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Explorações a Céu Aberto: Novos desenvolvimentos Ordem dos Engenheiros
Explorações a Céu Aberto: Novos desenvolvimentos
RAUL SARRA PISTONECOBA, S.A. - SERVIÇO DE GEOTECNIA – DIRECTOR
LISBOA, MARÇO DE 2011
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EXPLORAÇÕES A CÉU ABERTO
1.ESTABILIDADE DE TALUDES2.DIFICULDADES DE EXCAVAÇÃO2.DIFICULDADES DE EXCAVAÇÃO3.DUREZA DA ROCHA – DESGASTE DAS FERRAMENTAS4.PRESENÇA DE ÁGUA – HIDROGEOLOGIA5.MINIMIZAÇÃO DE IMPACTES
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PARAMETROS CRITICOS
ALTURA E INCLINAÇÃO DO TALUDE
PRESENÇA DE FALHAS
ÁGUA SUBTERRÂNEA E ESCOAMENTO SUPERFICIAL
ACÇÃO SISMICA
METODOS DE ANALISE
EQUILIBRIO LIMITE
SUPERFICIES GLOBAIS CIRCULARES
FALHAS PLANAS
ESTABILIDADE DE TALUDES
ACÇÃO SISMICA
RESISTENCIA DO MACIÇO
DEFORMABILIDADE DO MACIÇO
DISTRIBUIÇÃO E ORIENTAÇÃO DAS DESCONTINUIDADES
SEQUENÇA DE EXCAVAÇÃO E INSTALAÇÃO DO SUPORTE
BLOCOS SOLTOS
CUNHAS DESLIZANTES
TOPPLING
TRAJECTORIAS DE BLOCOS
TENSÃO-DEFORMAÇÃO
CRITERIOS DE SEGURANÇA ACEPTAVEIS
F.S. GLOBAIS : 1.3 (ESTRUTURASTEMPORARIAS) 1.5 (DEFINITIVAS)
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MACIÇO ROCHOSOMACIÇO ROCHOSO
DESCREVER - MACIÇO E DESCONTINUIDADES (ISRM, GSI)
CLASSIFICAR (RMR, Q, SMR)
PARAMETRIZAR
ZONIFICAR
MODELIZAR e CALCULAR
EXECUTAR e AJUSTAR em OBRA
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Maciço RochosoMaciço Rochoso
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Maciço RochosoMaciço Rochoso
ENTIDADE NATURAL
COM CAPACIDADE PARA ARMAZENAR TENSÕES
FORMADA POR ROCHA – DESCONTINUIDADES - FLUIDOS
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Maciço RochosoMaciço Rochoso
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Maciço RochosoMaciço Rochoso
COMPORTAMENTO ANISOTRÓPICO E HETEROGÉNEO
SENSÍVEL AO EFEITO DE ESCALA
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ESPACIAMIENTOS ENTRE DISCONTINUIDADES. ISRM 1978
INTERVALOS SIMBOLOGIA TERMINOS DESCRIPTIVOS
(cm)
> 200 F1 MUY ESPACIADA
60 - 200 F2 ESPACIADA
Descrição de Maciços Rochosos
60 - 200 F2 ESPACIADA
20 - 60 F3 MODERADA
.6 - 20 F4 PRÓXIMAS
< 6 F5 MUY PRÓXIMAS
GRADO DE ALTERACIÓN. ISRM 1978
SÍMBOLO DESIGNACIÓN TERMINOS DESCRIPTIVOS
W1 INALTERADO Sin alteración visible
W2 POCO ALTERADO Alguna decoloración
W3 ALTERACIÓN MEDIA Macizo alterado (< 50%)
W4 MUY ALTERADO Macizo alterado (> 50%)
W5 TOTALMENTE ALTERADO Macizo desintegrado en suelo
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Descrição de Descontinuidades
ORIENTAÇÃO ESPACIAL
ESPAÇAMENTO
PERSISTÊNCIA
RUGOSIDADE
RESISTÊNCIA DAS PAREDES
ABERTURA
ENCHIMENTO
PRESENÇA DE ÁGUA
FAMÍLIAS – TAMANO DOS BLOCOS
ISRM - 1977
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ClassificaçãoClassificação
Observar em modo semi-cuantitativo
Ordenar a observação
Correlacionar – comparar elementos empíricos
Fases preliminares de um projecto
Melhorar o potencial de diagnose e prognose
Em fases avançadas de projecto: consoante a maior quantidade de dados disponíveis, outros métodos maisprecisos devem ser utilizados
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Clasificação de Maciços Rochosos
(BIENIAWSKI)
RMR = σci + RQD + ESP.DISC. + AGUA
ClasificaciónClasificación
RMR = σci + RQD + ESP.DISC. + AGUA
(BARTON, ET AL)
Q = RQD/Jn . Jr/Ja . Jw/SRF
SMR = RMR + (F1 . F2 . F3) + F4
(ROMANA, M)
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Classificação Classificação –– RQD%RQD%
RQD % - Donald Deere
RQD a partir de afloramentos:
RQD = 115 – 3.3 Jv
Jv: soma das descontinuidades por unidade de comprimento. Não considerar fracturas produzidas por considerar fracturas produzidas por explosivos.
