUNÇÃO DO PESO TOTAL Peso 100 81 80 61 60 41 40 21 21 Número da classe I II III IV V Descrição Excelente Bom Regular Ruim Péssimo D COMPORTAMENTO DO MACIÇO ROCHOSO POR CLASSE Número da classe I II III IV V Tempo médio de auto sustentação tamanho do vão 20 anos 15 m 1 ano 10 m 1 semana 5 m 10 h 25 m 30 min 1 m Coesão do maciço rochoso kPa 400 300400 200300 100200 100 Ângulo de atrito do maciço rochoso o 45 3545 2535 1525 15 E GUIA PARA A CLASSIFICAÇÃO DAS DESCONTINUIDADES Persistência Comprimento m Peso 1 6 13 4 310 2 1020 1 20 0 Abertura Espessura mm Peso Nula 6 01 5 0110 4 15 1 5 0 Rugosidade Peso Muito rugosa 6 Rugosa 5 Pouco rugosa 3 Lisa 1 Superfície estriada 0 27 Preenchimento característica Espessura mm Peso Nulo 6 duro 5 4 duro 5 2 mole 5 2 mole 5 0 Grau de Alteração Intemperismo Peso Inalterada 6 Levemente alterada 5 Moderada alterada 3 Fortemente alterada 1 Decomposta 0 F EFEITOS DA DIREÇÃO E ORIENTAÇÃO DAS DESCONTINUIDADES EM TÚNEIS Direção Perpendicular ao eixo do Túnel Direção Paralela ao eixo do Túnel Ângulo de mergulho 4590o Ângulo de mergulho 2045o Mergulho 4590o Mergulho 2045o Muito Favorável Favorável Muito Favorável Desfavorável Ângulo de mergulho contrário 4590o Ângulo de mergulho contrário 2045o Mergulho de 020o sem relação a direção Desfavorável Muito Desfavorável Desfavorável Fonte BIENIAWSKI 1989 apud GOODMAN 1989 Tabela 66 Guia para escavação e suporte para túneis com o sistema RMR Tipo de Maciço Rochoso Método de escavação Tirantes diâmetro de 20 mm com calda de cimento Concreto projetado Cambotas metálicas I Excelente RMR 81100 Face completa avanço de 3 m Geralmente não precisa suporte exceto tirantes localizados curtos II Bom RMR 6180 Face completa avanço de 1 a 15 m e suporte pronto a 20 m da face Tirantes localizados no teto de 3 m de comprimento e espaçados 25 m malha de aço opcional Espessura de 50 mm no teto onde necessitar Nulo III Regular RMR 4160 Frente de escavação em bancadas berma avanço de 15 a 3 m na calota instalação do suporte após cada escavação a fogo e suporte pronto a 10 m da face Tirantes espaçados 15 a 2 m de 4 m de comprimento no teto e paredes com malha de aço no teto Espessura de 50 a 100 mm no teto e 30 mm nas paredes Nulo 28 IV Ruim RMR 2141 Frente de escavações em camadas avanço da calota de 1 a 15 m instalação do suporte paralelo com a escavação a 10 m da frente Tirantes espaçados 1 a 15 m de 4 a 5 m de comprimento teto e paredes com malha de aço Espessura de 100 a 150 mm no teto e 100 mm nas paredes Cambotas metálicas leves a médias espaçadas de 15 m onde precisar V Péssimo RMR 20 Múltiplas frentes avanço da calota de 05 a 15 m instalação do suporte paralelo com a escavação e concreto projetado logo que possível após a escavação fogo Tirantes espaçados 1 a 15 m de 5 a 6 m de comprimento teto e paredes com malha de aço e arco invertido atirantado Espessura de 150 a 200 mm no teto 150 mm nas paredes e 50 mm na face Cambotas metálicas médias a pesadas espaçadas de 075 m com aduelas de aço e arco invertido Fone BIENIAWSKI 1989 apud GOODMAN 1989 Tabela 67 RQD para o Sistema Q 1 ÍNDICE RQD RQD NOTAS 1 Se RQD é medido 10 incluindo 0 assumir o valor nominal de 10 para calcular Q 2 Intervalos de 5 em 5 no valor de RQD são considerados de boa acurácia pex 95 100 A Muito Ruim 025 B Ruim 2550 C Razoável 5075 D Bom 7590 E Ótimo 90100 Fonte Adaptado de Barton 1974 Tabela 68 𝑱𝒏 para Sistema Q 2 NÚMERO DE FAMÍLIAS DE DESCONTINUIDADES Jn NOTAS 1 Para interseções usar 3Jn 2 Para emboques usar 2Jn A Descontinuidades esparsas ou ausentes 051 B Uma família de descontinuidades 2 C B mais descontinuidades esparsas 3 D Duas famílias de descontinuidades 