Mecânica das Rochas

520 visualizações

Publicada em

Engenharia de rochas

Publicada em: Engenharia
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
520
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
13
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
17
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Mecânica das Rochas

  1. 1. MECÂNICA DAS ROCHAS 2° PERIODO DE 2014 OBRA DE ENGENHARIA DE ROCHAS: SAU MAU PING SLOPE IN HONG KONG Cristian Yair Soriano Camelo Universidade Federal do Rio de Janeiro Departamento de Engenharia Civil cysorianoc@unal.edu.co Abstract: This document presents a summary of the measures adopted to stabilize a slope in a rock mass formed by granite with exfoliation or sheet joints, explaining the nature of the work, the rock types present and the geological constraints, the related problems and the respective solutions. Keywords: Slope stability, rock engineering. 1. Tipo e função da obra A obra consiste num estudo de estabilidade de taludes em rocha na rodovia Sau Mau Ping em Kowloon, Hong Kong. Nesta região foram identificados processos de instabilidade num talude que tinha uma altura de 60 m e que representavam uma situação de risco para uma população de mais de 5000 pessoas as quais moravam do lado oposto da rodovia em blocos de apartamentos (Figura 1). Neste estudo de estabilidade se começou com a análise da condição atual e obter assim o fator de segurança nesta situação. Depois foi feita uma análise de alternativas para de esta maneira atingir um fator de segurança aceitável para as condições de curto e longo prazo. Figura 1. Talude instável na rodovia Sau Mau Ping (Hoek, 2006) A geometria simplificada que foi empregada nestas análises consiste em um talude de 60m de altura com 3 bermas a 20 m de altura com ângulos de inclinação de 70°, o ângulo médio de inclinação do talude é de 50° e uma família de descontinuidades do tipo foliação com uma inclinação media de 35° ( Figura 2).
  2. 2. Figura 2. Geometria empregada nas análises de estabilidade em duas dimensões do problema. (Wyllie 2004) 2. Litología e condicionantes As rochas presentes nesta região correspondem a granito levemente intemperado com foliações paralelas à face do talude e três famílias de diaclases que predominam no comportamento do maciço as quais foram adotadas nos análises cinemáticos de estabilidade. Na figura 3, se apresenta um exemplo de como são as foliações que aparecem em massas de rocha formadas por granito, também chamadas de “onion skin” e que aparecem quando o granito foi submetido a processos de esfriamento. Figura 3. Esfoliação em granito, Missouri River Coal Banks (http://www.geocaching.com/) Por causa do pouco tempo disponível para o planejamento de um programa de perfurações, a coleta da informação da geologia estrutural foi obtida a partir de mapeamento da superfície do talude por causa de que a rocha estava exposta na maioria da área de interesse. Na tabela 1, se apresentam as orientações dos planos de descontinuidade e do talude além das bermas e na figura 4, se apresenta a representação na rede estereográfica das informações geológicas e geométricas empregadas nos análises de estabilidade. Tabela 1. Orientação das descontinuidades do maciço rochoso e dos taludes de corte. (Wyllie 2004) Figura 4. Representação na rede estereográfica das descontinuidades do maciço rochoso e dos taludes de corte. (Wyllie 2004)
  3. 3. 3. Problemas O maior problema esta relacionado com as descontinuidades da rocha, especificamente as foliações paralelas à superfície do terreno que apresenta a massa de granito, se fossem feitas escavações na base destas esfoliações (sheet joints), podem ocorrer deslizamentos (Figura 5). Figura 5. Deslizamento gerado por escavações na base de uma massa de granito com esfoliações (Hoek, 2006) Durante a escavação dos taludes se apresentaram deslizamentos na massa de rocha, por tanto para análises de estabilidade foi suposto um fator de segurança na condição atual perto de 1,0 (Figura 6). Figura 6. Talude potencialmente instável (Hoek, 2006) Em vista de que não existiam informações sobre os parâmetros de resistência da rocha, foram feitas estimações baseadas em estudos de retro análise realizados em rochas similares (Tabela 1). Tabela 1. Taludes empregados nas retro anâlises que forneceram parâmetros de resistência para o caso de Sau Mau Ping, (Wyllie 2004). Baseados nesta experiência foram considerados uns rangos de variação do ângulo de atrito (35°-45°) 1 e da coesão (50KPa-200KPa). Na Figura 7, se apresentam os resultados das retro análises dos taludes apresentados na Tabela 1. Em termos de considerar a aceleração da gravidade, o método mais simples é adicionar uma força horizontal de magnitude αW, onde α é uma aceleração expressada em termos de uma porcentagem da gravidade e W 1 Granitos mesmo que estiver muito caulinizados, apresentavam ângulos de atrito neste rango. (Wyllie 2004) .
  4. 4. corresponde ao peso da massa de rocha susceptível de se mobilizar. Em vista de que a região não apresenta considerável atividade sísmica, o fator α adotado foi 0,08. Figura 7. Parâmetros de resistência para diferentes taludes obtidos a partir de retro análise (Wyllie 2004). 4. Soluções As possíveis soluções para estabilizar os taludes foram as seguintes:  Redução da altura  Redução do ângulo de inclinação do talude  Drenagem  Ancoragem O fator de segurança adotado para garantir estabilidade do talude foi 1,5. Os resultados da como uma variação em termos da redução da altura, variação da inclinação do talude, redução do nível de agua, porcentagem de peso da massa susceptível a se mobilizar como forças aplicadas, em termos do fator de segurança se apresentam na Figura 8. Figura 8. Fatores de segurança em termos da variação porcentual das diferentes alternativas de estabilização (Wyllie 2004). Discussão das alternativas:  Redução da altura: Da figura 8, pode- se observar que a redução da altura não era uma opção aceitável de estabilização porque se precisava de uma redução da altura do talude de quase 50%, e neste caso seria mais prático escavar o talude inteiro.  Redução do ângulo de inclinação: a linha 3 da Figura 8, mostra que esta variação é muito sensível quer dizer que uma redução de um 25% neste ângulo (50° a 37,5°) permite atingir o fator de segurança desejado.  Drenagem: as curvas 5 e 6 mostram que somente medidas de drenagem não são suficientes para estabilizar o talude, neste caso não foi atingido o fator de segurança de 1,5. Rango de Variação
  5. 5.  Ancoragem: as curvas 7 e 8 mostram que a instalação de ancoragem com forças equivalentes a 5000 KN por metro de talude permitem atingir o fator de segurança de 1,5. Os cálculos feitos para este talude mostram que são precisas 500 âncoras, cada uma com uma capacidade de 1MN para um trecho de 100 m. Esta alternativa não foi aceita pelos elevados custos e pela incerteza em termos da resistência à corrosão ao longo prazo das âncoras. 5. Conclusões A alternativa adotada para estabilizar os taludes foi reduzir o ângulo de inclinação do talude até 35°, removendo a massa de rocha que apresentava esfoliações, removendo assim o problema. Durante as operações de estabilização, os níveis de água foram monitorados com piezómetros, durante o período de escavação não se apresentaram maiores problemas e o talude foi escavado até o nível planejado. Referências Bibliográficas 1. Hoek E. Practical Rock Engineering- A Slope stability problem in Hong Kong (2006), pp 1-15 2. Wyllie D, Mah C. Rock Slope Engineering (Spon Press, Taylor Francis Group, 2004), pp 334-341.

×