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Classificação Classificação -- Bieniawski, 1989
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ClassificaçãoClassificação
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ClassificaçãoClassificação
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Barton, et al, 1974...
ClassificaçãoClassificação
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ClassificaçãoClassificação
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ClassificaçãoClassificação
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ClassificaçãoClassificação
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ClassificaçãoClassificação
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SMR = RMR + (F1 . F2 . F3) + F4
Classificação de Romana
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Classificação de Romana
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GSIGSI (Hoek, 2000)
ZG1
ZG2
ZG3
ZG1
ZG1
ZG2
ZG3
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GSIGSI GSI de maciços heterogéneos, como Flysch ( Marinos - Hoek, 2001)
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GSIGSI GSI de maciços heterogéneos, como Flysch ( Marinos - Hoek, 2001)
FLYSCH ROJO DE METSOVITIKOSFLYSCH ROJO DE METSOVITIKOS
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Modelo GeológicoModelo Geológico--GeotécnicoGeotécnico
MODELO GEOLÓGICO
Características naturales del macizo en la escala, e xtensión y profundidad propias de cada obra
1. Litología del macizo: a. Petrologíab. Grado de Alteración
2.Estructura del macizo:a. Sistema de discontinuidades
i. Distribución espacialii. Aberturaiii. Rugosidadiv. Relleno
b. Discontinuidades singularesi. Fallasii. Zonas de cizalla
c. Foliación, clivaje, esquistosidad
3.Permeabilidad
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Modelo Modelo GeomecânicoGeomecânico
DeformabilidadeResistênciaResistência
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Modelo Modelo GeomecânicoGeomecânico
DeformabilidadeResistênciaResistência
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DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochososDeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos
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DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos -- AnisotropiaAnisotropia
Sistemas de simetría nº de Coeficientes de la matriz deDeformabilidade
Isótropo-Esférico 2 (E, ν)Cúbico 3 (E, ν, G)Transversal isótropo o axial 5 (2 E, 2 ν, G)Tetragonal 6 (2 E, 2 ν, 2 G)Tetragonal 6 (2 E, 2 ν, 2 G)Ortotrópico 9 (3E, 3 ν, 3 G)Monoclínico-Triclínico 13 – 21 (isotropía)
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* COMPRESÃO UNIAXIAL 1* COMPRESÃO TRIAXIAL 3 - 5* DILATÓMETRO NX (BHD) 10* GRANDES MACACOS PLANOS (LFJ) 50* CARGA COM PLACAS (PBT) 80• PRESURIZAÇÃO DE GALERIAS (OBERTI) 800
DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos
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Métodosgeofísicos
DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos
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Métodos geofísicos – Tomografía sísmica
DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos
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Deformabilidade de DescontinuidadesRigidez Tangencial e Normal
DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos
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FORMULAS EMPIRICAS
Bieniawski (1978)
Em (GPa) = 2 x RMR - 100
DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos
Serafim & Pereira (1983)
Em (GPa) = 10 (RMR - 10)/40
Barton (1983)
Emáx = 40 Log QEmín = 10 Log QEmedio = 25 Log Q
Hoek (2000) , para valores de σc < 100 MPa:
Em (GPa) = SQRT(σci / 100) 10 (GSI - 10)/40
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FORMULAS EMPIRICAS.
DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos
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FORMULAS EMPIRICAS
DeformabilidadeDeformabilidade de de MaciçosMaciços RochososRochosos
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ResistênciaResistência
A RESISTÊNCIA DE UM MACIÇO ROCHOSO ATÉ PROFUNDIDADES MODERADAS (400 – 500 m)DEPENDE ESSENCIALMENTE DEPENDE ESSENCIALMENTE DAS DESCONTINUIDADES
ATENÇÃO ÀS ESTRUTURAS DE GEOMETRIAS COMPLEXAS (CONCENTRAÇÃO DE TENSÕES) EM AMBIENTES FORTEMENTE TECTONIZADOS
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ResistênciaResistência
DESCONTINUIDADES
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ResistênciaResistência
RESISTÊNCIA DAS DESCONTINUIDADES
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ResistênciaResistência
Influência das descontinuidades na resistência de um maciço rochoso
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ResistênciaResistência
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ResistênciaResistência
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ResistênciaResistência
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ResistênciaResistência
CRITÊRIOS DE ROTURA
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ResistênciaResistência
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ResistênciaResistência
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ResistênciaResistência
Barton (1973)
i = JRC Log (JCS / σn)
Tp = σn TAN (Фb +JRC Log (JCS / σn))Tp = σn TAN (Фb +JRC Log (JCS / σn))
Фb ángulo de atrito básico para superficies planas inalterada s;JRC coeficiente de rugosidade ;JCS resistência da parede da diaclasa.