4 29 E D mais descontinuidades esparsas 6 F Três famílias de descontinuidades 9 G F mais descontinuidades esparsas 12 H Quatro ou mais famílias de descontinuidades 15 I Rocha extremamente fraturada triturada 20 Fonte Adaptado de Barton 1974 Tabela 69 𝑱𝒓 para Sistema Q 3 CONDIÇÃO DE RUGOSIDADE DAS PAREDES Jr NOTAS 1 Acrescentar 10 se o espaçamento entre descontinuidades for 3 m 2 Jr 05 no caso de descontinuidades planas e estriadas e com orientação na direção da tensão mínima a Paredes das descontinuidades em contato b Paredes das descontinuidades em contato com deslocamentos diferenciais 10 cm A Descontinuidades não persistentes 4 B Descontinuidades rugosas ou irregulares onduladas 3 C Descontinuidades lisas e onduladas 2 D Descontinuidades polidas e onduladas 15 E Descontinuidades rugosas ou irregulares e planas 15 F Descontinuidades lisas e planas 1 G Descontinuidades polidas ou estriadas e planas 05 c Sem contato entre as paredes das descontinuidades quando cisalhadas H Descontinuidades preenchidas com material argiloso 1 J Descontinuidades preenchidas com material granular 1 Fonte Adaptado de Barton 1974 30 Tabela 610 𝑱𝒂 para Sistema Q 4 CONDIÇÕES DE ALTERAÇÃO DAS PAREDES Ja r o NOTAS 1 r ângulo de atrito residual indicativo das propriedades mineralógicas dos produtos de alteração a Descontinuidades com contato rocharocha e sem deslocamento relativo entre as paredes A Paredes duras compactas com preenchimento de materiais impermeáveis 075 B Descontinuidades sem alteração pigmentação superficial incipiente 1 2535 C Paredes levemente alteradas películas de materiais arenosos ou minerais abrasivos 2 2530 D Paredes com películas de material siltoso com pequena fração argilosa 3 2025 E Paredes com películas de material mole micas clorita talco gesso grafite etc eventualmente com minerais expansivos 4 816 b Descontinuidades com contato rocharocha e com deslocamento relativo incipiente entre as paredes deslocamento diferencial inferior a 10 cm F Paredes com partículas arenosas fragmentos de rocha etc 4 2530 G Paredes com preenchimento contínuo e poucos espessos 5 mm de material argiloso fortemente sobreadensado 6 1624 H Paredes com preenchimento contínuo e pouco espesso 5 mm de material argiloso pouco ou medianamente sobreadensado 8 1216 31 J Paredes com preenchimento de materiais argilosos expansivos valores variáveis com a porcentagem dos argilominerais expansivos presentes e com a ação conjugada da água intersticial 812 612 c Descontinuidades sem contato rocharocha e com deslocamento relativo entre as paredes K Zonas de preenchimento com fragmentos de rocha 6 L Rocha e material argiloso ver G H e J para caracterizar as condições das argilas 8 M 812 624 N Zonas de preenchimento com material arenoso ou siltosoargiloso sendo pequena a fração argilosa 5 O Zonas contínuas de preenchimento com material argiloso 1013 P e R ver G H e J para a condição das argilas 624 Fonte Adaptado de Barton 1974 Tabela 611 𝑱𝒘 para Sistema Q 5 CONDIÇÕES DE AFLUÊNCIA DE ÁGUA Jw u MPa NOTAS 1 Valores aproximados das poropressões da água A Escavação a seco ou com pequena afluência de água 5 lmin 1 01 B Afluência média da água com eventual carregamento do preenchimento 067 01025 32 C Afluência elevada de água em rochas competentes de descontinuidades não preenchidas 05 0251 2 Reduzir os valores de Jw no caso de instalação de dispositivos de drenagem C a F 3 Não são considerados os problemas especiais causados por formação de gelo D Afluência elevada de água com carregamento significativo do preenchimento 033 0251 E Afluência excepcionalmente elevada de água ou jatos de pressão com decaimento com o tempo 0102 1 F Afluência excepcionalmente elevada de água ou jatos de pressão sem decaimento com o tempo 00501 1 Fonte Adaptado de Barton 1974 Tabela 612 SRF para Sistema Q 6 CONDIÇÃO DAS TENSÕES NO MACIÇO SRF NOTAS 1 No caso de ocorrência de zonas de baixa resistência relevantes mas não interceptando a escavação recomendase a redução dos valores de SRF de 25 a 50 2 No caso de tensões subsuperficiais ver H adotar SRF 5 quando a profundidade da a Zonas de baixa resistência interceptando a escavação A Ocorrências múltiplas contendo material argiloso ou rocha quimicamente decomposta qualquer profundidade 10 B Ocorrência específica contendo material argiloso ou rocha quimicamente decomposta profundidade da escavação 50 m 5 C Ocorrência específica contendo material argiloso ou rocha quimicamente decomposta profundidade da escavação 50 m 25 33 D Ocorrência múltiplas de zonas de material cisalhado em rochas competentes isentas de argila e com blocos desagregados de rocha qualquer profundidade 75 abóbada da escavação abaixo da superfície do terreno for menor que a sua dimensão característica largura do vão 3 Para os itens H a M s1 s3 são tensões principais sc é a resistência à compressão simples e st a resistência a tração 4 Para maciço muito anisotrópico introduzir correções nos itens H a M de acordo com os seguintes critérios E Ocorrência específicas de zonas de material cisalhado em rochas competentes isentas de material argiloso profundidade de escavação 50 m 5 F Ocorrências específicas de zonas de material cisalhado em rochas competentes isentas de material argiloso profundidade da escavação 50 m 25 G Ocorrência de juntas abertas e intenso fraturamento do maciço qualquer profundidade 5 b Rochas competentes comportamento rígido c1 t1 H Tensões baixas sub superficiais 200 13 25 J Tensões Moderadas 10200 06613 10 K Tensões elevadas eventuais problemas de estabilidade das paredes 510 033066 052 L Condições moderadas de fraturamento rockburst 255 016033 510 M Condições intensas de rocha explosiva rockburst 25 016 1020 c Rochas incompetentes comportamento plástico às deformações N Tensões moderadas 510 O Tensões elevadas 1020 d Rochas expansivas atividade expansiva química dependente da presença da água P Tensões moderadas 510 34 R Tensões elevadas 1020 Fonte Adaptado de Barton 1974 Tabela 613 Classificação do Maciço com o Sistema Q Padrão Geomecânico do Maciço Valores de Q Péssimo 001 Extremamente ruim 001 01 Muito ruim 01 10 Ruim 10 40 Regular 40 100 Bom 100 400 Muito bom 400 1000 Ótimo 1000 4000 Excelente 4000 Fonte Adaptado de Barton 1974 68 Escavações Subterrâneas métodos construtivos NATM ShieldTBM O NATM é um dos métodos construtivos de túneis mais difundidos mesmo com o surgimento de TBM Ele se caracteriza pela busca do equilíbrio da escavação pela instalação progressiva de suportes muito flexíveis com o acompanhamento das deformações até que elas se estabilizem Caso haja novo indício de instabilidade uma nova execução de suporte é realizada A otimização do processo é a possibilidade de deformação acompanhada para aproveitamento máximo da autosustentação do maciço Este método é baseado nos seguintes conceitos 35 Através do alívio de tensões o maciço circundante ao túnel que inicialmente atua como elemento de carregamento passa a participar do suporte MASCARENHAS 2014 Preservar a qualidade do maciço circundante tanto quanto possível com cuidados durante a escavação e aplicação do suporte evitando o início de um processo de deterioração MASCARENHAS 2014 Impedir a deformação excessiva do maciço de forma que ela perca a capacidade de autosuporte passando a constituir um carregamento sobre suporte MASCARENHAS 2014 Trabalhandose com deformações compatíveis com o maciço a capacidade autoportante é conservada passando este a trabalhar como um elemento portante MASCARENHAS 2014 Caracterizar geológica e geotecnicamente o maciço de forma a se obter o máximo subsídio na definição do melhor método construtivo e para o dimensionamento do sistema de suporte e do revestimento MASCARENHAS 2014 Adequar a parcialização da frente de escavação em função do comportamento do maciço do tempo de autosustentação da deformabilidade do material e dos equipamentos disponíveis MASCARENHAS 2014 Utilizar o suporte adequado em termos de resistência e deformabilidade no momento certo tirando partido da capacidade de autosuporte do maciço MASCARENHAS 2014 Não devem ser instalados suportes que permitam o desagregamento do material e consequentemente a perda da capacidade de autosuporte MASCARENHAS 2014 36 Utilizarse de elementos de suporte concreto projetado ancoragens e cambotas necessários e suficientes para impor tensões confinantes que mantenham as deformações em níveis aceitáveis MASCARENHAS 2014 Manter o fechamento do invert em distâncias compatíveis com a capacidade de carga da calota aberta e o mais próximo possível da frente de escavação MASCARENHAS 2014 Definir uma seção de escavação com a menor área possível MASCARENHAS 2014 Conceber formas que privilegiem o equilíbrio dos carregamentos predominantemente por esforços de compressão ou seja procurar formas arredondadas MASCARENHAS 2014 Realizar acompanhamento das deformações através de instrumentação cujas leituras servirão para subsidiar as revisões e otimizações do processo construtivo e do projeto além de permitir o monitoramento da segurança da obra MASCARENHAS 2014 O acompanhamento das instrumentações deve indicar a total estabilização dos deslocamentos após a conclusão do suporte e do revestimento MASCARENHAS 2014 Drenar o maciço sempre que a presença da água possa provocar algum dano ou mecanismo que ponha em risco a obra e o local do trabalho MASCARENHAS 2014 Quando o NATM não é adotado utilizamse as fresas e TBMs Estes são equipamentos mecânicos empregados na escavação de rochas para obras de túneis A utilização de maquinário permite a obtenção de um perfil preciso com menor geração de ruídos e vibrações além de tornar a etapa de escavação mais segura e reduzir a necessidade suportes quando comparado com o método tradicional com explosivos NATM COPUR OZDEMIR ROSTAMI 1998 RESTNER 2015 37 A produtividade das máquinas determina o ritmo de escavação sendo base para o planejamento do cronograma de execução e dos custos da mesma ABDOLREZA SIAMAK 2013 Deste modo previsões de performance acuradas são fundamentais para a otimização dos recursos BILGIN et al 2004 69 Escavações Subterrâneas comportamento mecânico do maciço interação maciço escavaçãosuporte instrumentação Para a determinação do comportamento do maciço à escavação Figura 612 devem ser calculadas as variáveis auxiliares M D e N 𝑴 𝟏 𝟐 𝒎 𝟒 𝟐 𝒎 𝒑𝟎 𝝈𝒄 𝒔 𝒎 𝟖 𝑫 𝒎 𝒎 𝟒𝒎 𝝈𝒄 𝒑𝟎 𝑴𝝈𝒄 𝒔 𝑵 𝟐𝒑𝟎 𝑴𝝈𝒄 𝒎𝒓𝝈𝒄 𝒔𝒓 𝟐𝒎𝒓 Equação 618 Com as variáveis auxiliares calculadas podese realizar a análise do comportamento do maciço mediante a escavação e a inserção do suporte O maciço inicialmente distribui as tensões resultantes da escavação suportando os esforços e deslocando um valor denominado por Hoek e Brown 1982 como 𝒖𝒊 Figura 613 O deslocamento 𝒖𝒊 é normalizado pelo raio do túnel 𝒓𝒊𝟎 já considerado o deslocamento 𝒖𝒊 𝒓𝒊𝟎 𝟏 𝝂 𝑬 𝒑𝟎 𝒑𝒊 Equação 619 38 Associado ao deslocamento 𝒖𝒊 o maciço redistribui os esforços apresentando comportamento elástico até que a pressão interna 𝒑𝒊 diminua ao valor de 𝒑𝟎 𝑴𝝈𝒄 A partir desta pressão o comportamento mecânico do maciço tornase plástico Esta pressão também é denominada pressão crítica do suporte 𝒑𝒄𝒓𝒊𝒕 e referese ao ponto de equilíbrio entre os esforços do suporte e do maciço Quando a pressão crítica é normalizada pela tensão in situ 𝒑𝟎 temse 𝒑𝒄𝒓𝒊𝒕 𝒑𝟎 𝟏 𝑴𝝈𝒄 𝒑𝟎 Equação 620 Fonte HOEK BROWN 1982 Figura612 Curva característica do maciço rochoso 39 Fonte HOEK BROWN 1982 Figura 613 Notação para deslocamento ao redor do túnel Para pressões internas menores do que o valor de 𝒑𝟎 𝑴𝝈𝒄 o maciço já parcialmente deformado apresenta comportamento plástico O deslocamento 𝒖𝒊 devido à deformação plástica é normalizado pelo raio do túnel deformado 𝒓𝒊𝟎 e é dado por 𝒖𝒊 𝒓𝒊𝟎 𝟏 𝟏 𝒆𝒂𝒗 𝟏 𝑨 Equação 621 Para o cálculo do deslocamento 𝒖𝒊 devido à deformação plástica inicialmente determinouse a razão entre o deslocamento na zona plástica ao redor do túnel 𝒖𝒆 e o raio da zona plástica 𝒓𝒆 𝒖𝒆 𝒓𝒆 𝟏 𝝂 𝑬 𝑴𝝈𝒄 Equação 622 Por sua vez a razão entre o raio da zona plástica 𝒓𝒆 e o raio do túnel 𝒓𝒊 é dada pela seguinte equação 𝒓𝒆 𝒓𝒊 𝒆 𝑵𝟐 𝒑𝒊 𝒎𝒓𝝈𝒄 𝒔𝒓 𝟐𝒎𝒓 Equação 623 40 Caso a relação entre o raio da zona plástica 𝒓𝒆 e o raio do túnel 𝒓𝒊 seja menor do que 𝟑 a variável auxiliar 𝑹 terá o valor de 𝟐 𝑫 𝐥𝐧 𝒓𝒆 𝒓𝒊 caso contrário a variável auxiliar 𝑹 terá o valor de 𝟏 𝟏𝑫 Com a relação entre o deslocamento na zona plástica ao redor do túnel 𝒖𝒆 e o raio da zona plástica 𝒓𝒆 a relação entre o raio da zona plástica 𝒓𝒆 o raio do túnel 𝒓𝒊 e a variável auxiliar 𝑹 determinase a deformação volumétrica plástica 𝒆𝒂𝒗 𝒆𝒂𝒗 𝟐𝒖𝒆 𝒓𝒆 𝒓𝒆 𝒓𝒊 𝟐 𝒓𝒆 𝒓𝒊 𝟐 𝟏 𝟏 𝟏 𝑹 Equação 624 Calculando a variável auxiliar 𝑨 podese enfim determinar o deslocamento 𝒖𝒊 devido à deformação plástica normalizado pelo raio do túnel já deformado 𝒓𝒊𝟎 como se segue 𝑨 𝟐 𝒖𝒆 𝒓𝒆 𝒆𝒂𝒗 𝒓𝒆 𝒓𝒊 𝟐 𝒖𝒊 𝒓𝒊𝟎 𝟏 𝟏 𝒆𝒂𝒗 𝟏 𝑨 Equação 625 610 Estabilidade de Taludes orientação de descontinuidades projeção esterográfica análise cinemática tipos de instabilidades ruptura planar ruptura em cunha tombamento ruptura sem padrão estrutural A análise da estabilidade será apresentada empregandose a rede de Wulff que é uma projeção de igual ângulo Devem ser pesquisados três modos de ruptura possíveis planar em cunha e por tombamento Figura 614 Um modo de ruptura não será tratado neste item porque já foi tratado no item 42 Ele se refere à rocha muito intemperizada ou altamente fraturada de tal maneira que se comporta como solo Figura 614d 41 Fonte GOODMAN 1989 Figura 614 Modos de ruptura em maciço de rocha deslizamento a ruptura em cunha b tombamento c e deslizamento com superfície circular d Para a análise cinemática da ruptura planar devem ser consideradas duas condições Figura 615 O mergulho 𝐷𝑗 do plano da descontinuidade deve ser menor que o mergulho da face do talude para que haja ruptura 𝛼 𝛿 parte hachurada da Figura 615a O mergulho do plano da descontinuidade deve ser maior do que o ângulo de atrito 𝜙 da superfície para que haja ruptura parte não hachurada da Figura 615b 42 a b Fonte GOODMAN 1989 Figura 615 Teste cinemático para deslizamento Para a análise cinemática da ruptura em cunha devem ser consideradas três condições Figura 616 O azimute da interseção deve ser próximo à direção do mergulho da face para que haja ruptura O mergulho 𝐼𝑖𝑗 do plano da interseção deve ser menor que o mergulho da face do talude para que haja ruptura 𝐼𝑖𝑗 𝛼 É similar à planar contudo considerase a linha de interseção ao invés do mergulho O ângulo de atrito 𝜙 da superfície deve ser menor que o ângulo de mergulho da interseção para que haja ruptura parte não hachurada da Figura 616b 43 Fonte GOODMAN 1989 Figura 616 Teste cinemático para ruptura em cunha Para a análise cinemática da ruptura por tombamento devem ser consideradas duas condições parte hachurada da Figura 617 A normal a estrutura 𝑛 somada ao ângulo de atrito da superfície da mesma deve ser menor que o mergulho da face do talude para que haja ruptura 𝑛 𝜙 𝛼 A direção da face do talude deve estar a no máximo 30º da normal da descontinuidade Fonte GOODMAN 1989 Figura 617 Teste cinemático para tombamento 44 Conclusão Neste bloco foram apresentados temas da Mecânica das Rochas como tipos de rupturas em rochas e maciços critérios de resistência envoltórias de resistência ensaios de laboratório in situ resistência ao cisalhamento de descontinuidades descontinuidades planas preenchidas e rugosas modelos Patton e Barton resistência ao cisalhamento de material descontínuo análise triaxial importância da deformabilidade determinação da deformabilidade de rochas e maciços ensaios de laboratório e comportamento mecânico das rochas ensaios in situ estimativas da deformabilidade comportamento dependente do tempo fluência de materiais modelos reológicos deformabilidade de descontinuidades e coeficiente de rigidez normal e transversal Também foram apresentados os cálculos relativos à importância das tensões fenômenos que interferem no estado de tensões estimativa das tensões naturais determinação do estado de tensões por instrumentação hidráulica em maciços rochosos classificações geomecânicas de maciços rochosos aplicadas ao projeto e à construção de túneis importância e aplicações métodos construtivos comportamento mecânico do maciço interação maciçoescavaçãosuporte instrumentação orientação de descontinuidades projeção esterográfica análise cinemática tipos de instabilidades ruptura planar ruptura em cunha tombamento e ruptura sem padrão estrutural REFERÊNCIAS ABDOLREZA Y SIAMAK H Y A new model to predict roadheader performance using rock mass properties Journal of Coal Science and Engineering China v 19 n 1 p 51 56 2013 BARTON NR LIEN R LUNDE J Engineering classification of rock masses for the design of tunnel support Rock Mech p189239 Jun1974 BILGIN N DINCER T COPUR H ERDOGAN M Some geological and geotechnical factors affecting the performance of a roadheader in an inclined tunnel Tunnelling and Underground Space Technology v 19 n 6 p 629636 2004 45 BONINI M BARLA G The Saint Martin La Porte access adit LyonTurin Base Tunnel revisited Tunnelling and Underground Space Technology v 30 p 3854 2012 COPUR H OZDEMIR L ROSTAMI J Roadheader applications in mining and tunneling industries PREPRINTSSOCIETY OF MINING ENGINEERS OF AIME 1998 GOODMAN R E Introduction to Rock Mechanics John Wiley Sons New York USA 1989 HOEK E BROWN E T Underground Excavations in Rock The Institution of Mining and Metallurgy 1982 JAEGER J C COOK N G ZIMMERMAN R Fundamentals of rock mechanics John Wiley Sons 2007 LEONEL E D Notas de Aula para a disciplina introdução à Mecânica da Fratura Escola de Engenharia de São Carlos Universidade de São Paulo 2018 MASCARENHAS A Estudo de caso escavação e tratamento para emboque de túnel em rocha utilizando o método NATM Região Portuária Centro do Rio de Janeiro Projeto de Graduação da Escola Politécnica da Universidade Federal do Rio de Janeiro RJ 2014 RESTNER U PLINNINGER R J Rock mechanical aspects of roadheader excavation In ISRM Regional SymposiumEUROCK 2015 International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering 2015 WYLLIE D C MAH C W Rock Slope Engineering Civil and Mining Spon Press London UK 2004 YU C W Creep Characteristics of Soft Rock and Modelling of Creep in Tunnel 190 Doctor of Philosophy Department of Civil and Environmental Engineering University of Bradford 1998