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ResistênciaResistência
Barton (1973)
i = JRC Log (JCS / σn)
Tp = σn TAN (Фb +JRC Log (JCS / σn))Tp = σn TAN (Фb +JRC Log (JCS / σn))
Фb ángulo de atrito básico para superficies planas inalterada s;JRC coeficiente de rugosidade ;JCS resistência da parede da diaclasa.
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ResistênciaResistência
Descontinuidades em Rocha
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ResistênciaResistência
INFLUÊNCIA DO ENCHIMENTO
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ResistênciaResistência
EFEITO DE ESCALA
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ResistênciaResistência
ENSAiOS IN LABO
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ENSAiOS IN SITU
Resistência
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Resistência do Maciço RochosoResistência do Maciço Rochoso
σ'1 = σ'3 + σc (mb σ'3 / σc + s) a
(Critério de Rotura Generalizado de Hoek –Brown)
σ'1 = σ'3 + σci (m i σ'3 / σci ) 0.5
(Para rocha intacta)
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Resistência do Maciço RochosoResistência do Maciço Rochoso
σ'1 = σ'3 + σc (mb σ'3 / σc + s) a
(Critério de Rotura Generalizado de Hoek –Brown)
σ'1 = σ'3 + σci (m i σ'3 / σci ) 0.5
(Para rocha intacta)
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ResistênciaResistência
GSI: Geological Strength Index
mb / m i = exp (GSI – 100)28
GSI > 25
s = exp (GSI – 100)9
a = 0.5
GSI < 25
s = 0
a = 0.65 – GSI/200
(Hoek et al 1995)
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ZonificaçãoZonificação
2 problemas:
1. netamente geotécnico, escolha de 1. netamente geotécnico, escolha de parâmetros
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ZonificaçãoZonificação
2 problemas:
1. netamente geotécnico, escolha de 1. netamente geotécnico, escolha de parâmetros
2. estatístico: distribuição dos parâmetros e valores característicos .
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ZonificaçãoZonificação
Los índices utilizados en la zonificación, en regla general , deben ser:
1. Simples, representativos y fácilmente verificable s durante la construcción:construcción:
a. Tipo litológicob. Grado de alteraciónc. Grado de fracturación
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ZonificaçãoZonificaçãoEm saprolitos graníticos saturados
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ZonificaçãoZonificaçãoEm maciço volcánico
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ZonificaciónZonificaciónMaciço volcánico
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ZonificaçãoZonificaçãoFOTO TAMUGA
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ZonificaçãoZonificação
MACIÇO GSI Φ c
(º) (kPa)
M - I 25 40 40
ZONAMENTO GEOTÉCNICO DO Cº TAMUGA
M - II 40 -50 50 100
M - III 60 - 70 55 500
M - VII 20 40 30
Estrato a.Superficial b.Intermedio c.Profundo d.Firme
M-IV M-V M-1 M-3
φφφφ º - c (kPa) 35º- 0 45º - 0 40º-40 55º- 500
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ZonificaçãoZonificaçãoTAMUGA 3
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MEGADESLIZAMENTOS
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ZONAMENTO
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Perfil geológico tipo e zonamento geotécnico
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ZONAMENTO GEOTÉCNICO
Zona ZG3 : Horizonte superficial, con depósitos de vertente e solos residuais..Profundidade entre 1 y 3 mVl: < 900 m/sRQD%: 25 – 50Absorção de água: > 30 UL
Zona ZG2B :Rocha muito fracturada e alteradaHorizonte mais superficialProfundidade máxima: 10 mProfundidade máxima: 10 mVl: 1100 – 1600 m/s
Zona ZG2A :Horizonte inferiorVl: 2000 – 2300 m/sRQD%: 25-50 %
Zona ZG1:Rocha de boa qualidadeVl: >3400 m/sRQD%: > 50%
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Modelação da deformação progressiva do talude a partir de um mecanismo de toppling.
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Bloco de rocha de ~10 tn
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DYNAMIC BARRIERS
The location of the dynamic barriers and assessment of the required energy absorption capacity was approached by analysis of blocks trajectories , analysis of blocks trajectories , resorting to numerical models.
blocks trajectories
location of thedynamic barriers
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ANALISE CINEMÁTICA DE QUEDA DE BLOCOS
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Obrigado pela Atenção
MARÇO 2011
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ResistênciaResistência