apostila 2006 (1)

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

GEOLOGIA

COLETÂNEA DE TEXTOS E EXERCÍCIOS

GEÓL. EDUARDO S. SCANGARELLI

2006

UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA – UNISUL – CURSO DE ENG. CIVIL – GEOLOGIA

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SUMÁRIO

Apresentação 1 1. A Terra e os Processos Geológicos 2 2. Minerais e Rochas 6 3. Intemperismo e Formação dos Solos 20 4. Movimentos Superficiais da Crosta 25 5. Nomenclatura Estratigráfica 32 6. Águas Subterrâneas 35 7. Prospecção Geotécnica do Subsolo 45 8. Geologia e Mineração em Santa Catarina 55 9. Elaboração de Cartas Geotécnicas 64 10. Investigações Geológicas em Obras Especiais de Engenharia 66 11. Túneis 72 12. Estudos Geotécnicos para Construção de Barragens de Concreto 75 13. A Geologia de Engenharia e o Meio Ambiente 78 14. Bibliografia 81


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Apresentação

Este trabalho procura servir de indicativo de estudo, através de uma coletânea

de textos, para os acadêmicos do Curso de Engenharia Civil, na disciplina de

Geologia.

Trata-se de uma seleção de diversos autores, notas de aula e experiências de

campo resumidos em treze capítulos que cumprem o cronograma previsto de 60

horas/aula, buscando inserir em uma primeira parte os conhecimentos ditos de

geologia geral e em outra, informações de geologia de engenharia, a um nível

introdutório, e que sirvam de suporte às disciplinas da área correlata de outros

semestres.

Como forma de concretizar o aprendizado são apresentados exercícios

complementares às informações textuais, procurando sempre que possível relacioná-

los ao cotidiano da Engenharia.

A bibliografia utilizada para esta coletânea deve ser necessariamente

consultada em seu todo, visto que, aqui muitas vezes as matérias coligidas, são

apresentadas de forma sintetizada, bem como a complementação ao estudo deve

estar voltada ao acompanhamento em sala de aula da solução dos problemas e

exercícios apresentados.

Florianópolis, março de 2006


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A TERRA E OS PROCESSOS GEOLÓGICOS

O Interior da Terra Os fenômenos estruturais do interior da crosta relacionam-se intimamente com as condições reinantes nas maiores profundidades subcrustais. Entretanto, até hoje, todas as informações a respeito da natureza das camadas mais internas da Terra, e mesmo da crosta, baseiam-se em dados indiretos, visto que as maiores perfurações não vão além de seis a sete quilômetros. A interpretação dos dados sísmicos constitui a maneira principal de investigação da estrutura das partes mais profundas, não sujeitas à observação direta. Baseia-se no estudo das trajetórias e velocidades de propagação de vibrações elásticas dentro da Terra, principalmente das ondas sísmicas produzidas pelos terremotos. O estudo da distribuição das velocidades das ondas sísmicas em relação à profundidade evidenciou a existência de três superfícies ou descontinuidades, nas quais as ondas mostram um súbito aumento de velocidade. A primeira delas, denominada descontinuidade de Mohorovicic (Moho, ou M), ocorre a várias profundidades, de acordo com o local: nos continentes, em geral, entre trinta e quarenta quilômetros; nos oceanos, mais próxima à superfície, a dez ou doze quilômetros a partir do nível do mar. Essa descontinuidade é marcada por um aumento abrupto na velocidade das ondas longitudinais (P) de 6,3 a 7,8 km/s, e das ondas transversais (S) de 3,7 para 4,4 km/s. Atualmente, acredita-se que o Moho represente o limite inferior da crosta c tenha estruturas internas também variáveis, de acordo com o local. A segunda descontinuidade sísmica ocorre a 2 900 metros abaixo da superfície da Terra (descontinuidade de Guttemberg). Aí, a velocidade das ondas longitudinais decresce, subitamente, de 13,6 para 8,1 km/s. Tal descontinuidade corresponde também ao limite de propagação das ondas transversais, que não penetram em regiões mais profundas. A camada do globo terrestre situada entre o Moho e a descontinuidade de 2900 km, é denominada manto. Uma terceira descontinuidade sísmica foi encontrada a profundidades de 3 980 a 5120 km. Não é tão distinta e pode representar uma zona de aproximadamente 150 km de espessura, na qual a velocidade de propagação das ondas longitudinais diminui de 10,4 para 9,5 km/s. Corresponde ao limite interno do núcleo externo, de 2 200 km de espessura. Finalmente, o núcleo interno, da profundidade de 5 120 km até o centro, caracteriza-se por um aumento da velocidade das ondas longitudinais. Entre a descontinuidade de Mohorovicic e o centro da Terra, todas as mudanças nas propriedades dos materiais revelados pelas ondas sísmicas foram observadas na vertical, ao longo do raio terrestre. Não há dados seguros sobre variações laterais. As informações derivadas do estudo das ondas superficiais revelam diferenças da Terra como um todo, possui densidade média de 5,5 — o que indica

ser o interior mais denso que a parte externa. Isso se confirma pelos dados sismológicos. A velocidade de propagação das ondas de choque depende das propriedades elásticas e da densidade das rochas atravessadas. Enquanto a crosta continental é constituída de rochas de composição granítica, ricas em sílica e alumina (SIAL), na crosta oceânica há predominância de material de composição basáltica, rico em sílica e magnésio (SIMA). A petrografia da crosta oceânica é muito pouco conhecida, porém a análise das rochas dragadas dos fundos oceânicos, coletadas em ilhas, indica natureza básica, constando de basaltos, olivina-basaltos, gabros, serpentinitos e peridotitos. Os basaltos oceânicos mostram-se, também, muito uniformes em sua composição, Todas as conclusões sobre a composição do manto na parte mais externa indicam-lhe constituição periodotítica, pois as rochas encontradas em intrusões de origem profunda são dessa natureza. Acredita-se, geralmente, que a parte externa do núcleo é fluida porque as ondas S não se propagam através dele, supondo-se para essa região a composição de ferro em estado de fusão. Ferro e óxidos são as únicas substâncias comuns mais densas que silicatos. A composição e o estado físico do núcleo interno são ainda mais duvidosos. O território brasileiro situa-se inteiramente no interior de uma das grandes placas litosféricas, a Sul-Americana, quase totalmente afastado de sua borda de colisão com a Placa de Nazca, do Oceano Pacífico. Apenas o Acre se aproxima dessa região e alguns sismos de grande profundidade, 300 km já foram registrados sob ele, relacionados à subducção da placa. Essa é a razão de ser baixa sua sismicidade e de não possuir vulcões ativos. O vulcanismo intenso, que se manifestou entre o Jurássico Superior e o Terciário Inferior, resultou do rompimento do Gondwana e conseqüente abertura do Oceano Atlântico. As ilhas oceânicas do Brasil originaram-se de vulcões relacionados com zonas de fratura na parte oceânica da Placa Sul-Americana. Processos Externos A hidrosfera é uma camada descontínua de água que, nos estados líquido e sólido, recobre a superfície da crosta em bacias e cadeias oceânicas, plataformas e taludes continentais, constitui geleiras continentais e de montanhas, além de lagos, rios e preenche fendas e poros dos solos e das rochas A Terra acha-se envolvida por uma camada contínua de gases e vapor de água, a atmosfera, que tem 95% de sua massa na troposfera, situada até 9 km de altitude nos pólos e 18 km no equador. Quando seca, a atmosfera é constituída de 99,9% de nitrogênio e oxigênio, e algum argônio, o restante sendo representado por hidrogênio, ozônio, poeiras naturais e gases originados da ação industrial. Acima da troposfera acham-se a estratosfera e as camadas mais altas, mas é na troposfera que se realizam os processos atmosféricos mais importantes para a dinâmica externa. De maior importância para a ação da atmosfera são o vapor d'água que ela contém e a

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distribuição do calor que recebe do Sol, determinando os climas.

Figura 1.1 - Variação da velocidade das ondas sísmicas, da densidade e da gravidade de acordo com a profundidade das camadas da Terra.

A biosfera é a parte da Terra onde se desenvolve a vida. Compreende os cerca de 5 km inferiores da troposfera, a hidrosfera até grandes profundidades oceânicas e uma delgada camada superficial da crosta. Ela é o palco dos processos de dinâmica externa. As rochas expostas às ações combinadas dos componentes químicos da atmosfera, às modificações mecânicas causadas pelas variações de temperatura, à atuação química e mecânica exercida pelos organismos têm seus componentes desintegrados e/ou decompostos, segundo o fenômeno denominado intemperismo. Devido ao intemperismo, a rocha se desfaz em partículas de minerais e fragmentos de rochas, perde substâncias solúveis e produz outros materiais in situ. Os diversos produtos de intemperismo recobrem as rochas e constituem o que é denominado manto de intemperismo, ou regolito ou, ainda, solo. O desgaste das rochas - acompanhado pelo transporte mecânico e químico dos seus produtos - pelos rios, chuvas, gelo, mar e vento é chamado erosão. O intemperismo não é, a rigor, um processo de erosão, mas prepara a rocha para ser erodida. A ação dos cursos d'água superficiais, combinada com o escoamento originado pelas chuvas, constitui o mais importante agente de erosão. Representa o principal fator de denudação onde atua. As grandes massas de geleiras continentais que cobrem a Groenlândia e a Antártida, as geleiras dos vales das altas regiões montanhosas e as de pequenas ilhas

em baixas latitudes também constituem importante agente de erosão. O vento, se sua velocidade for suficientemente grande e o solo pouco resistente e desprotegido de vegetação, é um agente de erosão em regiões desérticas, periglaciais e certas planícies e praias arenosas. A erosão marinha resulta do choque das ondas contra as rochas da costa e, ainda, do choque e atrito dos fragmentos rochosos contra a falésia e sobre a plataforma de abrasão marinha. Os produtos elásticos, resultantes da erosão e levados pelos agentes transportadores, são depositados quando cai a sua capacidade de transporte. Assim, as torrentes de montanha, ao atingirem as planícies, formam leques aluviais e, quando rios desembocam num lago ou no mar, não sujeito a correntes fortes, seus sedimentos formam deltas ou dispersam-se pela bacia aquosa. Sedimentos fluviais também se acumulam em regiões sujeitas à lenta subsidência tectônica, como o Pantanal de Mato Grosso. Depósitos saturados pela água podem sofrer movimentos em massa, constituindo fluxos de detritos. Corridas de lama também se formam nestas condições. O material transportado pelas geleiras continentais ou de vale constitui o drift que, quando não estratificado, chama-se till. Morainas são constituídas por fragmentos de rochas que se soltam das vertentes dos vales e são arrastadas pelas geleiras. Nas depressões, formadas pela escavação


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glacial, com o degelo, surgem lagos nos quais se depositam sedimentos elásticos finamente laminados chamados varvitos. Em Itu (SP) existem varvitos da grande glaciação permo-carbonífera, que fornecem lajes para pavimentação. Nos desertos, praias e planícies arenosas, em clima árido ou semi-árido, formam-se as dunas ou depósitos eólicos. Grandes extensões da Rússia e China são cobertas por depósitos de poeiras e siltes que foram transportados pelo vento, de regiões desérticas distantes, e precipitados pela chuva. Chamam-se loess a tais depósitos. Nas regiões litorâneas, acumulam-se sedimentos de grande variedade de ambientes. São em maior parte clásticos, mas podem incluir calcários e evaporitos. Atualmente, muitos milhares de metros de espessura de sedimentos, predominantemente marinhos, são nelas perfurados em busca do petróleo, como acontece na costa brasileira. Também à tectônica de placas são atribuídas algumas bacias de sedimentação no interior dos continentes. O Tempo Geológico A idade relativa das rochas pode ser obtida observando-se as marcas dos eventos nelas registrados, a ordem natural de superposição das camadas sedimentares, com rochas mais jovens jazendo sobre as mais antigas e os fósseis que elas contêm. A idade absoluta das rochas, ou dos eventos nelas impressos, pode ser obtida por datação absoluta que é feita medindo-se a taxa de desintegração de um isótopo radioativo, como, por exemplo, o U238 que se desintegra até Pb206, a uma razão de desintegração constante. Para períodos mais recentes usa-se o método do C14. Tabela 1.1 - Escala dos tempos geológicos

Era Período Época Tempo Cara

Quaternário 15 mil Última glaciação

Pleistoceno 1 ma Homem Plioceno 7 ma Mioceno 26 ma

Oligoceno 38 ma Mamíferos Eoceno 54 ma

Cenozóica Terciário

Paleoceno 65 ma Cretáceo 136 ma Répteis Jurássico 190 ma Mesozóica Triássico 225 ma Permiano 280 ma Anfíbios

Carbonífero 345 ma Devoniano 395 ma Peixes Siluriano 430 ma Invertebrados

Ordoviciano 500 ma

Paleozóica

Cambriano 570 ma Proterpzóico +1 ba Fósseis raros

Arqueano + 2,5 ba

História Geológica As províncias consideradas do eon Arqueano contêm rochas datadas de 3.800 Ma a 2.500 Ma. Constituem-se de associações granito-greenstone,

associações de alto grau metamórfico e associações de bacias cratônicas. Expõem-se em todos os continentes. No Brasil, existem em Minas Gerais, Bahia e poucos outros locais.Há evidências da presença de seres vivos nas rochas arqueanas antigas: associações de microfósseis, certos compostos carbonosos e estruturas esferoidais do Supergrupo Swaziland na África do Sul são de origem orgânica e provam que a vida já existia na Terra pelo menos há 3.500 Ma. Estromatólitos são estruturas sedimentares finamente laminadas constituídas de carbonatos e formadas pela acresção de detritos e precipitados de restos de organismos, principalmente cianobactérias. Os estromatólitos são conhecidos na África e na Austrália, também com cerca de 3.500 Ma. Esta é a idade mínima do aparecimento de vida na Terra. O eon seguinte, chamado Proterozóico, é atribuído ao tempo entre 2.500 Ma e 570 /540 Ma, quando existiram grandes crátons rodeados de faixas móveis de rochas que foram dobradas e metamorfizadas. Suas rochas são, em geral, menos metamorfizadas que as arqueanas. É dividido em três eras: Paleoproterozóica (2.500-1.600 Ma), Mesoproterozóica (1.600-1.000 Ma) e Neoproterozóica (1.000-570/540 Ma). Destaca-se no eon Proterozóico: • a intrusão de grandes diques e complexos básicos acamados; • bacias cratônicas e faixas orogênicas; • abundância de minérios de ferro bandados do tipo BIF (Banded Iron Formation\ com máximo desenvolvimento entre 2.600 Ma e 1.800 Ma, dos quais o Brasil tem repre-sentantes no Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais; • a tectônica de placas apresenta claras manifestações de ter aluado pelo menos desde o Paleoproterozóico; glaciaçõcs no Paleoproterozóico e no Neoproterozóico; • os estromatólitos têm seu máximo desenvolvimento entre 2.250 Ma e 600 Ma; • surgimento das primeiras faunas de metazoários no final do Neoproterozóico. O último eon da história geológica é o Fanerozóico, desenvolvido a partir de 570/540 Ma. E dividido em três eras: Paleozóica, Mesozóica e Cenozóica, que por sua vez comportam diversos períodos. Durante estas eras, o número de continentes c placas continentais variou muito, assim como o número dos oceanos que então se abriram ou se fecharam, com o deslocamento das placas, originando-se cadeias de montanhas nos orógenos. Os continentes, atualmente situados no Hemisfério Sul, mais a Península Indu, se aglutinaram para constituir o Continente Gondwana, que no Carbonífero se sujeitou a extensa glaciação e ao desenvolvimento da flora Glossopteris. Posteriormente, uniram-se a América do Norte, Europa e Ásia, para formarem a Laurásia. Fechou-se o oceano entre a América do Norte e a África e, há 225 Ma, achava-se constituído o megacontinente Pangea. No Jurássico, a partir de cerca de 200 Ma, o Pangea passou a se fragmentar através de riftes, acompanhados de abundante vulcanismo, e tiveram


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origem os atuais continentes, oceanos em expansão e

Figura 1.2 – Conformação do continente Gondwana

cadeias de montanhas resultantes de choque de placas, processos ainda hoje ativos. Assim, na era Mesozóica, há cerca de 130 Ma, o Oceano Atlântico Sul começou a se abrir, separando a África da América do Sul, dando-se a colisão, com subducção, da Placa de Nazca, do Oceano Pacífico, com a Placa Sul-Americana, originando a Cordilheira dos Andes. A vida animal evoluiu muito durante a era Paleozóica. Os organismos marinhos eram, sobretudo, trilobitas, graptolitos, briozoários, moluscos, corais e equinodermos. Muitos deles possuíam carapaças duras que se preservaram como fósseis, permitindo datar e correlacionar as camadas. Os insetos mais antigos são devonianos. Os primeiros vertebrados, representados por peixes cobertos de couraças e sem maxilar apareceram no período Ordoviciano. Os peixes, com esqueleto interno pouco ou não-ossificado surgiram no Devoniano Inferior e, no Devoniano Superior, os vertebrados ganharam a terra, com o aparecimento dos primeiros anfíbios. O Permiano foi o período em que ocorreu a maior extinção em massa de todos os tempos, fenômeno, aliás, relativamente comum ao longo de nossa história geológica. Acredita-se que, naquele período, 80% de todas as espécies desapareceram num período de poucos milhões de anos (90% das marinhas, 70% dos répteis e anfíbios e até 30% dos insetos). A extinção do Cretáceo/Terciário, que dizimou os dinossauros, eliminou 47% de todas as espécies (Arthur, 1993). Em fins do período Permiano apareceram os répteis, que iriam dominar todos os ambientes durante a era Mesozóica, destacando-se os dinossauros, que se extinguiram na passagem da era Mesozóica para a era Cenozóica. Ainda durante o Jurássico apareceram as primeiras aves, originadas dos répteis, e que só viriam a exercer papel destacado na era Cenozóica, juntamente com os mamíferos existentes desde o Triássico. Também os peixes passaram a ter grande desenvolvimento na era Cenozóica. As primeiras plantas vasculares terrestres apareceram no Devoniano Superior. As cryptogamas vasculares desempenharam importante papel na formação das jazidas de carvão do Carbonífero Superior. Na passagem para a era Mesozóica

processou-se grande transformação florística, destacando-se o aparecimento, no Cretáceo Inferior, das primeiras angiospermas, assinalando o início da flora moderna. No começo do Terciário, a vegetação dos continentes passou, aos poucos, a adquirir seu caráter atual, muito diversificado e com distribuição conforme o clima e a altitude. Quando o Homo habilis apareceu, há cerca de 2 Ma, a pré-história humana já estava em evolução, talvez desde 4 ou 5 Ma, portanto, desde o Plioceno.

EXERCÍCIO COMPLEMENTAR – Nº 1 Com base nas informações apresentadas busque responder os questionamentos abaixo: 1.Como podemos identificar no dia-a-dia os processos construtivos e destrutivos da natureza? 2. Porque esperamos encontrar as rochas mais antigas nas áreas estabilizadas da crosta e não naquelas sujeitas a acomodações tectônicas? 3. Qual o motivo de encontrarmos menos registros fossilíferos nos tempos geológicos mais antigos? 4.Da análise da conformação do continente Gondwana podemos esperar encontrar rochas semelhantes no Brasil e na África? 5.Santa Catarina é um dos estados brasileiros com as maiores reservas de carvão, como podemos explicar sua formação? 6.Caracterize os processos da dinâmica externa e interna da Terra. 7.Identifique alguns tipos de depósitos sedimentares conhecidos na região e sua gênese. 8. Exemplifique de que forma os processos geológicos podem interferir em obras de engenharia.


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MINERAIS E ROCHAS

Para projetar e construir uma obra de engenharia é necessário ter conhecimento das propriedades dos materiais que serão utilizados. Correspondentemente, para qualificar os materiais do embasamento objeto de um projeto, é necessário conhecer as propriedades das rochas e solos que o constituem. O conhecimento das propriedades das rochas e dos solos é portanto, de grande valor quando a totalidade da estrutura que irá se construir é predominantemente com materiais naturais, como nos casos de represas de terra. Mineral É um elemento ou composto químico, geralmente resultado de processos inorgânicos, de composição química definida e encontrado naturalmente na crosta da Terra. Identificação dos Minerais Na prática as rochas e os minerais são identificados mesoscopicamente, ou seja, com a vista desarmada ou com uma lupa de mão. Os minerais e rochas complexos podem exigir para sua completa identificação métodos analíticos, tais como, através de lâmina delgada à luz polarizada, à luz refletida, espectômetro de massa, etc. Propriedades Físicas dos Minerais Estrutura: Exceto os minerais amorfos, todos os demais tem forma específica de um cristal, limitado por faces e pertencente a um sistema cristalino determinado, como por exemplo, o sistema trigonal, cúbico, tetragonal, monoclínico, etc. Clivagem: É a propriedade que possui um mineral de dividir-se em planos paralelos, devido a estruturação atômica do mineral. Dureza: A dureza de um mineral é expressada através do número correspondente por comparação com a Escala de Mohs. Ela é caracterizada pela resistência do mineral ao risco.

Escala de Mohs Ordem Mineral

1 Talco 2 Gipsita 3 Calcita 4 Fluorita 5 Apatita 6 Ortoclásio 7 Quartzo 8 Topázio 9 Coríndon 10 Diamante

Peso Específico ou Densidade É o peso expresso em gramas de 1cm3 de mineral. Os minerais não metálicos mais comuns na superfície da Terra, como o quartzo, feldspato, berilo, contém uma densidade média compreendida entre 2,65 e 2,75 g/cm3. Tenacidade É a capacidade do mineral resistir ao esmagamento, quebramento ou dobramento. Podem ser classificados como quebradiços, quando são fáceis de moer e fregmentar-se; maleáveis, que podem ser achatados por um martelo; sécteis, que se podem cortar com uma lâmina de aço; dúcteis, susceptíveis de serem estirados em fios; flexíveis, que podem ser dobrados e finalmente elásticos que podem ser dobrados e retornam a forma original. Propriedades Ópticas dos Minerais Brilho É a capacidade de reflexão da luz incidente. O brilho pode ser metálico e não metálico. O brilho não metálico pode ser ainda, vítreo, adamantino, resinoso, sedoso, perolado, etc. Diafaneidade Um mineral é transparente se através dele podem ser vistos outros objetos; translúcido, se transmite a luz, ou opaco, se a luz não é transmitida através dele. Cor e Traço É fácil reconhecer a cor de um mineral e para tanto deve-se observar a amostra em uma fratura fresca, evitando superfícies alteradas. Ao atritarmos um mineral contra uma placa de porcelana, este deixa um traço de diminutas partículas aderidas, incolor ou colorido, característico de um mineral e identificado através de tabelas padronizadas. Rochas É um agregado natural formado por um ou mais minerais. Os geólogos tem classificado as rochas de acordo com a sua origem em três grandes grupos: magmáticas, sedimentares e metamórficas. Sem dúvida este grupamento pouco transmite, em termos de informação de engenharia sobre uma determinada rocha. O termo granito, por exemplo, sugere ao engenheiro a idéia de um material duro, de confiança como embasamento, e sem dúvida, de suas variadas aptidões como rocha suporte de um local para outro. Entretanto, os agentes atmosféricos podem transformar um granito até convertê-lo em uma massa pouco coerente, de modo que, se colocarmos o peso de uma estrutura sobre o granito que haja experimentado tal transformação, pode acontecer um considerável nível de rebaixamento. Em outras palavras, ainda que as forças antes mencionadas alterem, às vezes, completamente as propriedades de engenharia de uma rocha, o produto da alteração pode denominar-se ainda com o mesmo nome geológico da rocha original.

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Os engenheiros necessitam de uma classificação das rochas baseadas nas suas propriedades geotécnicas e que identifiquem características tais como: 1) a estrutura primária e a composição mineralógica; 2) o grau e a natureza das alterações; 3) as características estruturais de resistência; 4) os efeitos erosivos do intemperismo; 5) os processos atuantes que possam causar outras alterações. Textura das Rochas A textura de uma rocha é a ordenação de seus grãos e partículas. De acordo com suas características de formação, a rocha pode desenvolver uma textura mais ou menos perceptível a olho nu, tal como: textura fanerítica, com grão bem desenvolvidos (granitos); textura afanítica, com grão somente visíveis com o aumento através de uma lupa (basaltos); textura porfirítica, com cristais bem formados, grandes, imersos em uma matriz vítrea de granulação fina (fonolitos); textura vesicular, formada por pequenas cavidades distribuídas por toda a massa ígnea (basalto amigdalóide). Classificação das Rochas Rochas Ígneas São rochas que provém da consolidação do magma. Este magma pode se consolidar dentro da crosta terrestre, a muitos quilômetros de profundidade, formando as rochas intrusivas ou plutônicas. Outra condição geológica seria o magma extravasar-se à superfície, formando nesses casos as rochas extrusivas ou vulcânicas. Como rochas ígneas mais importantes podemos citar o basalto, riolito, fonolito,etc. Rochas Sedimentares Quando os produtos da desintegração e decomposição de qualquer tipo de rocha são transportados e voltam a se depositar e a se

consolidar total ou parcialmente, para desta forma constituir um novo tipo de rocha, este material resultante é classificado como rocha sedimentar. Esta classificação abraça também as rochas que resultam da precipitação química ou da decomposição de restos orgânicos na água. Geralmente estas rochas apresentam estruturas em estratos ou lentes, ao contrário das rochas ígneas normalmente compactas. Usualmente são encontrados fósseis animais ou vegetais, registro da atividade biológica do passado. Estas rochas são constituídas por partículas ou grãos de rochas ou ainda por restos orgânicos, os quais, de acordo com o tamanho e a distribuição constituem a base para sua classificação. Algumas das rochas sedimentares mais importantes são: calcários, folhelhos, arenitos, carvão, etc. Rochas Metamórficas São rochas formadas como conseqüência da recristalização de rochas ígneas ou sedimentares devido à influência dos agentes relativos à temperatura elevada, altas pressões ou intensos esforços, propiciando a formação de novos minerais ou a recristalização. As rochas metamórficas mais importantes são: gnaisses, migmatitos, mármores, ardósias, quartzitos, etc. Propriedades Geotécnicas das Rochas As rochas que sustentam o peso das estruturas, ou qualquer outra carga, estão sujeitas a deslizamentos e caso encontrem-se submetidas a um excesso de carga, podem experimentar danos, como rachar ou romper. Os possíveis efeitos das cargas sobre as rochas dependem das propriedades físicas destes materiais, os quais deveriam ser conhecidos pelos projetistas de uma estrutura ou construção.

Tabela 2.1 - Classificação geotécnica das rochas

TABELA DE CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA DAS ROCHAS

DUREZA ALTERAÇÃO FRATURAMENTO ORIENTAÇÃO DAS FRATURAS

ESTADO DAS FRATURAS

H1 Muito dura A1 Sólida F1 de 0 a 1 - não fraturada

H 00 - horizontal S1 Rugosas

H2 Dura A2 Pouco alterada F2 de 2 a 5 - pouco fraturada

SH de 00 a 200 subhorizontal

S2 Pouco rugosas

H3 Medianamente dura

A3 Medianamente alterada

F3 de 6 a 10 medianamente fraturada

I de 200 a 700 inclinada

S3 Polidas

H4 Macia A4 Muito alterada F4 de 11 a 20 muito fraturada

SV de 700 a 900 subvertical

S4 Preenchimento granular

H5 Muito macia A5 Sapropelito F5 mais de 20 extremamente fraturada

V vertical S5 Preenchimento argiloso

Peso Específico Ao tratar de qualquer classe de material, inclusive as rochas, é necessário saber seu peso unitário, normalmente expresso em g/cm3 ou em m3/t. O peso unitário da rocha depende da densidade de seus elementos constituintes, da sua porosidade e da água contida em seus poros.

As rochas que contém metais pesados possuem densidades elevadas, de mais de 4,5 g/cm3. As rochas que se encontram mais freqüentemente em projetos de engenharia civil são as correspondentes a algumas rochas ígneas e metamórficas.


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Os granitos possuem uma densidade que oscila ao redor de 2,65 g/cm3, enquanto que as rochas sedimentares possuem, em geral, densidades mais reduzidas, por volta de 2,0 g/cm3. Porosidade A porosidade de uma rocha é a relação existente entre o volume de vazios e o volume total da amostra. O valor da porosidade é expresso em porcentagem de volume de amostra. Alguns estudos tem demonstrado que existe uma relação concreta entre a porosidade e a densidade de uma rocha e a sua origem. Assim, resulta que as rochas cristalinas, tais como os granitos, que se formam sobre grandes pressões tem porosidades reduzidas e pesos específicos altos, sendo que o mesmo pode-se dizer de algumas rochas metamórficas.

Por outro lado, algumas rochas sedimentares oferecem uma grande porosidade e uma densidade reduzida. Absorção Quando se submerge em água uma amostra de rocha, esta não absorve a quantidade que permitiria a sua capacidade teórica, já que durante a imersão, uma parte do ar existente na amostra é aprisionado pela água e não encontra saída, assim sendo, a água vê-se impossibilitada para atingir determinada quantidade de poros. Sob circunstâncias normais a água chega somente até parte do volume total dos poros, chamando-se grau de saturação a relação existente entre o volume de poros que retém água e o volume total de poros.

Tabela 2.2 - Características Físicas de Algumas Rochas ROCHA PESO ESPECÍFICO g/cm3 POROSIDADE % ABSORÇÃO%

BASALTO 2,77 22,09 9,97 DIABÁSIO 2,95 0,17 0,06 GRANITO 2,67 3,98 1,55 ARENITO 2,58 1,62 0,66 GNAISSE 3,12 2,23 0,84

MÁRMORE 2,73 2,02 0,77 Resistência das Rochas No estudo das propriedades de resistência das rochas, há que se considerar em geral, três classes de esforços: de compressão, que tende a diminuir o volume de material, esforços tangenciais, que tendem a deslocar uma parte da rocha em relação à outra; e esforços de tensão, que tendem a criar gretas e fissuras no material. À resistência à compressão de uma rocha é a força requerida para romper uma amostra que está submetida a uma determinada carga e não está contida ou sustentada pelos lados. Existe provavelmente alguma analogia entre os fatores que exercem influência nas resistências das rochas e os regem a dos metais. Tem-se observado, por exemplo, que um material cuja superfície seja relativamente áspera tem menor resistência que outro cuja superfície seja praticamente lisa. De igual forma, a resistência à compressão das rochas está influenciada pela sua textura, em especial pela sua granulometria, assim, arenitos de grãos finos são mais resistentes que os de grãos grados. As rochas ígneas e metamórficas observadas através do microscópio e que mostram um entrelaçamento profundo entre seus cristais resultam mais fortes em relação as que se mostram escassas. Nas rochas sedimentares a resistência do material de ligação intersticial ou cimento, pode exercer a mesma influência na resistência à compressão da rocha como a textura. Entretanto, se este cimento for argiloso, a resistência a compressão será bem mais baixa.

A resistência à compressão de uma rocha depende da inclinação das forças que atuam sobre ela, em relação aos planos de estratificação, de modo que a maior resistência corresponde aos esforços normais ao acamamento. A resistência à tensão de rochas compreendem apenas uma pequena fração da resistência à compressão. Os esforços de tensão podem ser desenvolvidos em uma placa rochosa, não só como conseqüência da ação de cargas, como também do assentamento de uma estrutura, por tremores de terra ou efeitos da temperatura. Quanto à resistência aos esforços tangenciais podem ser estes em materiais pétreos duplos. Ou uma parte do material escorrega ao longo de uma superfície plana ou a rocha flui de forma plástica sem que se forme uma superfície de separação perceptível. Deformações Naturais das Rochas Fraturas Qualquer descontinuidade de origem secundária nas rochas pode ser definida como fratura, independente de sua ordem de grandeza. Sendo as deformações originadas por ação de forças, é evidente que o fraturamento se deve a esforços que são maiores do que as rochas submetidas a eles podem suportar. Quando temos uma série de fraturas, mais ou menos contínuas, que parecem dispor-se segundo esquemas bem definidos, podemos considerar estas fraturas como juntas.


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Se a massa rochosa de cada lado da fratura evidencia um deslocamento ao longo do plano de fratura, esta é classificada como falha.

Tais deslocamentos podem ter características milimétricas ou alcançar muitos quilômetros de extensão.

Falhas São rupturas nas rochas, ao longo dos quais as paredes opostas se moveram uma em relação a outra, ou seja, é a existência de um movimento diferencial entre blocos, paralelo à superfície de fratura. Os planos de falha são, portanto, plano de cizalhamento. Elementos de uma Falha Plano de falha: é a superfície ao longo do qual se deu o deslocamento. ë definido por uma direção e um mergulho. Linha de falha: é a intersecção do plano de falha com a superfície topográfica. Espelho de falha: é a superfície polida de uma rocha originada pela fricção dos blocos opostos, no plano de falha. Brechas de falha: são rochas resultantes do intenso movimento junto ao plano de falha. Rejeito: é o deslocamento relativo de pontos originalmente contínuos, medidos com referência ao plano de falha.

Figura 2.1 - Elementos geométricos de uma falha Tipos de Falhas Dependem da inclinação do plano de falha e do mergulho das camadas. Falha Normal: o plano de falha mergulha para o lado que aparentemente se abateu. Falha Inversa: o plano de falha mergulha para o bloco que se elevou. Falha Transcorrente: o plano de falha é vertical e o deslocamento horizontal.

Figura 2.2 – (A) Falha Normal; (B) Falha Inversa

Figura 2.3 – Horst e Grabben Cronologia dos Falhamentos Uma falha é posterior ao último terreno que ela afeta e anterior ao terreno não deformado que a recobre. Dobras São ondulações em corpos rochosos originalmente planos, resultado de esforços laterais de compressão. Ocorre em qualquer tipo de rocha que possua acamamento ou foliação. Elementos de uma Dobra Plano axial: é o plano que divide a dobra tão simetricamente quanto possível. Eixo: é a linha resultante da intersecção do plano axial com um determinado nível topográfico. Crista: é a linha que une os pontos mais altos situados em um nível estratigráfico. Tipos de Dobras Dobra anticlinal: é a dobra cuja convexidade está voltada para as camadas mais jovens. Dobra Sinclinal: é a dobra cuja convexidade está voltada para as camadas mais antigas. Dobra Simétrica: o plano axial está verticalizado e os flancos mergulham com ângulos iguais para quadrantes diferentes. Dobra Recumbente: o plano axial é praticamente horizontal.

Figura 2.4 - Tipos e elementos das dobras


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Figura 2.5 - Elementos das dobras

Figura 2.6 – (A)Monoclinal (B)Anticlinal simétrica (C)Isoclinal (D)Dobra em Leque (E)Isoclinal Assimétrica (F)Dobra revirada (G) Dobra Deitada (H)Dobra Falhada (I) Dobra de Arrasto

Descrição Sucinta de Alguns Tipos de Rochas Rochas Ígneas Granitos: são rochas ácidas plutônicas, que formam a maior parte dos batólitos em núcleos de cadeias montanhosas. São muito abundantes no Brasil, principalmente nas regiões de Escudo (Guianas, Brasil Central e Atlântico). Comercial e popularmente, granito é um nome genérico para designar qualquer tipo de rocha plutônica. A rigor, são rochas compostas de quartzo (20-30%), feldspatos (50-70%); feldspato potássico - principalmente microclínio - e plagioclásio, geralmente oligoclásio, minerais ferro-magnesianos (5-25%). Destes últimos, a biotita c/ou hornblenda são os minerais mais comuns e, quando estão ausentes ou em pequenas quantidades (< 5%;), adiciona-se o prefixo leuco à rocha. Os minerais acessórios são magnetita, titanita, zircão, apatita e, às vezes, granada. O arranjo textura! é granular ou, menos frequentemente, porfirítico, no qual os feldspatos constituem os fenocristais. Os granitos tendem a ter cor rosa a avermelhada quando predominam os feldspatos potássicos e cinza quando predominam os plagioclásios. A estrutura é usualmente maciça, mas pode exibir certa orientação marcada pela isorientação de feldspatos.

Granodioritos: são rochas com parentesco com os granitos e que comumente ocorrem associadas. Apresentam larga predominância de plagioclásio (65-90%) sobre os feldspatos alcalinos e maior conteúdo de máficos. Tonalitos:são rochas em que o plagioclásio totaliza 90% a 100% dos feldspatos. Pegmatitos: apresentam granulação muito grossa e são compostos de quartzo, feldspato alcalino e muscovita, geralmente acompanhados de minerais raros, ricos cm lítio, berílio, nióbio, terras raras, etc.; Aplitos: quando apresentam granulação fina e compõem-se de quartzo e feldspato alcalino. Riólitos: equivalentes extrusivos das rochas graníticas, exibindo a mesma mineralogia essencial, muitas vezes só determinada por análises químicas, visto a finíssima granulação dos cristais ou a presença de vidro. Como máficos apresentam preferencialmente piroxênio (augita). Ocorrem em derrames, constituindo, em conjunto com outras variedades de rochas vulcânicas ácidas. Sua estrutura é maciça, passando a vesicular ou amigdaloidal nos topos dos derrames. A coloração é geralmenterosa-avermelhada ou cinza-clara a média. Dioritos: são rochas plutônicas intermediárias. Ocorem como pequenos corpos (stocks) associados a suítes graníticas em cinturões orogênicos. São compostas essencialmente por plagioclásio sódico-cálcico e minerais máfícos ;omo biotita, hornblenda e/ou piroxênios. Andesitos: são rochas vulcânicas intermediárias compostas, essencialmente, de plagioclásio (andesina), com mineralogias semelhantes aos dioritos. Tem cor cinza-escura a marrom-esverdeada, e seu modo de ocorrência, suas estruturas e seus aspectos texturais, tal qual a maioria das rochas vulcânicas, são semelhantes aos dos riólitos. Sienitos: são rochas plutônicas intermediárias, também denominadas rochas alcalinas devido ao alto conteúdo de álcalis (K e Na) na composição dos minerais essenciais. Ocorrem na forma de stocks isolados ou como fácies marginais de batólitos graníticos. Apresentam cor rosa-avermelhada a vermelha-amarronzada e, frequentemente, estrutura fluidal, resultante do alinhamento subparalelo dos cristais de feldspato potássico. Traquitos e fonólitos: são rochas vulcânicas de composição semelhante aos sienitos e feldspatóides sienitos, respectivamente. Ocorrem em diques, preenchendo antigos condutos vulcânicos, ou em pequenos derrames. A cor é cinza com pontuações escuras (traquitos) até verde-escuras (fonólitos). Os aspectos estruturais e texturais, bem como os usos e


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as propriedades físico-mecânicas, são semelhantes aos de riólitos. Basaltos: são as rochas ígneas vulcânicas mais abundantes. Sua maior ocorrência é na forma de derrames e, no Brasil, constituem a Formação Serra Geral da Bacia do Paraná, onde perfazem mais de 90% das rochas vulcânicas aí existentes. A mineralogia essencial é plagioclásio cálcico (labradorita) (35-50%), augita (20-40%), magnetita ou ilmenita (5-15%) e quantidades muito variáveis de matriz vítrea. A textura é afanítica, microgranular, por vezes amigdaloidal Sua cor é cinza-escura a preta, com tonalidades avermelhadas ou amarronzadas, conferidas por óxidos/ hidróxidos de ferro gerados pela alteração intempérica. Pode apresentar estrutura maciça (compacta) ou vesicular/amigdaloidal. Zeólitas, quartzo, carbonato, vidro e argilominerais (produtos da alteração do vidro) preenchem as amígdalas. Gabros: são rochas básicas plutônicas, compostas de plagioclásio cálcico-labradorita (45-65%), augita (25-45%) e minerais opacos (magnetita c/ou ilmenita). Olivina ou hiperstênio podem ocorrer em pequenas quantidades (até 10%). Constituem pequenos stocks, e têm propriedades e usos semelhantes aos dos basaltos compactos. A cor é cinza-escura a preta, às vezes, com pontuações de cor branco-acinzentada. Diabásios: são microgabros, que ocorrem em diques e, menos comumente, sills. Na Região Sul-Sudeste do País, são comuns enxames destes diques, cortando grande variedade de rochas. Anortositos: são uma variedade de gabro de cor branco-acinzentada (também denominados leucogabros), constituídos essencialmente por cristais de plagioclásio cálcico. A estrutura é maciça e o modo de ocorrência na forma de stocks. Peridotitos e piroxenitos: reúnem o grupo de rochas ígneas ultrabásicas compostas principalmente por silicatos ferromagnesianos, contendo até 10% de plagioclásio. A cor é preta, às vezes, com tonalidade esverdeada. Rochas piroclásticas: são rochas resultantes da acumulação, e posterior compactação e cimentação, de grãos ou fragmentos de material rochoso ejetados por explosão e expulsão aérea por um vulcão. De acordo com sua granulometria, que reflete sua proximidade com o conduto vulcânico - os grãos maiores estão mais próximos. Rochas Sedimentares Arenitos: são rochas sedimentares detríticas contendo mais de 50% de grãos com tamanho entre 2 e 0,06 mm. Os principais tipos são o quartzo arenito: é o mais abundante. constitui mais de 95% de grãos elásticos. Pode conter até 15% de matriz silto-argilosa. O cimento, quando presente, é sílica,

carbonatos e outros. A cor é branca ou avermelhada, fornecida por finíssima película de oxides/hidróxidos de ferro que recobre os grãos; o arcóseo: deriva-se de rochas graníticas e contém, além do quartzo, mais de 25% de feldspatos entre os minerais elásticos. Fragmentos de rocha c micas detríticas podem estar presentes, bem como matriz argilosa (até 15%) e cimento. A presença de óxidos de ferro também fornece cor avermelhada à rocha; a grauvaca: contém abundante (15-75%) matriz constituída de clorita, sericita e grãos tamanho silte de quartzo e feldspatos. Na fração areia, os grãos de quartzo dominam sobre os de plagioclásio e de fragmentos de rocha, de com- posição variada. A cor é cinza-escura a preta. Lutitos: são rochas detríticas constituídas por partículas tamanho silte (0,06-0,004 mm) e argila (< 0,004 mm). É o grupo mais abundante de rochas sedimentares. Seus principais constituintes são os argilominerais (iilita, caulinita e, menos frequentemente, montmorilonita) e partículas de quartzo no tamanho silte. As cores estão relacionadas ao conteúdo de material carbonoso (grafita) c ao estado de oxidação do ferro. A abundância do primeiro confere cor cinza-escura a preta. As cores avermelhadas são devido ã presença de óxidos de ferro que atuam como pigmentos. Estas rochas, em geral, exibem físsilidade, que é a propriedade de separação de placas segundo planos paralelos finamente espaçados, tais como o acamamento.. De acordo cem a predominância de silte ou argila e os graus de físsilidade da rocha, tem-se o siltito: rocha sem fissilidade constituída de partículas tamanho silte. Folhelho: rocha físsil constituída de partículas tamanho silte e argila; Argilito: rocha sem físsilidade constituída de partículas tamanho argila. Ao tato é lisa e possui plasticidade quando úmida. Os argilominerais são os seus principais constituintes; Ritmito: rocha com estratificação marcante, caracterizada pela alternância de finas lâminas de material ora síltico (cor cinza-clara), ora argiloso (cor preta). Calcários e dolomitos: são rochas carbonáticas compostas por mais de 50% de minerais carbonáticos (calcita ou dolomita, respectivamente). Em geral, no entanto, têm 80% a 100% destes minerais.Estas rochas são importantes matérias-primas para as indústrias cimenteira, da cal, vidreira, siderúrgica, de tintas, de borrachas e muitas outras. Os dolomitos também são usa-dos como corretivo da acidez de solos. Marga: Calcário argiloso, com uma porcentagem de argila superior a 50%.. Carvão: rocha formada por processos bioquímicos, a partir de restos vegetais acumulados sob condições


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anaeróbicas, que impediram sua oxidação, tais como ambientes de acumulação de água estagnada (pântanos). A série do carvão é formada pelos seguintes tipos: • turfa: rocha de cor castanho-amarelada, com textura fibrosa (de origem orgânica) bem preservada; • linhito: rocha de cor castanha, mais compacta que a turfa, cujos fragmentos de planta ainda podem ser reconhecidos; • carvão mineral: rocha de cor preta cm que a matéria vegetal foi totalmente transformada em mineral; • antracito: rocha de cor preta, densa e brilhante. Evaporitos: são depósitos salinos formados pela precipitação de elementos químicos (sais) a partir de salmouras ou soluções concentradas por evaporação, em ambientes salinos (mares e lagos salgados) e em regiões áridas. Chert: rocha silicosa de granulação fina e origem química ou bioquímica, constituída de quartzo finamente granular, ou calcedônia. É uma rocha bastante compacta e dura, apresentando fratura concóide. Sua estrutura pode ser em camada ou nodular, quando formada pela substituição de calcários. Diatomitos: são rochas formadas pela acumulação de carapaças silicosas de diatomáceas, com pequenas quantidades de testas de radiolários e espículas de espongiários. Possuem alta porosidade. Rochas Metamórficas Ardósia: é uma rocha de granulação muito fina (com minerais de difícil individualização a olho nu) e orientação planar muito intensa, chamada clivagem ardosiana. É composta, essencialmente, de sericita e quartzo. Sua principal característica é a físsilidade, que pode favorecer a ocorrência de escorregamentos e outros processos. Por outro lado, esta característica favorece a exploração e a retirada de placas, utilizadas na cobertura de casas, nos países de clima frio, por apresentarem maiores resistência mecânica e isolamento térmico que as telhas cerâmicas normais. Filito: é uma rocha muito foliada, caracterizada pela xistosidade finamente espaçada e pela granulação muito fina, ainda com minerais de difícil individualização, embora sejam maiores que os das ardósias. Xistos: são rochas com excelente arranjo preferencial planar, ou linear, c granulação média a grossa, quase sempre visível a olho nu. São tipicamente compostos de filossilicatos (muscovita e/ou biotita) e quartzo, em geral, acompanhados dos minerais metamórfícos característicos das faixas de pressão e temperatura. Gnaisses: são rochas usualmente quartzo-feldspáticas, de granulação média a grossa e com moderada a forte orientação planar, denominada estrutura ou foliação gnáissica, fornecida pela isorientação de minerais placóides ou de hábito

prismático. Podem ser rochas derivadas da deformação de rochas graníticas submetidas a um metamorfismo dinâmico, ou da total reorganização mineralógica e textural de rochas sedimentares, em especial as pelíticas, sob condições metamórficas de alto grau. Migmatitos: são rochas de composição e estruturas heterogêneas (chamadas migmatíticas) e de granulação média a grossa que, em geral, ocorrem em terrenos metamórfícos de alto grau. Sua origem, controversa, se daria por fusão parcial de rochas preexistentes, ou pela injeção de fundidos graníticos em rochas gnáissicas. Mármores: são rochas constituídas por mais de 50% de minerais carbonáticos, mais especificamente, calcita e/ou dolomita, formadas a partir do metamorfísmo de rochas sedimentares calcíficas e/ou dolomíticas. Apresentam estrutura maciça e granulação variada (fina a grossa). Sua coloração é clara: branca, rosada, cinzenta, esverdeada, etc. Quartzitos: são rochas formadas quase que exclusivamente de quartzo recristalizado, em arranjo granoblástico em geral, derivados de sedimentos silicosos, como quartzo arenitos ou cherts. Têm cor branca, com variações para vermelha (pela presença de hidróxidos de ferro) ou tons de amarelo (quando há filossilicatos: sericita). São rochas muito duras, com altas resistências à britagem e ao corte em serras diamantadas, o que provoca grande desgaste nos equi-pamentos. Anfibolitos: são rochas de coloração escura (verde-escura a preta) e granulação fina a média, compostas essencialmente de hornblenda e plagioclásio, em geral com opacos (magnetita) e titanita acessórios. Quase sempre são produtos do metamorfísmo de rochas básicas (basaltos). O metamorfísmo de rochas básicas também pode levar à geração de outras, de cor verde-escura e granulação fina, ricas em actinolita, epídoto e clorita.


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PLANILHA DE CAMPO PARA CLASSIFICAÇÃO GEOLÓGICA EXPEDITA DAS ROCHAS N.º Características da rocha Classificação

1 A rocha apresenta estratificação A rocha não apresenta estratificação

2 (Sedimentar) 1a

1a A rocha contém fósseis ou fragmentos destes ou fragmentos arredondados ou quebrados A rocha não contém nada do acima descrito

2 (Sedimentar) 1b

1b A rocha contem grânulos ou é argilosa A rocha ferve com ácido diluído Nenhuma das características acima

2 (Sedimentar) 6 (Calcário) 1c

1c A rocha é nodular, a rocha restante é sedimentar A rocha é uma massa isotrópica ou apresenta-se em bandas

2 (Sedimentar) 8 (Ígnea ou metamórfica)

2 A rocha é dura (não é riscada pelo aço) A rocha é mais mole que o aço

3 (Silicosa) 4

3 A rocha ocorre em nódulos ou lâminas, não há estrutura granular visível Está estratificada, consiste principalmente de pedriscos Está estratificada, consiste de pequenos fragmentos angulares ou grãos de areia

Sílex 3a 3b

3a Cascalho arredondado, semelhante a depósitos fluviais Cascalho angular em matriz de areia, argila ou calcário Cascalho angular em matriz de cinza ou pedra-pomes; vesicular

Conglomerado Brecha Aglomerado vulcânico

3b Fragmentos vesiculares em matriz fina; arenosa; consolidada; origem vulcânica Consolidadda mas não como acima

Tufo 3c

3c Granulação grossa ou bastante variável em tamanho Arenito

3d Matriz mais dura que o aço Matriz calcária Rocha contém partículas brilhantes (mica); minerais alinhados

Quartzito, arenito silicoso Calcarenito Arenito micáceo

4

A rocha é lisa ao tato A rocha é pouco áspera A rocha tem efervecência com ácido diluído A rocha contem matéria orgânica, branca, preta ou marrom

5 Argilito 5 Siltito 6 Calcário 7 Carbonada

5 Relativamente isento de grãos de areia ou pedriscos Contém argila, areia, pedriscos ou cascalho

5a 5b

5a

Plástico, quando úmido; não laminado Vermelho vivo, associado com basalto Laminado em camadas fracionando com facilidade Parte-se com facilidade em plano diferente das lâminas

Argila Laterita Folhelho 8

5b

Contém blocos e cascalho; não estratificada Contém alta percentagem de grãos de areia Parcialmente formado por grânulos de areia Contém boa proporção de calcário

Argila com blocos Arenito argiloso 5c 5d

5c Não consolidada Consolidada

Argila siltosa Lutito

5d Granulação argilosa Marga

6 Rocha formada principalmente por conchas Rocha formada por partículas arredondadas > 2 mm / Idem acima < 2 mm Rocha finamente granulada

Calcário de conchas Pisolitas / Oólitas 6a

6a Branca, branda, quebra com facilidade Amarelo-escuro, seguidamente com vazios, pouca efervescência em ácido Efervescência em ácido, pode conter fósseis, cristais de calcita, cores claras

Gipsita Dolomita Calcário

7 Porosa, contém fragmentos de plantas Mais compacta que a anterior, preta Cor preta brilhante

Turfa Linhito 7a

7a Duro, brilhante, não suja as mãos Quebradiço, cor preta, quebra em superfícies planas Cor opaca, parte-se em folhas

Antracito Carvão Folhelho betuminoso

8 Possui planos de clivagem ou estrutura esfoleada Rocha cristalina sem clivagem ou esfoliação; aspecto vítreo

9 Metamórfica 10 Ígnea

9 Grão fino, semelhante a folhelhomas com forte clivagem Esfoliação bem definida

9a Ardósia 9b

9a Superfície de clivagem suave Brilho sedoso, argenteo, devido a mica

Ardósia Filito

9b Esfoliação fina e contínua Bandeamento de cristais claros e escuros

9c Xisto Gnaisses

9c Rocha branda, esfoliação suave e brilho sedoso Esfoliação ondulada

Filito Xisto

10 Rocha de granulação grossa, cristais de mais de um mineral, bem visíveis Rocha de granulação fina, cristais visíveis com lente Rocha vítrea ou de granulação muito fina ou de cristais grandes em matriz fina e vítrea

10a 10b 10c

10a Rosa, cinza ou esbranquiçada, contém feldspato, quartzo, mica e outros minerais Rosa, marrom ou verde escua, semelhante ao granito, sem mica Grãos muito grandes, semelhante ao granito, ocorre em veios dentro de outras rochas

Granito Diorito Pegmatito

10b Cores fracas Preto, vermelho ferrugem nas faces intemperizadas;cristais insipientes

Microgranito Diabásio

10c

Cristais grandes de quartzo ou feldspato em matriz fina Cinzenta, rosada ou branca Preto, cinza escuro, avermelhado, pode conter cavidades, preenchidas ou não por cristais Vítrea com aparência resinóide

Porfirito Riolito Basalto Vidro vulcânico


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Exercício Complementar Nº2 1. Monte as figuras a seguir identificando as estruturas formadas.


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. INTEMPERISMO E FORMAÇÃO DOS SOLOS

Generalidades Os solos são de grande importância para o homem, pois servem para a obtenção dos produtos agrícolas essenciais para a sua existência. Além do solo, os processos intempéricos que atuam para a sua formação trazem também outros benefícios como: a concentração de minerais úteis, através da acumulação destes em determinados locais. Assim, até mesmo as rochas mais resistentes da crosta, quando expostas por muito tempo à ação do intemperismo, chega a desfazer-se ao mais leve esforço. O intemperismo difere da erosão por ser um fenômeno de alteração das rochas, executado por agentes exclusivamente imóveis, enquanto a erosão ocorre por remoção e transporte dos materiais por meio dos agentes móveis como a água, o vento, o gelo, etc. Como produto final do intemperismo, temos o que se chama regolito, ou manto de decomposição, que recobre a rocha inalterada, e sua espessura varia de alguns centímetros até dezenas de metros. Portanto, solo é todo o manto de intemperismo sobre a rocha em vias de alteração, onde os processos físicos e químicos cooperam em íntima associação com os processos biológicos. Tipos de Intemperismo • Intemperismo Físico a. Ação pela variação da temperatura Nas regiões áridas, em virtude da absorção do calor dos raios solares durante o dia, a temperatura das rochas chegam a alcançar 60o a 70oC, enquanto que a temperatura está entre os 35oC. À noite a temperatura ambiente em muitos casos pode cair até próximo a zero. Essas variações de temperatura, repetidas seguidamente por mais tempo, afetam as rochas que tem seus minerais, ora em estado de expansão ora em estado de contração. Esses fenômenos causam nas rochas pequenas fraturas que vão se alargando com o tempo e acabam por desintegrar as rochas. b. Por congelamento da água Ocorre normalmente em climas frios, onde o congelamento da água existente nos poros da rocha faz com que esta aumente sua pressão e consequentemente desagregue a rocha. c. Pela cristalização de sais Ocorre principalmente em regiões áridas, semi-áridas, e litorâneas. Nas primeiras pela insuficiência de chuvas para remoção dos sais solúveis e no litoral pela presença de água marinha. Estes sais vão se precipitando e a cristalização nas fendas das rochas tendem a aumentá-las devido ao esforço do crescimento dos cristais. d. Pela ação Físico-biológica Atua por intermédio das plantas e dos animais que também desempenham importante papel na desagregação das rochas.

• Intemperismo Químico É o intemperismo responsável pela decomposição da rocha em maior profundidade. a. Decomposição por Oxidação Os minerais se decompõe pela ação oxidante do O2 e do CO2 dissolvidos na água. b. Decomposição por Hidratação Consiste na combinação química da água com determinados minerais formando novos minerais, aumentando de volume, tensionando-se mutuamente, diminuindo a coesão e causando a desintegração das rochas e posterior decomposição. c. Decomposição por Hidrólise A hidrólise é o mais importante agente químico, conseqüência da dissolução parcial da água em íons hidrogênio e hidroxila. d. Decomposição pelo Ácido Carbônico Parte do CO2 encontrado na natureza é dissolvido pelas chuvas, dando origem ao ácido carbônico, atuando principalmente sobre os feldspatos e os calcários. • Decomposição pela Ação Químico-biológica Os organismos vivos atuam mecânica e quimicamente sobre as rochas. Fatores que influem na formação dos solos • Clima Rochas iguais em climas diferentes originam solos diferentes. Rochas diferentes em climas iguais originam solos iguais ou pelo menos similares. • Cobertura vegetal Atua física e quimicamente, desagregando e decompondo a rocha. Topografia De acordo com a topografia teremos o solo que se mantém sobre as rochas, protegendo-as contra o intemperismo ou caso contrário não teremos solo, pois ele é removido constantemente pelas enxurradas, ou por efeito direto da gravidade. Tipo de Rocha Quando as rochas são monominerálicas, ou os minerais são muito resistentes, há a formação de um só tipo de solo. Tempo de atuação Quanto maior o tempo de exposição da rocha ao intemperismo, melhor o desenvolvimento do solo. Tipos de Solos • Solos in situ ou residuais Os solos formados a partir da decomposição das rochas pelo intemperismo, seja químico, seja físico, ou combinação de ambos, e que permanecem no local onde foram formados, sem sofrer qualquer tipo de transporte, são denominados solos residuais. A natureza destes solos, ou seja, sua composição mineralógica e granulométrica, estrutura e espessura, dependem do clima, relevo, tempo e tipo de rocha de origem. Assim, em regiões de clima tropical, como na maior parte do Brasil, o manto de solo residual, formado pela decomposição das

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rochas com predomínio de intemperismo químico, apresenta, quase sempre, espessura da ordem de dezenas de metros, enquanto que, em regiões com predomínio de clima temperado, este manto tem espessura normalmente da ordem de poucos metros. A natureza e a espessura do manto de intemperismo de solos residuais têm grande importância na Geologia de Engenharia. Mantos de solos residuais muito espessos podem, por exemplo, impossibilitar a fundação de obras hidráulicas de concreto sobre o maciço de rocha sã, que se encontra a grandes profundidades, obrigando que estas fiquem apoiadas em solos residuais. • Solos transportados Os solos transportados são os que sofreram transporte por agentes geológicos do local onde se originaram até o local onde foram depositados, não tendo ainda sofrido consolidação. Assim como os solos residuais, a maioria dos solos transportados, inconsolidados, se formaram a partir do Cenozóico, podendo estar, ainda, em processo de formação. Os solos transportados têm grande importância em Geologia de Engenharia. Apenas para citar alguns exemplos, estes podem ser excelentes fontes de materiais naturais de construção. Entretanto, podem constituir fundações problemáticas para muitas obras de engenharia e, em certos casos, causar problemas de estabilidade de taludes de corte e encostas naturais. a. Aluviões Os aluviões são constituídos por materiais erodidos, retrabalhados e transportados pelos cursos d'água e depositados nos seus leitos e margens. São também depositados nos fundos e nas margens de lagoas e lagos, sempre associados a ambientes fluviais. Variações na natureza dos materiais e na capacidade de transporte dos cursos d'água refletem-se na formação de camadas com características distintas. Cada camada representa uma fase de deposição e, conseqüentemente, tem espessura continuidade lateral, mineralogia e granulometria particulares. Conseqüentemente, o pacote aluvionar e altamente heterogêneo. Entretanto, as camadas isoladas podem apresentar-se muito homogêneas. b. Terraços fluviais Os terraços fluviais são aluviões antigos, depositados quando o nível do curso d'água encontrava-se em posição superior à atual. Em conseqüência, os terraços são sempre encontrados em cotas mais altas do que os aluviões. Esta condição topográfica introduz uma importante diferença entre os aluviões e os terraços já que, estes últimos, em geral, não são saturados. Os terraços se distinguem, ainda, por se apresentarem, quase sempre, constituídos por areia grossa e cascalho. c. Coluviões Os coluviões são depósitos de materiais inconsolidados, normalmente encontrados recobrindo encostas íngremes, formados pela ação da água e principalmente da gravidade. Estes coluviões constituem depósitos pouco espessos (0,5

a 1,0 m), compostos por misturas de solo e blocos de rocha pequenos (15-20 cm), sendo normalmente encontrados recobrindo encostas de serras, como a Serra do Mar. Estes materiais têm como característica importante sua baixa resistência ao cisalhamento, podendo apresentar movimentos lentos, como o rastejo {creep) e sendo, frequentemente, envolvidos pela maioria dos escorregamentos das encostas destas regiões. Entretanto, têm sido considerados como solos coluvionares os solos que recobrem divisores de água de regiões planas. Estes solos são compostos predominantemente por materiais bastante homogêneos, com granulometria mais fina, tais como areias argilosas e argilas arenosas, que ocorrem, em geral, em regiões de relevo plano recobrindo espigões. Sua espessura é bastante variável, de apenas 0,5 m até 15-20 m. Uma das características importantes destes solos é apresentar, frequentemente, estrutura porosa, baixos valores de SPT (l a 6 golpes) e colapso da estrutura, quando submetidos à saturação e ao carregamento. A questão deste solo ser transportado ou residual merece ser avaliada em cada local, evitando-se generalizações e também o uso sistemático da interpretação da ocorrência de linhas de seixos, ou linhas de pedras, como indício inquestionável de transporte, já que outros mecanismos, como os pedogenéticos, especialmente a ação biológica, podem explicar a gênese residual. d. Tálus Tálus são depósitos formados pela ação da água e, principalmente, da gravidade, compostos predominantemente por blocos de rocha de variados tamanhos, cm geral, arredondados, envolvidos ou não por matriz areno-silto-argilosa, frequentemente saturada. Estes depósitos podem ter variadas dimensões, ocorrendo, ao contrário dos coluviões, de forma localizada, com morfologia própria, ocupando os sopés das encostas de relevos acidentados como serras, escarpas, etc. Os tálus também podem apresentar movimentos como o rastejo, que podem se acelerar caso tenham seu frágil equilíbrio alterado, como, por exemplo, por um talude de corte. Em vista disto são depósitos quase sempre problemáticos e de difícil contenção quando instáveis. e. Sedimentos marinhos Os sedimentos marinhos são produzidos cm ambientes de praia e de manguezal. Em regiões tropicais, ao longo das praias, a deposição é, essencialmente, de areias limpas, finas a médias, quartzosas. Nos manguezais, as marés transportam apenas os sedimentos muito finos e argilosos, que se depositam incorporando matéria orgânica, dando origem às argilas orgânicas marinhas. A linha de praia sofre tanto deslocamentos horizontais, devido aos processos de erosão e deposição a que está submetida, como variações verticais pronunciadas, decorrentes de oscilações do nível do mar. Numa regressão marinha, os sedimentos previamente depositados são esculpidos pela erosão e, quando o mar volta a invadir a planície costeira, novos sedimentos são depositados


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ao lado dos antigos. Em conseqüência, camadas arenosas interdigitam-se com camadas de argila orgânica, resultando num pacote com camadas diferentemente adensadas devido às origens e idades distintas. f. Solos eólicos No Brasil, os solos de origem eólica, transportados e depositados pela ação do vento, ocorrem junto à

costa, principalmente nas regiões Nordeste, Sudeste c Sul. São constituídos por areia fina quartzosa, bem arredondada, ocorrendo na forma de franjas de dunas, margeando a costa ou, quando os ventos são mais intensos, como na costa do Maranhão, na forma de campos de dunas.

Figura 3.1.- Seção esquemática com diversos tipos de solo. Utilização da classificação geológica em Geologia de Engenharia A utilização da classificação geológica em Geologia de Engenharia é fundamental, pois sem esta, não é possível estabelecer a correlação entre os diversos horizontes ou camadas de solos que ocorrem em uma determinada região. No entanto, como a classificação geológica não fornece as propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos, há necessidade de utilizar em conjunto, quando pertinente, classificações gcotécnicas de modo a poder agrupar os diversos estratos, considerando também as propriedades geotécnicas de interesse ao projeto. Classificação Pedológica Usualmente, a Pedologia, concentra o seu interesse na parte mais superficial do perfil do subsolo, onde é mais evidente a atuação de fatores pedogenéticos, diferenciando este perfil em horizontes denominados A, B e C. Destes, os dois primeiros horizontes são, em geral, mais estudados. Vale lembrar que, segundo a Pedologia, não há solos que não se desenvolvam in situ, embora este desenvolvimento (pedogênese) possa se dar em materiais transportados. A utilização da classificação pedológica em Geologia de Engenharia tem grande importância pela riqueza de conteúdo e de informações, que podem ser obtidas através de sua interpretação. Perfis de alteração Deere e Patton (1971) definem perfil de alteração como a seqüência de camadas com diferentes propriedades físicas, formadas in situ por processos

de alteração física e química, e que permanecem recobrindo o maciço rochoso. A terminologia para perfis de alteração proposta por estes autores tem sido uma das mais utilizadas. Pastore (1995) propôs uma padronização da terminologia para descrição de perfis de alteração que tem por objetivo padronizar as descrições de sondagens, escavações e afloramentos, no âmbito da Geologia de Engenharia, caracteriza sete horizontes num perfil de alteração completo. As denominações e características dos horizontes, de acordo com Pastore (1995), são descritas a seguir. Horizonte de solo orgânico (I) - Está presente em praticamente todos os perfis, geralmente com pequena espessura. É composto por areia, silte e argila, em diferentes proporções, mas sempre contendo quantidade apreciável de matéria orgânica decomposta. Corresponde ao horizonte A pedológico. Horizonte laterítico (II) - Pode ser formado tanto por solo residual, isto é, por solo que não sofreu transporte por um agente geológico, como por solos transportados, tais como solos aluvionares, coluviões e tálus, estando sempre afetado por processos de evolução pedológica, como a laterização. Em depósitos de tálus antigos estes processos afetam a matriz de solo que envolve os blocos de rocha e matacões. A curva granulométrica deste horizonte, assim como sua espessura, é muito variável, dependendo da sua posição no relevo e da rocha de origem. Não apresenta estruturas típicas da


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rocha de origem, mas estruturas identificáveis pela Pedologia. Este horizonte apresenta, ainda, as seguintes características: - corresponde ao horizonte B pedológico; - contém quartzo, argilas essencialmente cauliníticas e óxidos de ferro e alumínio hidratados, que formam agregados instáveis em estruturas porosas; - as suas cores predominantes são as de tons avermelhados e amarelados. Horizonte de solo saprolítico (III) - É composto por solo residual cuja principal característica é apresentar a estrutura reliquiar da rocha de origem, podendo conter até 10% de blocos de rocha. Além da estrutura da rocha, descontinuidades do maciço rochoso, tais como falhas, fraturas e juntas encontram-se da mesma forma preservadas na forma reliquiar. A espessura e composição granulométrica deste horizonte são também muito variáveis, dependendo de sua posição no relevo e da rocha de origem. As composições granulométricas mais comuns são areias siltosas pouco argilosas e siltes arenosos pouco argilosos. Os minerais mais comumente encontrados neste horizonte são o quartzo, a caolmita e a mica. São ainda requisitos deste horizonte: - cores predominantemente com tonalidades branca, creme, roxo e amarelo-claro; - é solo no conceito geotécnico; - mostra claramente as feições estruturais da rocha de origem sendo solo autenticamente residual. Horizonte saprolítico ou saprolito (IV) - É, na realidade uma transição entre o maciço de solo e o maciço rochoso. É composto basicamente por blocos ou camadas de rocha em vários estágios de alteração, com dimensões variáveis, envolvidos por

solo saprolítico. O solo tende a se desenvolver ao longo de descontinuidades remanescentes do maciço rochoso, onde a percolação da água é mais facilitada, e em zonas de rochas mais sensíveis à alteração. A quantidade de blocos presente neste horizonte é muito variável, de 10 a 90%, fazendo com que o horizonte saprolítico apresente um comportamento geotécnico extremamente variável. A espessura é bastante irregular, sendo comum grandes variações e mesmo ausência da camada em certos trechos do maciço. Este horizonte tem sido a causa de muitos problemas em obras civis, devido às dificuldades para identificá-lo com a necessária precisão, nas etapas de investigação, além de ser comum apresentar elevada permeabilidade e dificuldades de escavação. Horizonte de rocha muito alterada (V) - Caracteriza o topo do maciço rochoso, sendo a rocha geralmente composta por minerais em adiantado estágio de alteração, sem brilho e com resistência reduzida quando comparada à rocha sã. A alteração da rocha é frequentemente mais intensa ao longo de juntas e fraturas do maciço. Horizonte de rocha alterada (VI) – A rocha apresenta minerais descoloridos, sendo mais pronunciado ao longo de juntas e fraturas. A resistência da rocha é bem maior do que a do horizonte de rocha muito alterada. Horizonte de rocha sã (VII) – É composto por rocha predominantemente sã, cujos minerais apresentam-se com brilho, sem sinais evidentes de alteração, podendo haver, indícios do início desta ao longo de juntas e fraturas.

Figura 3.2 - Perfil de alteração típico de rochas graníticas e metamórficas.


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Tabela 1 - Propriedades dos solos – G (gravel) S(sand) C(clay) M(mo) O(organic) PT(peat) W(well) P(poor) L(low) h(high)

Exercício Complementar – Nº 3 1) Elabore um conceito de intemperismo. 2) Diferencie intemperismo de erosão. 3) Como podemos relacionar a alteração de rochas graníticas e rochas basálticas? 4) Apresente 03 exemplos de intemperismo, já presenciados por você. 5) Diferencie tipos de solos e apresente exemplos locais. 6) Qual o comportamento de um solo granítico e outro basáltico frente a seu uso como material de construção, permeabilidade, compressibilidade e drenagem. 7) Cite exemplos de rochas e solos resultantes do seu intemperismo. 8) Na Praia do Santinho, em Florianópolis, Ilha de Santa Catarina, diversas inscrições rupestres em rochas basálticas (diques de diabásio),estão sofrendo intenso processo de intemperização. Comente quais os possíveis tipos de intemperismo ali encontrados, sabendo-se que tais inscrições estão próximas ao mar.


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MOVIMENTOS SUPERFICIAIS DA CROSTA

Generalidades O termo deslocamento significa troca de posição vertical, horizontal ou oblíqua de certas seções da crosta terrestre, excluindo-se as falhas e dobras como tal, dando mais significado aos processos que devem sua origem ao peso das grandes massas de terra e de rocha, a influência da água subterrânea e superficial e a outros fatores que não dependem, ou dependem ligeiramente, do peso das estruturas sustentadas por estas massas ou relacionadas com estas. Este grupo de deslocamentos constitui desprendimentos ou deslizamentos, escorregamentos ou fluxões de massas de terras e rebaixamentos de certas áreas. O termo assentamento relaciona-se com deslocamentos verticais da mesma estrutura sob a ação de peso, só ou em combinação com outras forças. Os desprendimentos de terra ocorrem em terrenos inclinados em todas as classes de materiais de solo, solo-rocha e rocha. Geralmente um desprendimento pode definir-se como um movimento em direção à jusante ou em direção à lateral de uma parte do solo ou uma massa de solo-rocha, normalmente dito por cunha, com respeito aquela parte situada no local. Correntemente a separação inicia-se em algum ponto débil, por exemplo, gretas no mesmo talude ou em superfície do terreno adjacente e se compõe primeiro de movimentos mais ou menos lentos ao longo da superfície de deslocamento seguidos por um movimento mais rápido que a parte separada. Os desprendimentos mostram em geral, uma topografia característica. Há uma área típica próxima do extremo superior do desprendimento do qual foi escavado e levado o material e uma área de deposição próximo do extremo inferior do deslocamento. A superfície de deslizamento está limitada por uma greta contínua de perímetro comumente bem definido. Se ocorrer o desprendimento de um talude que se parece a um plano uniforme, a greta que limita a superfície de deslocamento se parecerá com uma curva parabólica uniforme. O estudo dos desprendimentos leva a conclusão de que suas características em uma dada região dependem da geologia, topografia e clima. Por isso, deverá ter-se em conta o conceito regional na classificação dos deslocamentos de terra. Segundo estes conceitos, os desprendimentos de terra dentro de uma província geomorfológica terá características similares. Uma província geomorfológica pode definir-se como uma área dentro do qual o método de deposição das rochas e solos é aproximadamente idêntico. Tipos e Causas de Escorregamentos das Encostas Naturais Vargas (1977) classificou os vários tipos de escorregamentos em: a) "creep" ou rastejo; b) escorregamentos verdadeiros; c) deslizamentos de tálus (liquefação); d) deslocamentos de blocos de

rocha; e e) avalanches ou erosão violenta. É preciso ter em mente que estas classificações são abstrações da realidade, que é muito mais complexa do que se pensa. "Creep" ou rastejo O "creep" é um movimento lento de camadas superficiais de solo, encosta abaixo, com velocidades muito pequenas, de alguns milímetros por ano, que se acelera por ocasião das chuvas e se desacelera em épocas de seca, daí o nome de "rastejo" que lhe é atribuído. Em geral são de pouca importância para a Engenharia, exceto quando afetam uma estrutura situada na massa em movimento, por exemplo, pilares de um viaduto. Os rastejos são detectáveis, pelas árvores inclinadas na direção do talude. Um rastejo pode, com o tempo, evoluir para um escorregamento verdadeiro. Escorregamentos verdadeiros Os escorregamentos verdadeiros referem-se a deslizamentos de volumes de solos ao longo de superfícies de ruptura bem definidas, cilíndricas ou planares. Várias são as causas que levam a esse fenômeno: a) alteração da geometria do talude, quer através do descalçamento do seu pé, por cortes ou escavações, quer de retaludamentos, com o aumento da sua inclinação; Euclides da Cunha usou o termo "taludar" para significar "rasgar em degraus" as encostas; b) colocação de sobrecargas no topo das encostas; c) infiltração de águas de chuvas, que podem elevar as pressões neutras (reduzindo, portanto, a resistência do solo), ou provocar um "amolecimento” do solo (diminuição dos parâmetros de resistência, principalmente da coesão); d) desmatamento e poluição ambiental, que levam à destruição da vegetação, que tem um papel importante na estabilização das encostas, pela absorção de parte das águas de chuva, porque facilita o escoamento dessas mesmas águas, e ainda pelo reforço que suas raízes imprimem à resistência ao cisalhamento dos solos que as suportam. Deslizamentos de tálus Os tálus, detritos de escorregamentos antigos, encontram-se, em geral, saturados, e podem sofrer deslizamentos, sob a ação conjunta da gravidade e das pressões neutras. A massa de material (solo e blocos de rocha) escoa como se fosse um fluido ou líquido viscoso, sem a existência de uma ruptura bem definida. Os tálus secos, não alimentados por água subterrânea,, podem ser estáveis. Esse tipo de fenômeno pode ser agravado pelo efeito de cortes ou escavações nas partes mais baixas do corpo de tálus, ou do lançamento de aterros nas suas cabeceiras. Deslocamentos de blocos de rochas Em algumas encostas naturais ocorrem blocos ou lascas de rocha intactos, resistentes ao intemperismo, que podem sofrer queda livre por ocasião de chuvas intensas e prolongadas,

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provocam erosão e solapamento o material junto às suas bases; ou pela ação do homem, ao executar cortes e escavações de forma inadequada. Avalanches ou fluxo de detritos Finalmente, as avalanches ou erosões violentas, também conhecidas como “fluxo de detritos" são fenômenos classificados como desastres naturais», pelo seu alto poder destrutivo e pelos danos que podem provocar em instalações e equipamentos urbanos ou à própria natureza. São movimentos de massas que se desenvolvem em períodos de tempo muito curtos (segundos a poucos minutos) e que têm algumas peculiaridades como, velocidades elevadas (5 a 20 m/s); alta capacidade de erosão e destruição devido às grandes pressões de impacto; transporte de detritos (galhos e troncos de árvores, blocos de rocha, cascalho, areia e lama) a grandes distâncias, mesmo em baixas declividades (5° a 15°). Ocorrem, em geral, após longos períodos de chuva, quando uma incidência pluviométrica mais intensa (6 a 10 mm em 10 minutos) provoca escorregamentos de solo e rocha para dentro de um curso d'água. A massa de solo mistura-se com água, em abundância, e é dirigida para as vertentes arrastando árvores e remobilizando materiais pedregosos que encontra pelo caminho. Ademais, a erosão das margens tende a ampliar o leito do rio A concentração de sólidos em volume pode variar em uma ampla faixa, de 30 a 70%. Estabilização de Encostas Naturais Na natureza, os coeficientes de segurança estão em torno de l para situações criticas, isto é, chuvas intensas e prolongadas, infiltração de água e saturação do solo, portanto, a intervenção do homem deve ser planejada para alterar o mínimo possível a geometria da encosta. Deve-se procurar minimizar os cortes, valendo-se, quando possível, de níveis diferenciados de escavações, acompanhando a declividade da encosta ou seguindo o modelado do relevo da área. Outra providência, de caráter geral, é a proteção dos taludes após cortes e escavações, para evitar a erosão. Para tanto, pode-se utilizar um eficiente sistema de drenagem, associado ao plantio de vegetação (gramíneas ou leguminosas). Há, evidentemente, situações em que uma obra vai colocar em risco a estabilidade de uma encosta. Nesses casos, o projetista tem de pensar numa solução de estabilização, que permita a execução da obra de forma segura e econômica. Serão apresentados, a seguir, alguns dos processos de estabilização de encostas, mais usados entre nós. Drenagem superficial O objetivo da drenagem é diminuir a infiltração de águas pluviais, captando-as e escoando-as por canaletas dispostas longitudinalmente, na crista do talude e em bermas,e, transversalmente, ao longo de linhas de maior declividade do talude (Fig.1). Para declividades grandes, pode ser necessário recorrer a escadas d'água, para minimizar a energia de escoamento das águas. As bermas, com cerca de 2

m de largura, devem ser construídas espaçamento vertical de 9 a 10 m, também para diminuir a energia das águas. Esta solução é de custo muito baixo e não exige pessoal especializado. Retaludamentos Consistem em alterar a geometria do talude, quando houver espaço disponível, fazendo-se um jogo de pesos, de forma a aliviá-los, junto à crista, e acrescentá-los, junto ao do talude. Assim, uma escavação ou corte feito junto à crista talude diminui uma parcela do momento atuante analogamente, a de um contrapeso (berma junto ao pé do talude tem um efeito contrário, estabilizador. Em certas situações, como, por exemplo, quando o horizonte instável é uma capa delgada de solo, é mais econômico e mais fácil alterar a geometria do talude pela remoção do material instável (Fig.2). Drenagem profunda A idéia desta solução é abaixar o nível freático, reduzindo, assim, as pressões neutras e, conseqüentemente, aumentar a estabilidade do talude, com drenos sub-horizontais profundos. O processo consiste em executar, com sondagens mistas, a percussão e rotativa, furos de 2" a 3" de diâmetro, levemente inclinados em relação à horizontal, onde são instalados tubos de PVC previamente preparados. Os tubos são perfurados e envolvidos por tela fina ou manta de geossintético. Esta solução requer a observação de campo, através de piezômetros e medidores de nível d'água, como garantia do pleno funcionamento do sistema de drenagem, que pode sofrer, com o tempo, uma colmatação. Quanto à execução, requer pessoal especializado e equipamento para as sondagens rotaúvas (abertura dos furos), mas os custos são relativamente baixos. Impermeabilização superficial A finalidade deste processo é também evitar ou diminuir a infiltração das águas de chuvas, pela pintura com material asfáltico, por exemplo. Em áreas mais restritas, pode-se usar concreto projetado (gunita). O inconveniente dessa solução refere-se ao desagradável efeito estético que provoca: em vez do verde das plantas, passa-se a ter na paisagem a cor do asfalto ou a do concreto. Além disso, requer manutenção, pois a pintura de recobrimento deteriora-se com o tempo, abrindo espaço para a passagem da água. Cortinas atirantadas No caso de taludes subverticais, podem ser empregadas as cortinas atirantadas, que são constituídas de placas de concreto de pequenas dimensões, atirantadas. As placas são instaladas de cima para baixo, à medida que se progride nas escavações do corte. Os tirantes pretendidos visam, basicamente, aumentar a resistência ao cisalhamento do solo, expressão (10) acima, com um aumento da tensão normal atuante ao longo da linha


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de ruptura. Ou então, dependendo da inclinação delirantes, introduzir uma parcela adicional de força, tangencial e ao longo da linha de ruptura. O comprimento dos tirantes deve ser tal que os seus bulbos estejam além do plano ou da superfície de escorregamento crítica (Fig.3). O processo executivo envolve, numa primeira fase, a perfuração do solo, a introdução do tirante e a injeção de nata de cimento para formar o bulbo de ancoragem. Numa segunda fase, após o endurecimento da nata de cimento, os cabos do tirante são pretendidos e ancorados junto às placas de concreto (ancoragem ativa). Por vezes, é necessário associar a essas cortinas atirantadas um sistema de drenagem, para aliviar os efeitos das pressões neutras, ou então considerá-las nos cálculos de estabilidade. Os custos são muito elevados, e a execução demanda tempo e requer pessoal e equipamentos especializados. A permanência, ao longo do tempo, das cargas dos tirantes, bem como a corrosão do aço, são ainda assuntos de controvérsia. A instalação de células de cargas nos tirantes e a proteção dos cabos de aço com tintas anti-corrosivas visam contornar essas dificuldades. Estacas raiz Consistem em barras metálicas, ou mesmo tubos de aço, introduzidos em pré-furos feitos no maciço da encosta e que são, posteriormente, solidarizados ao terreno por injeção de nata de cimento ou argamassa de concreto. Funcionam como um reforço do solo, isto é, ao longo do plano de ruptura acresce-se a resistência ao cisalhamento da secção de aço das estacas. Define-se uma malha de pontos na superfície do talude a ser tratado e, a partir de cada nó, pode-se instalar um grupo de estacas raiz, penetrando no terreno em várias direções, com comprimentos tais que as suas pontas além superfície crítica de escorregamento. O conjunto todo forma um retículo de estacas raiz. Cada grupo de estacas é capeado por um bloco de concreto ou por vigas de concreto, dispostas ao longo de curvas de nível. Também aqui os custos são elevados, principalmente quando as estacas penetram em maciço rochoso, e a execução exige pessoal e equipamentos especializados. Solos reforçados Quando se trata da recomposição de taludes rompidos pode-se lançar mão de aterros compactados. Por vezes, esses taludes são íngremes, até mesmo verticais. Para garantir a estabilidade pode-se reforçar o solo compactado com a inserção ou inclusão de materiais resistentes à tração. Esses materiais podem ser rígidos, como as tiras metálicas usadas na técnica da terra armada, ou extensíveis, como os assim chamados produtos geossintéticos. Dentre esses produtos, citam-se as mantas de geotêxtil, muito usadas entre nós, e as geogrelhas. Qualquer tendência de movimento do maciço implicará a solicitação dos reforços, via tensões cisalhantes no contato com o solo

compactado. As tiras têm de se estender além da superfície crítica de escorregamento do maciço reforçado. A construção é feita de baixo para cima, com a inserção dos reforços entre camadas de solo compactado. Os custos são relativamente elevados; alguns desses reforços são importados ou pagam royalts. A obra é concluída com a construção de um paramento de concreto armado, ou de elementos pré-fabricados, ou de concreto projetado, que forma ,juntamente com o reforço, um verdadeiro muro de arrimo. Daí se poder falar em muro de terra armada e muro de solo reforçado com geossintéticos. Outra técnica muito usada no Brasil é a do solo grampeado, para estabilizar taludes de corte ou de escavação. Consiste na instalação de barras sub-horizontais de aço num solo natural, por cravação (grampos cravados), ou em pré-furos preenchidos com nata de cimento (grampos injetados). Em seguida, executa-se um paramento, que pode ser de elementos pré-fabricados ou de concreto projetado. O comprimento das barras pode atingir valores de 1 até 70% da altura do talude, para grampos cravados, ou 120%, para grampos injetados. A construção é feita de cima para baixo, como no caso das cortinas atirantadas; requerem poucos equipamentos de construção e seu custo é relativamente baixo. Outros tipos de muros são empregados, além dos citados: a) muros de pedras argamassadas; b) muros de gabiões; c) muros de solo-cimento compactado ou ensacado; d) muros de solos compactados, reforçados com pneus. Tipos de Deslocamentos Em rochas e solos como em qualquer outro material, uma ruptura segue o modelo da resistência mínima. Isto significa que a superfície de deslizamento real, ao longo do qual ocorreu o deslocamento ofereceu a maior resistência à separação da cunha que qualquer outra superfície. Em um material coesivo, mais ou menos homogêneo, por exemplo, algumas argilas, um talude romperá em primeiro lugar pelos esforços tangenciais e a superfície de deslizamento será mais ou menos circular. Portanto, são produzidos deslocamentos rotacionais. Como em qualquer outro deslocamento rotacional sobrevêm primeiro por pequenas sacudidas e logo gradualmente, destruindo a união ao longo da superfície de deslizamento, até que a massa separada caia. Se o depósito de solo ou de rocha estiver estratificado, os estratos superiores podem deslizar uns em relação aos outros ao longo de sua linha de separação, que neste caso se converte na superfície de deslizamento. Outras Considerações Na análise dos taludes naturais e artificiais prevalece mais a probabilidade que a certeza. Ainda que se realizem cálculos técnicos seguros e se tenha em conta os fatores geológicos que podem ser observados, é mais correto interpretar a expressão, esta vertente é estável no sentido de “provavelmente é estável”. Uma vertente antiga que haja suportado


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algumas estações chuvosas sem nenhuma deterioração visível é provavelmente estável, se não estiver sobrecarregada. A força ativa mais comum que tende a destruir uma vertente é a gravidade, o peso do material da vertente e as cargas superimpostas. Ao aumentar o peso diminui a estabilidade da vertente. A força da resistência pode ser diminuída devido a um excesso de umidade. O excesso de água livre pode transformar o material em uma suspensão quase ou totalmente desprovida de resistência aos esforços.

A maioria dos deslizamentos aparecem durante as tempestades ou as estações chuvosas ou pouco depois. Ao cortar-se o suporte, por escavação do pé da vertente, para a localização de uma estrada ou edificação, há uma diminuição da pressão normal sobre a superfície potencial de deslizamento e se aumentam as forças de tensão e de cizalhamento no corpo rochoso ou de terra agora sem suporte.

Fig.4.1 – Estabilizações de taludes


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Exercício Complementar Nº 4 Com base nas informações geológicas gerais do texto abaixo responda as perguntas que se seguem: Rápidas considerações sobre as condições morfo-geológicas da cidade de videira e suas relações com o fenômeno de instabilidade. A cidade de Videira, como de todo o restante do Oeste Catarinense é ocupado por rochas basálticas da Formação Serra Geral, e como tantos outros municípios circunvizinhos apresenta uma morfologia bastante acidentada com suas vertentes e encostas com declividades raramente inferiores a 45o, conseqüentemente gradientes hidráulicos bastante elevados. Da inspeção visual, efetuada em alguns cortes expostos na zona periférica e central da cidade, constata-se um perfil vertical, compreendido entre a superfície natural do terreno e a rocha sã, muito provavelmente composto por uma seqüência de camadas diferenciadas geotecnicamente, caracterizadas inicialmente por horizonte de solo maduro, delgado, superficial, argiloso, plástico, coesivo de cor marrom escuro, seguido de um horizonte pouco espesso, composto por uma matriz argilosa plástica, com blocos e matacões ( em percentagens variadas no conjunto) imersos na matriz, de alteração “ïn situ", seguido de um horizonte de rocha altamente intemperizada (RAI), bastante fraturado e rocha sã, na base do perfil. Ficam evidentes em algumas encostas da cidade, depósitos do tipo tálus, depósitos de encostas e colúvios. Excetuando-se a

camada superficial (argilosa) homogênea, o horizonte de rocha altamente intemperizada e a rocha sã, (do ponto de vista geotécnico, estáveis) as áreas de colúvio , as exposições de tálus e os horizontes argilosos com blocos imersos, posuem um comportamento mecânico (do ponto de vista da estabilidade), heterogêneos e são pouco estáveis, principalmente se situados em locais cujos ângulos de inclinação de talude sejam superiores a 30o , sendo horizontes que oferecem sérios riscos de instabilidade pela sua própria natureza. As instabilidade nada favoráveis, podem ser seriamente agravadas se por ventura ocorrerem, em qualquer época do ano, saturação destes materiais ou na implantação de obras civis (edificações, túneis, pontes) e/ou rodoviárias sem que sejam tomadas as precauções necessárias a sua segurança. Essas impropriedades citadas levarão estes maciços terrosos, localizadamente, ao colapso produzindo-se instabilidades de encostas, com sérios riscos à população e as obras civis implantadas. Com o auxílio do material distribuído, responda as perguntas abaixo: 1) Como o deslocamento pode ser classificado? 2) Quais as prováveis causas? 3) Poderá haver continuidade no processo de movimentação? Por quê? 4) Quais as medidas possíveis para evitar-se a continuidade do processo? 5) O processo poderia ser comparativamente semelhante em uma região de rochas graníticas?

Figura 4. 2


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Figura 4.3

Figura 4.4


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Figura 4.5

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NOMENCLATURA ESTRATIGRÁFICA

Propósito da Classificação Litoestratigráfica O propósito desta classificação é a organização sistemática dos estratos de rochas da Terra em unidades denominadas, as quais representam as principais variações no caráter litológico destas rochas. As unidades litoestratigráficas são diferenciadas com base no tipo de rocha, por exemplo, arenito, basalto, calcário, etc. Definições Estratigrafia é a parte da geologia que estuda a seqüência de camadas, investigando sua gênese e correlação com outros diferentes estratos, pela petrografia ou seu conteúdo fossilífero. Litoestratigrafia é a parte da estratigrafia que se baseia na litologia dos estratos e sua organização em unidades distinguidas por critérios litológicos. Classificação Litoestratigráfica trata da organização de estratos de rocha em unidades baseadas no caráter litológico. Unidades Litoestratigráficas são aquelas unidades caracterizadas por um conjunto rochoso com um ou mais tipos litológicos, podendo ser constituídas em rochas sedimentares, ígneas ou metamórficas, separadas ou intercaladas, consolidadas ou inconsolidadas. O requisito indispensável da unidade é a sua individualização permitindo destacá-la das unidades adjacentes com bases em critérios litológicos. As unidades litoestratigráficas são unidades reais e concretas, definidas por caracteres físicos observáveis e não por elementos inferidos, tais como a história ou o modo de formação das rochas. Os fósseis podem ser importantes no reconhecimento e definição de uma unidade litoestratigráfica, ora como constituinte físico secundário, porém característico, ora como constituinte principal de uma rocha, como nas coquinas, diatomitas, camadas de carvão Hierarquia das Unidades Litoestratigráficas Formais Unidades litoestratigráficas formais são aquelas definidas e denominadas de acordo com um esquema de classificação explicitamente estabelecido e convencionalmente aceito. A hierarquia das unidades litoestratigráficas formais é a seguinte: Supergrupo- formado pela associação de grupos ou de grupos e formações. Grupo-formado por um conjunto de formações. Subgrupo-formado por algumas formações do grupo. Formação-unidade fundamental da litoestratigrafia. Membro-é sempre uma parte da formação. Camada-é uma parte da formação ou membro.

Classificação para demais tipos rochosos Complexo-formado por associação de rochas de várias classes. Suíte-formada por duas ou mais unidades de rochas intrusivas ou metamórficas de alto grau. Corpo-unidade de rochas intrusivas ou metamórficas de alto grau. Caracterização da Unidade Fundamental Formação A formação é a unidade fundamental da classificação litoestratigráfica.Trata-se de um corpo rochoso caracterizado pela relativa homogeneidade litológica, forma comumente tabular, geralmente com continuidade lateral e mapeável na superfície terrestre ou subsuperfície. Conteúdo Uma formação deve apresentar certo grau de homogeneidade litológica ou caracteres litológicos distintos. Ela pode abranger rochas de um único tipo, repetição de dois ou mais tipos litológicos ou constituição litológica bastante heterogênea mas que defina por si mesma um caráter distinto das unidades litoestratigráficos adjacentes. Mapeabilidade A viabilidade de mapeamento em superfície e subsuperfície na escala de 1:25.000 é característica recomendável para estabelecimento de uma formação. Tipos de Rochas As formações podem ser constituídas de rochas sedimentares, vulcânicas ou metamórficas de baixo grau. As rochas sedimentares e vulcânicas regularmente intercamadaddas podem constituir uma única formação. Complexo O complexo é uma unidade litoestratigráfica composta pela associação de rochas de diversos tipos de duas ou mais classes (sedimentares, ígneas ou metamórficas), com ou sem estrutura altamente complicada, ou por misturas estruturalmente complexas de diversos tipos de uma única classe. O termo complexo deve ser usado para rochas metamórficas de alto grau que contém corpos ígneos intrusivos não metamorfizados, que não foram ou não podem ser mapeados separadamente. Em tais casos o termo complexo deve vir usado com o adjetivo qualificador indicando o tipo litológico dominante, por exemplo, Complexo Granulítico de Santa Catarina. Hierarquicamente, o complexo pode ser equivalente a um grupo ou formação. Suíte A suíte é a unidade formal constituída pela associação de diversos tipos de uma única classe de rocha intrusiva ou metamórfica de alto grau, discriminados por características texturais, mineralógicas ou composição química.

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Resumo dos conteúdos litológicos para classificação litoestratigráficas

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INTRUSIVA METAMÓRFICA DE ALTO GRAU

Denominação A denominação de uma unidade litoestratigráfica formal de qualquer categoria deve consistir de dois termos: um primeiro termo litológico, referente ao tipo da rocha dominante na unidade (arenito, folhelho, calcário) ou indicativo da categoria (grupo, formação, membro); este primeiro termo é seguido por um segundo, constituído por um nome geográfico apropriado (Formação Serra Geral, Formação Rio do Sul). A denominação de um Grupo ou Supergrupo combina o nome Grupo ou Supergrupo com o termo geográfico, sem incluir a designação litológica(Supergrupo Tubarão).

Figura 5.1 – Exemplo de perfil geológico com a respectiva coluna cronoestratigráfica


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Figura 5.2

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. ÁGUAS SUBTERRÂNEAS

Pelo fato das águas superficiais serem visíveis, muitas pessoas imaginam que os rios, barragens e lagos devem ser a maior fonte de atendimento das necessidades do homem. Na verdade, um pouco mais de 97% da água doce disponível na Terra encontra-se no subsolo e, portanto menos de 3% da água potável disponível no planeta provém das águas de superfície. Segundo estimativas da UNESCO (1992), no período de 1970-1995 foram perfurados no mundo cerca de 300 milhões de poços. Essas obras fornecem água subterrânea para o abastecimento de mais de 50% da população do planeta e para a irrigação de aproximadamente 90 milhões de hectares. Os Estados Unidos perfuram em média 400.000 poços por ano, com os quais garantem a irrigação de 13 milhões de hectares e o suprimento hídrico de 39% dos serviços municipais de água e de 75% da população rural. A explotação de água subterrânea naquele país em 1990 foi de 300 milhões de m3 dos quais 200 milhões de m3 em apenas sete estados: Califórnia, Texas, Nebraska, Idaho, Kansas, Arizona e Flórida. Na cidade do México, uma população da ordem de 16 milhões de habitantes tem as suas necessidades hídricas atendidas por poços, com uma descarga total estimada em 50 m3/s ou cerca de 1,5 bilhões de m3/ano. Na Comunidade Econômica Européia, 75% dos sistemas públicos de abastecimento d'água utilizam água subterrânea, sendo que em alguns países (Dinamarca, Suécia, Bélgica, Alemanha e Áustria) esse percentual chega a superar os 90%. Na Austrália, estimativas indicavam a existência de 400.000 poços produzindo algo como 3 bilhões de m3 /ano de água subterrânea para abastecimento público e irrigação, sobretudo nas regiões Sudeste e Sudoeste. No Brasil, a falta de controle na utilização da água subterrânea provavelmente não permite fazer estimativas sem erros significativos. Mesmo assim, os dados disponíveis (IBGE -1991) revelam que 61% da população é abastecida com água subterrânea, sendo 43% através de poços tubulares, 12% por fontes ou nascentes e 6% por poços escavados. Nas regiões Sul e Sudeste, 90% das cidades do Paraná e Rio Grande do Sul e 76% das cidades do estado de São Paulo são abastecidas por poços (Rebouças, 1996). No Nordeste, parcelas significativas do abastecimento público de várias cidades importantes (por exemplo, Maceió em Alagoas; Recife e Olinda, em Pernambuco; Natal e Mossoró, no Rio Grande do Norte) são fornecidas por poços. As águas superficiais representam águas em trânsito, que se renovam em períodos muitos curtos (muitas vezes durante um ano). Os aportes dependem das chuvas e as perdas por evapotranspiração são contínuas, por estarem diretamente expostas às influências dos agentes e fatores climáticos, como temperatura do ar, ventos, umidade relativa, insolação etc.

As águas subterrâneas encontradas nos sistemas aquíferos regionais são águas armazenadas que se acumularam ao longo de milhares de anos e se encontram, em condições naturais, numa situação de quase equilíbrio, governado por um mecanismo de recarga e descarga. Além dessas águas não se encontrarem diretamente expostas às influências climáticas, o seu movimento é muito lento, implicando em tempo de trânsito muito longo. Mas, nem toda a água do subsolo pode ser extraída das formações aqüíferas em que se encontra. O volume explotável de um aquífero é uma variável de decisão a ser determinada como parte de um plano de gestão do sistema. Neste sentido é preciso desenvolver; modelos de simulação, que fornecem informação local sobre a resposta do sistema de água subterrânea a bombeamentos e/ou recarga artificial e modelos de otimização, para identificar, usando análise de sistemas, políticas adequadas de gerenciamento dos recursos hídricos disponíveis. Águas Superficiais e Águas Subterrâneas As águas de superfície (dos lagos, represas e rios) e as águas subterrâneas (dos aquíferos) não são necessariamente recursos independentes. Em muitos casos podem existir ligações entre corpos de água superficial e aquíferos. Por exemplo, suponha que um rio atravesse uma região sob a qual exista um aquífero freático. Dependendo da permeabilidade do leito do rio e da diferença de carga potenciométrica entre o rio e o aqüífero, a água pode fluir do rio para o aquífero ou vice-versa. Assim, é que nos aqüíferos aluviais, a recarga tem origem fluvial nos períodos de altas águas, enquanto que o fluxo de base dos rios, nos períodos de baixas águas, é assegurado pelas águas subterrâneas Portanto, controlando-se os níveis d'água nas zonas de contato entre esses aqüíferos e corpos de água superficial, tem-se o controle da recarga (entrada) ou descarga (saída) da água do aquífero. As descargas de águas de fontes, que emergem no sopé de muitas encostas, são também um exemplo de ligação entre água subterrânea e superficial, na medida em que, depois de aflorarem à superfície do solo, essas águas incorporam-se ao escoamento superficial. O controle dos níveis d'água de um aquífero nas vizinhanças de uma fonte governa sua descarga, cuja magnitude pode ser, até mesmo, reduzida a zero. Além da quantidade, também a qualidade da água subterrânea pode ser afetada pela infiltração de água superficial contaminada. Independente da existência ou não de ligações diretas entre águas de superfície e subterrâneas, é claro que o planejamento e a gestão de recursos hídricos deve sempre incluir os dois recursos, incorporando cada um deles no sistema global, de acordo com as suas características específicas. De uma maneira ou de outra, qualquer controle exercido sobre um recurso acabará, mais cedo ou mais tarde, afetando o outro. Embora pareça óbvio que a água subterrânea, quando presente em uma região, deva ser utilizada em conjunto com a água de superfície, a verdade é que em muitas partes do

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mundo, inclusive no Brasil, existe ainda certa relutância quando se trata de incluir a água subterrânea no planejamento e gestão de recursos hídricos. Para justificar essa atitude, na maioria das vezes são apontadas as seguintes razões: • A explotação da água subterrânea gera um grande consumo de energia e se torna muito onerosa quando os níveis d'água são muito profundos. • O planejamento e gestão da água subterrânea requerem muitos dados históricos que geralmente não existem. • A avaliação e o planejamento da explotação de aqüíferos exigem pessoal com alta qualificação, o que geralmente não existe. • É difícil prever a resposta de um aquífero (em termos de quantidade e qualidade) às atividades de explotação propostas. • Os projetos de água subterrânea quase sempre se destinam apenas ao abastecimento d'água, enquanto que os projetos de água superficial se destinam a usos múltiplos. É claro que para analisar esses argumentos e comparar os dois recursos, é preciso conhecer as condições locais. Todavia, em termos gerais, alguns desses argumentos parecem baseados na falta de conhecimento. Evidentemente, quando os níveis dinâmicos são profundos, os custos de energia podem ser significativos (enquanto que a energia pode ser produzida com água superficial). Todavia, se forem incluídos nos gastos anuais os altos investimentos exigidos para a construção de barragens de acumulação, canais, adutoras, estações de tratamento e, eventualmente, estações elevatórias da água, o panorama econômico global pode revelar uma nítida vantagem da água subterrânea. Devido ao grande armazenamento e ao lento movimento, os níveis da água subterrânea nos aqüíferos regionais refletem o efeito acumulado de um longo período de tempo. As variações são relativamente pequenas e lentas, em comparação com as variações dos níveis de água superficial. Por isso, registros de curta duração de níveis da água subterrânea, em geral são suficientes para fins de planejamento. Já para as águas de superfície são necessários registros muito mais longos, para caracterizar as suas flutuações, que são muito mais freqüentes e mais rápidas do que as da água subterrânea. Muito do conhecimento necessário para lidar com água subterrânea foi desenvolvido nos últimos 30 anos. Hoje, cada vez mais, essa informação está sendo incluída nos cursos regulares de formação de geólogos, engenheiros civis e agrônomos e em cursos de extensão. Portanto, o problema da falta de pessoal qualificado pode ser facilmente solucionado, mesmo em regiões onde o assunto tenha sido relegado no passado. Com as modernas técnicas computacionais não existe dificuldade em modelar o comportamento de um sistema de água subterrânea e prever a sua

resposta, tanto em termos de quantidade quanto de qualidade. Além de abastecimento para usos diversos, o aproveitamento de água subterrânea também pode servir a múltiplas finalidades, através de projetos que podem contemplar, desde recreação e lazer (em poços e fontes hidrotermais) até drenagem e recuperação de terras. A recarga artificial pode ser praticada usando águas de esgotos tratados, as quais, graças às propriedades de purificação dos aquíferos, se transformam em águas próprias para consumo e assim aumentam as quantidades explotáveis. Características da Água Subterrânea Convém entender que o objetivo da discussão desses argumentos não é mostrar que a água subterrânea é sempre superior e mais vantajosa, mas sim chamar a atenção para o fato de que, quando os dois recursos estão presentes, ambos devem ser utilizados de acordo com as suas características específicas. A importância das águas subterrâneas como fonte de abastecimento doméstico, industrial ou agrícola, em comparação com as águas de superfície provenientes de rios, lagos, lagoas e represas, tende a crescer e se explica por diversos fatores relevantes. Neste sentido, vale relembrar algumas das características da água subterrânea para que se possa refletir sobre a sua importância (Wiener, 1972). Localização - fontes ou nascentes e poços, são pontuais, enquanto que as águas superficiais escoam segundo caminhos curvilíneos e a sua utilização geralmente requer a construção de barragens de regularização, que tornam a água disponível apenas ao longo de certas porções do seu caminho. A água subterrânea, por outro lado, quando presente, ocorre em áreas extensas. Se esta ocorrência coincide com áreas de demanda, não há necessidade de sistemas de distribuição, pois o aquífero é acossado diretamente por poços através dos quais cada consumidor pode bombear a sua água. Essa característica é especialmente interessante porque contribui para um desenvolvimento gradual da região. O crescimento da demanda é atendido com a perfuração de mais poços. No caso de água de superfície, quase nunca as estruturas de armazenamento e/ou de distribuição (barragens, canais de derivação etc) podem ser construídas em etapas. Fluxo e disponibilidade - flutuações climáticas no fluxo de águas superficiais, inclusive com intermitência, podem ocorrer em períodos de estiagem e de mais alta demanda. Já nas águas subterrâneas, as flutuações de nível d'água produzidas por influências climáticas são geralmente muito pequenas em relação às espessuras dos aquíferos e assim as reservas acumuladas podem ser usadas para abastecimento em períodos de seca. Enquanto a regularização da água superficial implica na construção de obras hidráulicas, quase sempre de alto custo, a regularização do fluxo


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subterrâneo pode ser feita a partir de esquemas de gerenciamento dos recursos, ou seja, por meio de uma distribuição espacial e temporal apropriada de bombeamentos e recarga artificial. O fluxo básico em rios e em fontes pode ser regulado controlando os níveis da água subterrânea nas suas proximidades. Portanto, em geral, a regularização do fluxo subterrâneo é muito menos onerosa. Variabilidade sazonal e anual - as flutuações sazonais e anuais são muito mais pronunciadas no fluxo superficial do que no fluxo subterrâneo. Nos fluxos superficiais ocorrem grandes perdas por transbordamentos em períodos de excessos de água e também grandes perdas por evaporação a partir das superfícies líquidas dos reservatórios de acumulação. No fluxo da água subterrânea, o armazenamento é feito no próprio aquífero. Os recursos estão quase sempre preservados da evaporação direta e os transbordamentos, produzidos por níveis d'água muito altos próximos dos exutórios, são relativamente pequenos e podem ser evitados controlando os níveis d'água através de bombeamento. Energia - a elevação da água subterrânea até a superfície do terreno implica em consumo de energia. Em geral os investimentos na construção de poços são pequenos, porém os custos operacionais (energia elétrica, combustíveis) são relativamente altos. Qualidade da água - em geral, a água subterrânea não apresenta maiores problemas de contaminação física ou biológica. A água superficial é muito mais vulnerável a contaminações oriundas da atividade humana, cujo tratamento é geralmente oneroso. A água subterrânea, embora menos vulnerável, também pode ser afetada por contaminantes provenientes de perdas em redes de esgotos, derramamentos de petróleo, intrusões de água de qualidade inferior etc. Quando a contaminação acontece, a remoção é muito mais difícil de se fazer do que no caso das águas de superfície, podendo em alguns casos tornar-se irreversível. Isto se deve ao lento movimento da água subterrânea, sobretudo em camadas de materiais finos, intercaladas em formações de permeabilidade mais alta e a fenômenos de adsorção e trocas iônicas na superfície da matriz sólida. Tais fenômenos são especialmente significativos quando existem materiais argilosos presentes no aquífero. Todavia, os processos de adsorção e trocas iônicas são capazes de remover certos elementos contaminantes dissolvidos na água, e quando isso acontece o aquífero desempenha o papel de um filtro e de um purificador, por conta da capacidade de adsorção da sua matriz sólida. Em geral, existe uma tendência de salinização da água subterrânea por solutos oriundos da superfície do solo. Em condições naturais estabelece-se um equilíbrio porque a água

subterrânea que deixa o aquífero leva consigo os solutos. Mas, quando um programa de gerenciamento produz uma redução no fluxo natural (por exemplo, pelo aumento do bombeamento) e/ou um aumento na concentração de solutos (por exemplo, pela recarga artificial com águas de qualidade inferior) ou, ainda, quando mais solutos oriundos de fontes poluidoras penetram no aquífero, esse equilíbrio é destruído e observa-se um crescimento da concentração de solutos na água subterrânea que pode ultrapassar os limites permissíveis. Impacto em problemas de drenagem - o rebaixa-mento do nível freático por bombeamentos pode, solucionar problemas de drenagem em áreas alagadas por afloramentos do nível d'água. Isto inclusive pode reduzir a evapotranspiração e portanto produzir um aumento na quantidade de água disponível para explotação. Subsidência de terras - quando a água é bombeada de um aquífero confinado, a tensão intergranular na matriz sólida aumenta, mesmo que não haja aumento de carga na superfície do solo. Quando existem camadas de argila ou silte intercaladas no aquífero, elas são comprimidas e se observa uma subsidência de terras. Em algumas áreas essa subsidência pode ser muito importante e restringir ou, até mesmo, exigir a parada total de bombeamentos. Dados e informações - as principais fontes de informação sobre o movimento, a acumulação e a qualidade da água em um aquífero, são as medições de níveis d'água e de concentrações de solutos em poços de observação. Descargas de fontes e fluxos de base de cursos de água superficial também constituem dados importantes. Mesmo com uma pequena quantidade de informações é sempre possível antecipar conclusões preliminares sobre a viabilidade de um aproveitamento de água subterrânea. O Ciclo Hidrológico Quase toda a água subterrânea existente na Terra tem origem no ciclo hidrológico, isto é, no sistema pelo qual a natureza faz a água circular do oceano para a atmosfera e daí para os continentes, de onde retorna, superficial e subterraneamente, ao oceano. Este ciclo é governado, no solo e subsolo, pela ação da gravidade, bem como pelo tipo e densidade da cobertura vegetal e na atmosfera e superfícies líquidas (rios, lagos, mares e oceanos) pelos elementos e fatores climáticos, como por exemplo, temperatura do ar, ventos, umidade relativa do ar (função do déficit de pressão de vapor), insolação (função da radiação solar), que são os responsáveis pelos processos de circulação da água dos oceanos para a atmosfera, em uma dada latitude terrestre.


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Figura 5.1 - Representação esquemática do ciclo hidrológico.

Evapotranspiração Real Evaporação ou vaporização, é o processo pelo qual as moléculas de água na superfície líquida ou na unidade do solo, adquirem suficiente energia, através da radiação solar e passam do estado líquido para o de vapor. Transpiração é o processo pelo qual as plantas perdem água para a atmosfera. Na prática, as quantidades de água evaporadas, a partir do teor de umidade do solo, e transpiradas, no processo de desenvolvimento das plantas, são muito difíceis de medir separadamente, e por isso um valor máximo para essas perdas foi introduzido por Thornthwaite (1948), com o nome de evapotranspiração potencial (ETP). Este conceito representa portanto um limite superior para a evapotranspiração real, ou seja, para a quantidade de água que realmente volta à atmosfera por evaporação e transpiração. Deflúvio, escoamento superficial ou run-off é o processo pelo qual a água de chuva, precipitada na superfície da Terra, flui, por ação da gravidade, das partes mais altas para as mais baixas, nos leitos dos rios e riachos. A magnitude desse escoamento superficial direto é função da intensidade da chuva, permeabilidade da superfície do terreno, duração da chuva, tipo de vegetação, área da bacia de drenagem (ou bacia hidrográfica), distribuição espacial da precipitação, geometria dos canais dos rios e riachos, profundidade do nível das águas subterrâneas e declividade da superfície do solo. Apesar dessa complexidade, é possível fazer previsões satisfatórias do deflúvio esperado para uma certa chuva. As relações entre chuva e deflúvio são estabelecidas através do estudo da hidrógrafa, que é um gráfico de variação da altura da superfície da água ou da vazão

(descarga) do rio, em uma dada secção transversal do mesmo. Bacia hidrográfica ou bacia de drenagem é uma área topograficamente definida que é drenada por uma rede de rios e/ou riachos de tal modo que todo o deflúvio é escoado através de uma única saída. A magnitude relativa dos vários componentes em que a chuva pode ser dividida depende das características (naturais e artificiais) da região onde ocorre a precipitação e das características da própria chuva. No início de uma chuva, uma grande quantidade da precipitação fica retida pela folhagem das árvores e da vegetação em geral, constituindo o que se conhece como interceptação. Essa água não atinge a superfície do solo e retorna à atmosfera por evaporação. Uma chuva de pequena intensidade e curta duração, por exemplo, pode ser totalmente consumida pela interceptação, pelo preenchimento de poças e depressões superficiais e eventualmente pela infiltração, se as condições do solo o permitirem. Quando a interceptação e o armazenamento em depressões do terreno estão satisfeitas, e quando a intensidade da chuva é maior do que a capacidade de infiltração do solo, começa então o escoamento superficial difuso, com a formação de uma fina lâmina de água, chamada detenção superficial. Quando o escoamento superficial difuso alcança os leitos dos rios e riachos é chamado simplesmente escoamento superficial, ou seja, incorpora-se ao deflúvio. Infiltração O conceito de infiltração foi introduzido no cicio hidrológico por Horton (1933), que definiu a capacidade de infiltração potencial, como sendo a taxa máxima à qual um dado solo pode absorver a precipitação numa certa condição. Ele admitiu a hipótese de que a capacidade de infiltração seria


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exponencialmente decrescente com o tempo, de um valor máximo inicial até uma taxa constante. A taxa real de infiltração é sempre menor do que a infiltração potencial (exceto quando a intensidade da chuva é igual ou maior do que a capacidade de infiltração) e também diminui exponencialmente com o tempo, à medida que o solo se torna saturado e as suas partículas argilosas incham. A água infiltrada no solo pode ser dividida em três partes. A primeira, permanece na zona não saturada ou zona de fluxo não saturado, isto é, a zona onde os vazios do solo estão parcialmente preenchidos por água e ar, acima do nível freático. A segunda parte, denominada interfluxo (escoamento sub-superficial), pode continuar a fluir lateralmente, na zona não saturada, a pequenas profundidades, quando existem níveis pouco permeáveis imediatamente abaixo da superfície do solo e, nessas condições, alcançar os leitos dos cursos d'água. A terceira parte, pode percolar até o nível freático, constituindo a recarga ou recursos renováveis dos aquíferos. Recessão ou Fluxo de Base A parcela de água que constitui a recarga circula na zona de saturação das águas subterrâneas e, eventualmente, pode alcançar os leitos dos rios, formando, neste caso, o fluxo de base dos mesmos. Portanto, quando um rio perene se encontra no período de estiagem, a sua descarga é chamada de fluxo de base. Diz-se, neste caso, que o rio se encontra em recessão ou depleção e o seu escoamento é produzido pelo fluxo de água subterrânea. Distribuição Vertical da Água Subterrânea Abaixo da superfície do terreno, a água contida no solo e nas formações geológicas é dividida ao longo da vertical basicamente em duas zonas horizontais, saturada e não saturada, de acordo com a proporção relativa do espaço poroso que é ocupado pela água. A zona saturada ou zona de saturação, fica situada abaixo da superfície freática e nela todos os vazios existentes no terreno estão preenchidos com água. A superfície freática é definida como o lugar geométrico dos pontos em que a água se encontra submetida à pressão atmosférica. É uma superfície real na qual a pressão de referência é p = 0. A zona não saturada, zona de aeração ou zona vadosa (= rasa) situa-se entre a superfície freática e a superfície do terreno e nela os poros estão parcialmente preenchidos por gases (principalmente ar e vapor d'água) e por água. De baixo para cima, essa zona divide-se em três partes: - Zona capilar, que se estende da superfície freática até o limite de ascensão capilar da água. A sua espessura depende principalmente da distribuição de tamanho dos poros e da homogeneidade do terreno. Como a umidade decresce de baixo para cima, na parte inferior, próximo da superfície freática, os poros encontram-se praticamente saturados. Já nas partes mais superiores, somente os poros menores estão preenchidos com água, de modo que o limite superior dessa zona tem uma forma irregular. Adota-se porém, o conceito de franja capilar como um limite

abaixo do qual o solo é considerado praticamente saturado (cerca de 75%). - Zona intermediária, compreendida entre o limite de ascensão capilar da água e o limite de alcance das raízes das plantas. A umidade existente nesta zona origina-se de água capilar isolada, fora do alcance das raízes, e água de retenção por forças não capilares. - Zona de água do solo ou zona de evapotranspiração, situada entre os extremos radiculares da vegetação e a superfície do terreno. A sua espessura, portanto, pode variar de poucos centímetros (na ausência de cobertura vegetal) até vários metros em regiões de vegetação abundante. Nesse domínio as plantas utilizam, para a suas funções de transpiração e nutrição, água capilar isolada ou suspensa. Água na Zona de Aeração A quantidade total de água que pode ser extraída de uma amostra de solo em laboratório é o teor de umidade do solo. As forças que retêm essa água no solo, são de três tipos: forças de atração elétrica, forças capilares e força gravitacional. A água retida por forças de atração elétrica existe sob duas formas: água higroscópica, que forma porções isoladas adsorvidas pelas superfícies dos grãos sólidos e só pode ser recuperada em forma de vapor e água pelicular, que forma uma película ou filme sobre a superfície dos grãos sólidos e sobre a água higroscópica e que se desprende por centrifugação. Do ponto de vista hidrogeológico, esses tipos de água não apresentam maior interesse, porque não se movem sob a ação da gravidade e não podem ser extraídas por bombeamento. O mesmo acontece do ponto de vista agronômico, uma vez que as forças atuantes sobre essas águas são superiores à força de sucção das raízes das plantas. A água retida por forças capilares explica-se pelo fato de que no contato de dois fluidos não miscíveis, como a água e o ar, existe uma diferença de pressão na interface que os separa, produzida pela tensão interfacial ou tensão superficial atuante sobre as fases em contato. Esse fato, aliado à tendência de adesão das moléculas de água aos grãos sólidos, faz com que a água seja retida pelos finos canalículos cheios de ar existentes no solo. Daí, porque as forças responsáveis por essa adesão são chamadas forças capilares. O diferencial de tensão entre as duas fases (ar e água) em contato, é chamado pressão capilar e a sua magnitude é uma medida da tendência de um meio poroso parcialmente saturado succionar a água repelindo o ar. Por isso, em física do solo, a pressão capilar é também chamada sucção ou tensão. A medida dessa tensão em um solo não saturado é feita através de um instrumento chamado tensiômetro. Água na Zona Saturada - Aqüíferos Embora toda a água situada abaixo da superfície da Terra seja evidentemente subterrânea, na hidrogeologia a denominação água subterrânea é atribuída apenas à água que circula na zona saturada, isto é, na zona situada abaixo da superfície freática. Denomina-se


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aqüífero a uma formação geológica que contém água e permite que quantidades significativas dessa água se movimentem no seu interior em condições naturais. As formações permeáveis, como as areias e os arenitos, são exemplos de aquíferos. Já um aqüiclude é uma formação que pode conter água (até mesmo em quantidades significativas), mas é incapaz de transmiti-la em condições naturais. As formações impermeáveis, como as camadas de argila, são exemplos de aqüicludes. Um aqüitard é

uma camada ou formação semi-permeável, delimitada no topo e/ou na base por camadas de permeabilidade muito maior. O aqüitard tem o comportamento de uma membrana semi-permeável através da qual pode ocorrer uma filtração vertical ou drenança. A denominação aqüífugo aplica-se a uma formação impermeável que nem armazena nem transmite água.

Figura 6.2 - Representação esquemática da distribuição da água no solo e subsolo. Tipos de Aquíferos Os aquíferos podem ser classificados de acordo com a pressão das águas nas suas superfícies limítrofes: superior, chamada topo, e inferior, chamada base, e também em função da capacidade de transmissão de água das respectivas camadas limítrofes: do topo (camada confinante superior) e da base (camada confinante inferior). Aquífero confinado, também chamado sob pressão, é um aquífero no qual a pressão da água no topo é maior do que a pressão atmosférica. Compreende dois tipos: confinado não drenante e confinado drenante. Aquífero confinado não drenante é um aquífero cujas camadas limítrofes, superior e inferior, são impermeáveis. Em um poço que penetra em um aquífero desse tipo, o nível da água subterrânea fica acima da base da camada confinante superior. Neste caso, o poço costuma ser chamado de artesiano surgente ou jorrante. Em qualquer situação esse nível de água no poço, indica a carga potenciométrica ou carga hidráulica média ao longo da zona do filtro do poço ou da zona de admissão de água do poço. Os níveis d'água em um certo número de poços de observação penetrantes em um aquífero, definem uma superfície potenciométrica. Aquífero confinado drenante é um aquífero no qual pelo menos uma das camadas limítrofes é semi-permeável, permitindo a entrada ou saída de fluxos pelo topo e/ou pela base, por drenança ascendente ou descendente. As

formações semipermeáveis oferecem uma resistência hidráulica relativamente alta à passagem do fluxo de água através delas. Mesmo assim, quantidades consideráveis de água podem ser perdidas ou ganhas pelos aqüíferos drenantes de grande extensão regional. Aquífero livre (também chamado freático ou não confinado) é aquele cujo limite superior é uma superfície freática, na qual todos os pontos se encontram à pressão atmosférica. As áreas de recarga dos aquíferos confinados são aquíferos livres através dos quais os excessos de água da chuva conseguem penetrar por infiltração. A exemplo dos aquíferos confinados, os aquíferos livres também se classificam em drenantes (ou de base semipermeável) e não drenantes (ou de base impermeável. A magnitude e a direção das filtrações verticais ou drenanças são determinadas pelas elevações das superfícies potenciométricas de cada um desses aquíferos. Assim, os limites entre as várias porções confinadas e livres podem mudar com o tempo se as posições das superfícies potenciométricas forem alteradas. Aquífero suspenso é um caso especial de aquífero livre formado sobre uma camada impermeável ou semipermeável de extensão limitada e situada entre a superfície freática regional e o nível do terreno. Esses aqüíferos às vezes existem em caráter temporário, na medida em que drenam para o nível freático subjacente.


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Figura 6.3 - Representação esquemática dos diferentes tipos de aqüíferos e suas relações com as camadas. Geologia da Água Subterrânea Em um sistema geológico, a natureza e a distribuição dos aquíferos e aqüitards são controladas pela litologia, estratigrafia e estrutura das formações geológicas. A litologia trata da composição mineral, da distribuição de tamanho dos grãos e do grau de compactação dos sedimentos ou rochas constituintes do arcabouço geológico. A estratigrafia descreve as relações geométricas e cronológicas entre os vários elementos constituintes do sistema geológico, tais como lentes, camadas e formações de origem sedimentar. As discordâncias, por exemplo, são características estratigráficas especialmente importantes em hidrogeologia. Tratam-se de descontinuidades estratigráficas ou superfícies que refletem a ocorrência de um intervalo de tempo durante o qual o processo de deposição foi interrompido, ou ainda durante o qual a superfície das rochas existentes foi intemperizada, erodida ou afetada por movimentos tectônicos. Essas discordâncias muitas vezes apresentam-se como superfícies que separam meios de permeabilidade diferente e por isso frequentemente estão associadas com a ocorrência de aquíferos. A estrutura diz respeito às características geométricas produzidas no sistema geológico por deformação após deposição ou cristalização, como é o caso das juntas, fraturas, falhas e dobras. Água Subterrânea em Sedimentos Inconsolidados A ocorrência de água subterrânea em sedimentos pouco consolidados apresenta muitas vantagens do ponto de vista do aproveitamento. Por isso, sempre que possível, a procura de água subterrânea em depósitos desse tipo é prioritária. Dentre as

principais razões que justificam essa prioridade mencionam-se: • São fáceis de perfurar ou escavar, o que torna a investigação rápida e menos onerosa; • São geralmente encontrados em vales e em áreas onde os níveis da água subterrânea se apresentam pouco profundos, possibilitando o bombeamento com pequenos recalques; • Situam-se, frequentemente, em locais favoráveis à recarga a partir de rios, riachos e lagoas e até mesmo da infiltração direta das chuvas. Por serem pouco consolidados, esses depósitos geralmente possuem alta capacidade de infiltração potencial, maior porosidade efetiva e maior permeabilidade do que as formações compactas. Dentre os sedimentos inconsolidados os mais importantes são as aluviões, as dunas e alguns depósitos coluviais. As coberturas eluviais, embora não sejam depósitos sedimentares no sentido usual do termo, possuem muitas características hidrogeológicas em comum com alúvios e colúvios. Aluviões - no detalhe, a distribuição de argila, silte, areia e cascalho nos depósitos aluviais é muito complexa. Devido à mobilidade dos leitos dos rios e às constantes variações de velocidade de sedimentação das partículas sólidas, os depósitos aluviais possuem características texturais muito variadas, o que produz muita heterogeneidade na distribuição das propriedades hidráulicas. Apesar da grande variabilidade lateral de fácies que caracteriza a deposição nos vales dos rios, muitos deles apresentam uma sequência vertical variável de areias grosseiras e cascalhos na base dos canais, até siltes e argilas no topo. A espessura relativa das


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unidades finas e grosseiras depende do tipo de sedimentos transportados pelo rio e da história geológica do rio no local de interesse. Em casos favoráveis, a investigação detalhada através de sondagens pode levar à caracterização de um padrão até certo ponto previsível da distribuição faciológica e, portanto, de delineação das zonas aqüíferas. Dunas - materiais como areia e silte, que são transportados e depositados pelo vento são conhecidos como depósitos eólicos. É o caso das dunas formadas ao longo das regiões costeiras e, às vezes, em áreas interiores nas quais as chuvas são esparsas e existem areias disponíveis para transporte e deposição pelo vento. As areias eólicas caracterizam-se pela ausência de frações de silte e argila, e apresentam textura uniforme com grãos arredondados e partículas distribuídas na faixa granulométrica de média a fina. São moderadamente permeáveis e formam aqüíferos em áreas onde existe suficiente espessura saturada. As porosidades situam-se entre 30 e 45%. Ao contrário das aluviões, os depósitos eólicos tendem a ser muito homogêneos, em escala local e muitas vezes em escala regional. Água Subterrânea em Rochas Sedimentares No domínio dos sedimentos consolidados, as rochas mais importantes como aquíferos são aquelas que apresentam de regular a boa permeabilidade. As rochas pouco permeáveis, como arenitos muito argilosos e siltitos, comportam-se como aqüitards, devido à sua baixa capacidade de transmissão de água. Finalmente, os argilitos e folhelhos por serem praticamente impermeáveis classificam-se como aqüicludes. Arenitos - a nível global, os arenitos formam aqüíferos regionais que armazenam grandes quantidades de água potável. As formações areníticas de maior expressão hidrogeológica possuem origens diversas, incluindo ambientes fluviais, eólicos, deltaicos e marinhos. O estudo sedimentológico, que permite caracterizar a origem e os ambientes deposicionais dos arenitos, pode ser muito útil na avaliação das distribuições de permeabilidade. Os arenitos normalmente apresentam porosidades mais baixas do que as areias pouco consolidadas, devido à compactação e cimentação de parte dos vazios existentes entre os grãos. Em casos extremos as porosidades chegam a ser inferiores a 1% e as condutividades hidráulicas da mesma ordem daquelas que se observam em siltitos e folhelhos não fraturados. Quartzo, calcita e minerais de argila, são os materiais mais encontrados cimentando os grãos dos arenitos. Esses minerais formam-se como resultado de precipitação ou alteração mineral durante a circulação da água subterrânea através da areia. A compactação é importante a grandes profundidades, onde reinam altas pressões e temperaturas. Estudos realizados por Atwater (1966), indicam que a porosidade dos arenitos decresce sistematicamente com a profundidade a uma taxa de 1,3% para cada 300 m. Chillingar (1963) mostrou que existe, para os

arenitos de diversas categorias de tamanho de grãos, uma tendência bem definida de aumento da permeabilidade com o aumento da porosidade. Ao tratar da porosidade e permeabilidade de materiais naturais, Davis (1969) sugere que a presença de estratificações de pequena escala em arenitos permite supor que a permeabilidade de amostras muito grandes é uniformemente anisotrópica. Isto porque a variação vertical de permeabilidade em grandes massas de arenito seria pequena, mesmo em zonas de permeabilidade horizontal elevada. As variações de permeabilidade refletem variações nas condições de deposição reinantes durante o processo de deposição. A nível local todavia, testes de laboratório efetuados em testemunhos de camadas de arenitos indicam que a condutividade hidráulica pode apresentar diferenças da ordem de 10 a 100 vezes, em zonas que, à luz do simples exame visual, poderiam se classificar como relativamente homogêneas. À medida que as areias se tornam mais cimentadas e compactadas, a contribuição das fraturas para a condutividade hidráulica volumétrica do material aumenta. A tendência dos grandes valores de condutividade ocorrerem na direção horizontal é substituída por uma maior condutividade de fraturas ao longo da vertical. Rochas carbonáticas - as rochas carbonáticas ocorrem nas formas de calcário e calcário dolomítico. Quase toda a dolomita tem origem secundária e resulta da alteração geoquímica da calcita. Essa transformação mineralógica produz um aumento na porosidade e permeabilidade porque a cristalização da dolomita ocupa cerca de 13% menos espaço do que a calcita (Freeze & Cherry, op. cif.). Rochas carbonáticas apresentam porosidades variáveis de 20 a 50%. A condutividade hidráulica primária de calcários e dolomitos não fraturados é geralmente inferior a 10m/s, o que representa uma medíocre capacidade de transmissão de água subterrânea. Em geral, todavia, as rochas carbonáticas apresentam significativa condutividade hidráulica secundária produzida por fraturas resultantes de movimentos tectônicos, ao longo das quais a circulação de água subterrânea atua dissolvendo a calcita e a dolomita. Para que a água subterrânea possa dissolver as rochas carbonáticas e produzir grandes vazios em seu interior ela precisa ser subsaturada em carbonatos. Observações em pedreiras e outras escavações efetuadas em rochas carbonáticas sub-horizontais revelaram aberturas de dissolução bastante espaçadas ao longo de juntas verticais. Isso levou os autores a concluírem que, do ponto de vista da capacidade de produção de água em poços, as aberturas ao longo dos planos de acamadamento seriam as mais importantes (Walker, 1956; Johnston, 1962). Em rochas carbonáticas fraturadas, poços produtores de grande capacidade e poços praticamente secos podem existir a pequena distância um do outro, dependendo da magnitude das gretas e zonas fraturadas interceptadas pela perfuração. Embora a ocorrência de camadas de calcário possa ser localizada e caracterizada através


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de estudos estratigráficos e estruturais, a capacidade de produção de água de tais camadas é muito difícil de prever. Em muitas áreas é quase sempre a evidência empírica que revela a ocorrência de um aquífero numa formação ou camada de calcário. Somente em poucas situações (talvez menos de 5% dos casos), pode um estudo geológico de superfície explicar a alta produtividade aqüífera de uma formação calcária. Em algumas rochas carbonáticas a existência de fraturas verticais concentradas cria zonas de alta condutividade hidráulica. Aberturas de dissolução tendem a ser melhor desenvolvidas nas proximidades de falhas e por isso os traços de falhas verticais na superfície devem ser usados como guia na localização dos pontos mais favoráveis para a perfuração de poços. Condições desfavoráveis, indicativas de que uma camada de calcário ou dolomito talvez não se comporte como aqüífero em profundidade, seriam ausência de aberturas de dissolução e presença de folhelhos e margas. Para a obtenção de melhores resultados na locação de poços, Davis & De Wiest (op. cit.) consideram que: • Em áreas de calcários ou dolomitos espessos, os poços locados no fundo dos vales tendem a ser melhores do que os locados nas encostas porque os primeiros apresentam níveis d'água pouco profundos e podem mais facilmente receber recarga induzida de depósitos aluviais adjacentes. • Poços locados nas partes mais altas das colinas tendem a ser mais produtivos do que os perfurados nas encostas quando as condições topográficas estão associadas a estruturas geológicas particulares. Por exemplo, fraturas e aberturas de dissolução seriam mais abundantes ao longo das cristas de antiformes e dos eixos de sinformes, do que nos flancos das dobras. Se a água da aluvião não contiver minerais carbonáticos, a infiltração da mesma no calcário poderá produzir aberturas de dissolução. Se a água da aluvião apresentar dureza elevada então ficará saturada em relação a calcita e dolomita, e a tendência é de não ocorrer dissolução. Água Subterrânea em Rochas Ígneas e Metamórficas Porosidade e permeabilidade primárias - amostras sólidas e não fraturadas de rochas ígneas e metamórficas possuem porosidades praticamente nulas. Os vazios intercristalinos condicionantes da porosidade são mínimos e não interconectados. Por esta razão as permeabilidades primárias dessas rochas, expressas como condutividade hidráulica, são extremamente pequenas. Medidas de condutividade hidráulica de granitos em poços sem fraturas, geralmente fornecem valores da ordem de 10-11 a 10-13m/s, o que equivale a dizer que essas rochas podem ser consideradas como impermeáveis no contexto dos problemas de aproveitamento de água subterrânea. Porosidade e permeabilidade secundárias - no domínio das rochas cristalinas ígneas e metamórficas em geral sempre se observa, a nível

mesoscópico, significativa ocorrência de fraturas produzidas por variações nas condições de tensão verificadas durante os vários episódios que marcaram a história geológica dessas rochas. As fraturas criam uma porosidade secundária, responsável pelo armazenamento e uma permeabilidade que também se expressa como uma condutividade hidráulica responsável pela recirculação da água subterrânea. As aberturas das fraturas geralmente são menores do que 1 mm. Em alguns casos a dissolução da sílica pode produzir aumento nas aberturas das fendas quando a água de recarga é capaz de atacar os silicatos. Muitas vezes porém a água de infiltração se enriquece em sílica na zona de cobertura eluvial antes de atingir o domínio fraturado subjacente e, quando isto acontece, ela perde a agressividade em relação aos minerais silicatados presentes nas superfícies das fraturas. As condutividades hidráulicas médias variam, em geral, na faixa de 3,8 a 5,5 cm/s, exibindo porém valores excepcionalmente altos (1,3 m/s e 2,5 m/s). As aberturas médias variam entre 0,2 e 0,95 mm com valores excepcionais superiores a 2 mm. As porosidades são sistematicamente muito baixas, em todos os tipos de rochas, com médias situadas entre 0,0007% e 0,0071%. Variação de permeabilidade com a profundidade - alguns estudos efetuados há mais de 30 anos nos Estados Unidos sugerem que a permeabilidade média das rochas ígneas e metamórficas decresce rapidamente com a profundidade. Os resultados de um estudo efetuado por Legrand (1954) numa área de rochas cristalinas (granito, gabro, gnaisse e micaxisto) na Carolina do Norte, sugerem que existe um decréscimo da produtividade do poço com o aumento da espessura estática saturada. Usando uma amostra de 800 poços perfurados em rochas cristalinas nos estados do Rio Grande do Norte e da Paraíba, com profundidades variáveis de 20 a 70 m, foram calculados os valores médios de profundidade e produtividade, em 16 subconjuntos de 50 poços. Os resultados não apresentam a regularidade sugerida por Legrand. Eles refletem a tendência de decréscimo da produtividade com a profundidade, de maneira bem menos significativa. Vale notar que três subconjuntos de 50 poços exibem produtividades diferentes para a mesma profundidade média de 40 m, assim como para profundidades médias de 50 e 60 m. Conclui-se finalmente que não existe correlação entre profundidade abaixo do nível estático e produtividade do poço. Locação de poços - Poucas tarefas em hidrogeologia são mais difíceis do que a locação de poços em rochas ígneas e metamórficas. Variações extremas de litologia e estrutura, associadas com zonas pro-dutoras de água localizadas em pontos preferenciais dificultam as investigações geológica e geofísica. O solo e a vegetação muitas vezes mascaram os aflo-ramentos e impedem um mapeamento geológico detalhado. Além disso, pequenas fraturas que produ-zem a maior parte da


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água dos poços em rochas não intemperizadas não são detectadas por métodos geofísicos. Não surpreende, portanto, que em algumas regiões a porcentagem de insucesso na perfuração de poços seja alta mesmo quando as locações são feitas por hidrogeólogos experientes. A perspectiva de uso das técnicas de mapeamento de fraturas na locação de poços no cristalino com os recursos tecnológicos mais modernos, de análise e processamento de imagens, está trazendo para muitos especialistas envolvidos com o problema a esperança de redução dos chamados "índices de insucesso", na produtividade de poços. Mas, por enquanto, isso continua parecendo difícil. A grande incógnita continua sendo a identificação de relações objetivas, entre propriedades geométricas e propriedades hidráulicas do meio fissural, sem o que, provavelmente, o estabelecimento de uma metodologia eficiente de locação de poços, dificilmente será logrado. Isto não significa que se trate de uma metodologia capaz de garantir uma efetiva melhoria dos padrões conhecidos de produtividade (se é que isto é possível) nas regiões de rochas cristalinas, mas tão somente de um processo que justifique ou explique, os resultados obtidos. Estudos recentes (Banks et ai., 1994) parecem indicar que o sucesso de um poço em aquíferos de rochas cristalinas ainda continua sendo, em grande parte, uma questão de chance. Não é sem razão que os estudos de conectividade geométrica de fraturas e de variabilidade dos coeficientes de permeabilidade e porosidade (ex., Guerin & Biliaux, 1993), usam como ferramenta a análise estatística, na busca de relações entre propriedades geométricas e propriedades hidráulicas dos sistemas fissurados. Mas, ainda não foi possível relacionar, em escala mesoscópica, estilos estruturais com permeabilidades. Os valores de permeabilidade no domínio subterrâneo fraturado variam muito de um lugar para outro assumindo um comportamento aleatório.

Exercício Complementar Nº 6 1) Seminário sobre os tópicos abordados no presente capítulo.


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PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO

Introdução Qualquer obra de engenharia civil, por mais simples que seja, só pode ser convenientemente projetada depois de um adequado conhecimento do terreno (subsolo) no local em que vai ser implantada. No caso de obras nas quais os solos ou rochas são utilizados como materiais de construção, como nas barragens, aterros, etc, torna-se também necessário conhecer o subsolo das áreas que servirão de jazidas ou empréstimos para estas obras. O conhecimento adequado das condições do subsolo do local onde deverá ser executado a obra, é fator essencial para que o engenheiro de projeto possa desenvolver alternativas que levem a soluções tecnicamente seguras e economicamente viáveis. O conhecimento das condições do subsolo deve vir de um planejado programa de investigação de forma a prover de dados, tanto o projetista quanto o construtor, no momento que deles necessitarem. Um programa de investigação deve levar em consideração a importância e o tipo da obra, bem como a natureza do subsolo. Assim, a construção de um metro de uma barragem necessita de um conhecimento mais minucioso do subsolo do que aquele necessário a construção de uma residência térrea. Solos que apresentam características peculiares de comportamento, como colapso, alta compressibilidade, elevada sensibilidade, e outras exigem cuidados e técnicas diferentes das utilizadas em solos com comportamento típico. Um programa de investigação deve fornecer várias informações do subsolo, dentre as mais importantes pode-se considerar: • Espessura e dimensões em planta de cada camada para a profundidade de interesse do projeto, além da caracterização de cada camada através de observações locais ou de resultados de laboratório. • Profundidade do topo da camada rochosa ou do material impenetrável ao amostrador. No caso da rocha, o tipo e suas condições geológicas. • Existência de água com a respectiva posição do nível d'água no período da investigação e, se possível, sua variação durante o ano. Se for o caso indicar a existência de pressões artesianas. • As propriedades do solo ou da rocha, tais como, permeabilidade, compressibilidade e resistência ao cisalhamento. Nem sempre os projetos necessitarão de todas estas informações, enquanto que para certos projetos específicos, alguns dados não relacionados acima poderão ser necessários. Tipos de obras e seus problemas específicos Para fins de investigação do subsolo, as obras ou estruturas podem ser divididas em três categorias: • Estruturas para as quais o problema básico é a interação com o solo adjacente. Como exemplo podemos citar os muros de contenção, estacas pranchas, túneis e condutos enterrados. Nestes casos o principal interesse é o conhecimento das características carga-deflexão da superflcie de contato.

Estruturas como aterros rodoviários ou ferroviários, barragens de terra, enrocamento, bases e sub-bases de pavimentos como também maciços suportados pelos muros de arrimo, onde além de se levar em conta a interação solo-estrutura, torna-se necessário conhecer as propriedades dos materiais usados na construção de modo que se possa prever o comportamento da própria estrutura. Estruturas naturais de solo ou rocha, tais como as encostas naturais e os taludes de cortes. Nesses casos é imprescindível o conhecimento das propriedades dos materiais quando submetidos às mais diversas condições. Condições geológicas do local O conhecimento prévio da geologia local é de suma importância em qualquer investigação geotécnica o conhecimento prévio da geologia local. As informações obtidas a partir de mapas geológicos, fotografias aéreas ou de satélites e ainda reconhecimento expedito no campo, poderão indicar em termos gerais, a natureza dos solos, os tipos de rocha, suas propriedades de engenharia mais significativas e as condições do lençol d'água. O estudo da geologia local não é importante apenas para indicar a possibilidade de ocorrências que poderão trazer problemas futuros à obra, devido por exemplo àqueles provocados por horizontes de solos moles, depósitos de talus ou presença de matacões, como também é muito útil na interpretação dos resultados obtidos nas investigações. Características do local As condições fisicas da área a investigar são decisivas na escolha de um programa de investigação. Alguns serviços levados à efeito facilmente em terreno firme tornam-se impossíveis ou extremamente onerosos se previstos para serem realizados com a ocorrência d'água. Objetivos de um programa de investigação As informações básicas necessárias para um programa de investigação do subsolo são: a) Determinação da extensão (ou área em planta), profundidade e espessura de cada horizonte (camada) de solo, além de uma descrição do solo, deve incluir a compacidade se for solo granular e o estado de consistência se o mesmo for coesivo. b) A profundidade da superflcie da rocha e sua classificação, incluindo informações sobre extensão (ou área em planta), profundidade e espessura de cada extrato rochoso, mergulho e direção das camadas, espaçamento de juntas, planos de acamamento, presença de falhas e o estado de alteração e decomposição. c) Informações sobre a ocorrência de água no subsolo: profundidade do lençol freático e suas variações e lençóis artesianos (caso exista). d) Coleta de amostras indeformadas que possibilitem quantificar as propriedades mecânicas do solo com que trata a Engenharia: compressibilidade, permeabilidade e resistência ao cisalhamento. Em se tratando de fundações de estruturas convencionais já está celebrizado que elas devem satisfazer três requisitos básicos:

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• A carga de trabalho deve ser adequadamente menor que a capacidade de suporte do solo, de modo a assegurar à fundação um determinado fator de segurança; • Os recalques total e diferencial devem ser suficientemente pequenos e compatíveis com a estrutura para que a mesma não venha a sofrer danos causados pelos movimentos das fundações. • Os efeitos da estrutura e da sua construção nas obras vizinhas devem ser avaliados e as necessárias medidas de proteção devem ser levadas a efeito. Dependendo da natureza do terreno investigado, muitos casos são resolvidos apenas com as informações referidas na seção 3.1 através das sondagens de reconhecimento que fornecem as correlações entre as indicações sobre a consistência ou compacidade dos solos e suas cargas admissíveis. Visando uma racionalização do projeto e, conseqüentemente da execução da obra é desejável que as condições do subsolo que afetarão a construção sejam também analisadas. Pode-se aqui citar a necessidade de escoramento de escavações e o rebaixamento do lençol d'água subterrâneo. Há ainda que ser considerado que as propriedades químicas do solo e da água do terreno devem ser freqüentemente determinadas para avaliar principalmente o risco de corrosão de obras de concreto (fundações profundas) e de peças metálicas tais como tubulações de ferro. É muito bem conhecido que alguns sais solúveis atacam de várias maneiras as estruturas de engenharia com as quais mantém contato. Os sais em questão são usualmente os sulfatos, principalmente os de sódio, magnésio e cálcio. Os sulfatos de sódio e magnésio são mais solúveis que os sais de cálcio sendo, portanto potencialmente mais perigosos. Dessa forma, determina-se através de ensaio quantitativo a proporção de sulfatos no solo e também da acidez ou alcalinidade (valor de pH) da água do solo ou simplesmente pH do solo. Etapas de investigação Um programa de investigação deverá ser executado em etapas de tal forma que, de posse dos dados obtidos em uma fase a sua interpretação e utilização no projeto possam detectar novas necessidades e assim permitir elaborar um programa para a fase seguinte. Portanto, um programa de investigação poderá abranger as fases de reconhecimento, prospecção e acompanhamento. Embora uma obra nem sempre necessite de todas estas fases de investigação. • Reconhecimento São determinadas as naturezas das formações locais, as características do subsolo para definir as áreas mais adequadas para as construções. Deve prover de informações necessárias ao desenvolvimento dos estudos iniciais da obra e também permitir que seja definida uma programação para a fase seguinte. Esta fase de investigação não será necessária para obras que se localizam em uma área limitada, sendo muito útil em obras que ocupam áreas maiores, como barragens e estradas.

O trabalho é desenvolvido principalmente no escritório com consulta a documentos existentes, tais como, mapas geológicos, aerofotos, trabalhos já executados no local para fins diversos, coleta de dados com moradores da região e qualquer outra fonte que possa melhorar o conhecimento do local. Se necessário, um geólogo ou engenheiro de solos deverá percorrer a região, realizando uma vistoria na região. O conjunto de informações obtidas deve ser suficiente para o planejamento e execução do programa de trabalho para a fase seguinte. • Prospecção A prospecção é a fase da investigação que fornecerá características do subsolo de acordo com as necessidades do projeto ou do estágio em que a obra se encontra. Dessa forma, a prospecção poderá ser subdividida em preliminar, complementar ou localizada. A prospecção preliminar deverá fornecer dados suficientes para permitir a localização das estruturas principais do projeto com a estimativa de seus custos, bem como definir a viabilidade técnica-econômica da obra. A espessura e dimensões em planta das camadas que serão exigidas pela construção, deverão ser estudadas com os detalhes devidos. A possível área de empréstimo deverá ser investigada e o volume determinado para cada uma delas. A retirada de amostras do terreno de fundação das estruturas e das áreas de empréstimo para ensaios de laboratório, será necessária para a determinação das propriedades e comportamento dos solos. Não havendo disponibilidade de mapas geológicos da região, deverão ser realizados trabalhos de mapeamento do local com traçado de seções nas direções principais do projeto. A dimensão do programa nesta fase dependerá da natureza do projeto e do solo e deve ser suficientemente flexível para permitir ajustes que levem ao melhor projeto. A prospecção complementar deverá preencher as lacunas deixadas pelo programa anterior, realizando investigações adicionais. Durante a prospecção preliminar, possivelmente alguns aspectos particulares do subsolo tenham sido despercebidos em alguns pontos. Neste caso haverá a necessidade de se executar uma exploração detalhada nestes locais através da retirada de amostras de grande diâmetro, ensaios in situ e abertura de poços ou túneis. As informações obtidas até esse momento não são suficientes para à preparação do edital de concorrência e na elaboração e especificação de construção. A prospecção localizada deverá ser realizada sempre que uma particular estrutura não pode ser adequadamente projetada ou o comportamento do solo não pode ser adequadamente avaliada com as informações obtidas anteriormente. • Anteprojeto Realizados nos locais indicados na etapa anterior, permitindo a escolha de soluções para as obras e se for o caso o dimensionamento das fundações. • Projeto executivo Tem por finalidade complementar as informações geotécnicas disponíveis, visando a resolução de


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problemas específicos do projeto de execução. Deve ser realizado sempre que surgem problemas não previstos nas etapas anteriores. Dependendo do vulto da obra e de suas peculiaridades, algumas das etapas assinaladas podem ser dispensadas. • Acompanhamento A fase de acompanhamento de uma investigação do subsolo começa durante a construção e continua após o termino da obra com a finalidade de se avaliar as hipóteses do projeto e fazer comparações entre o comportamento previsto e o apresentado pelo solo. Este acompanhamento é realizado através de instrumentos instalados antes e durante a construção para a medida da posição do nível d'água da pressão neutra, tensão total, recalque, deslocamento, vazão e outros itens que possam vir a interessar. Esta parte da mecânica dos solos, que vai desde o desenvolvimento dos instrumentos até a medida dos valores, constitui uma parte muito importante, denominada de instrumentação. Para um maior conhecimento deste assunto sugere-se a leitura, entre outros, dos trabalhos de (Hanna, 1972; Hvorslev, 1949; Lindquist, 1963). Neste último trabalho, o autor descreve com clareza e precisão alguns pontos importantes da instrumentação, tais como, seu valor e suas limitações, classificação e descrição dos instrumentos de medidas baseando-se na experiência da CESP (Cia Energética de São Paulo) e terminando por apresentar sugestões que facilitarão a vida de um iniciante da área. Custo de uma investigação A investigação desejável é aquela que fornece os elementos necessários no prazo previsto e com custo compatível com o valor da informação. Pode-se estimar, empiricamente, o custo das investigações do subsolo entre 0,5% e 1% do custo da construção da obre. A porcentagem mais baixa refere-se aos grandes projetos e projetos sem "condições críticas de execução". A porcentagem mais alta diz respeito aos projetos menores ou com "condições críticas de execução". No entanto, sem um conhecimento prévio do subsolo não é possível nem mesmo escolher o tipo de fundação para uma obra. Na maioria dos casos nem é mesmo conveniente comprar um terreno sem que se tenha idéia da natureza do subsolo e se o mesmo conduz a uma solução econômica para o que se pretende construir. A importância desses estudos é de tal forma evidente que já se comparou o engenheiro que o omitisse com um cirurgião que operasse sem um prévio diagnóstico ou com um advogado que defendesse uma causa sem um prévio entendimento com seu cliente. Assim, pode-se dizer que a importância de uma investigação pode ser medida pelo custo na construção se a investigação não tivesse sido feita. Quando um projetista trabalha com informações insuficientes ou inadequadas tem forçosamente que compensar essa deficiência com um super dimensionamento. Quando um empreiteiro recebe informações incompletas certamente ele aumenta seu orçamento visando "cobrir" possíveis imprevistos, tais como alteração de projeto ou do método construtivo. Assim, conclui-se que o custo de

informações incompletas (inadequadas) é maior que o custo da correta investigação. Riscos nas investigações Quando se trata de uma estrutura de aço ou de concreto, por exemplo, os projetistas podem especificar as características desses materiais e controlar com uma certa facilidade se os materiais fornecidos ou fabricados na obra atendem às especificações. No caso de solo e rochas, torna-se dificil um controle rígido de qualidade. Importantes informações podem estar escondidas pelas camadas superficiais ou ainda por espessas vegetações e ainda há que se considerar que o fabricante não pode ser chamado para dar explicações de uma certa especificação ou garantir um certo padrão de qualidade. Portanto avaliar o subsolo é muito dificil e há uma margem de insegurança muito maior do que quando do estabelecimento das propriedades de qualquer outro material de construção. Haverá, assim, sempre algum risco pelo surgimento de condições desconhecidas; risco este que nunca será totalmente eliminado, mas que deve ser minimizado por um programa de investigação bem planejado, especificado e executado cuidadosamente. Para tanto, impõe-se uma fiscalização rigorosa para garantir que a finalidade das investigações está sendo adequadamente interpretada e cumprida, e que os objetivos estão sendo alcançados. É necessário um acompanhamento a cada passo para que possam ser procedidas eventuais modificações no programa de exploração à medida que as condições do subsolo sejam determinadas. O executante (firma) das sondagens deve manter estreita ligação com os projetistas de modo que as decisões de engenharia possam ser feitas sem que haja descontinuidade na elaboração dos projetos. Por menor que seja o porte do serviço, é extremamente importante que o mesmo seja acompanhado por um técnico conhecedor do assunto. O operador, mesmo que experimentado no uso do equipamento e métodos de perfuração, trabalha de forma mais efetiva quando adequadamente instruído sobre o que ele deve obter. Portanto, é importante a decisão do engenheiro e não se deve esperar do operador sobre quais informações deve dar, que procedimento seguir até o encerramento de uma sondagem. Classificação dos métodos Sendo a prospecção geotécnica um conjunto de operações destinadas a determinar a natureza, disposição, conformação e outras características de um terreno em que se vai realizar uma obra, os seus métodos classificam-se em: indiretos, semidiretos e diretos. Métodos Indiretos São aqueles em que as determinações das propriedades das camadas do subsolo são feitas indiretamente pela medida da resistividade elétrica ou da velocidade de propagação de ondas elásticas


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(ondas sonoras). Os índices medidos mantêm correlações com a natureza geológica dos diversos horizontes, podendo-se ainda determinar suas respectivas profundidades e espessuras e ainda o nível d'água. Incluem-se nessa categoria os métodos geofisicos. Os processos indiretos apresentam a vantagem de serem rápidos e econômicos, principalmente em obras de grande porte ou de grande comprimento linear. Além disso, fornecem informações numa zona mais ampla e não apenas em torno de um furo como na maioria dos processos diretos. Contudo, a interpretação destas informações exige, quase sempre, que se leve a efeito as prospecções diretas. Em geral estes processos detectam singularidades do terreno (presença de grandes blocos de rocha ou cavidades subterrâneas) o que é especialmente importante no estudo preliminar do projeto de grandes obras (aterros, pontes, barragens, etc). O seu emprego pode reduzir a execução de outros ensaios, facilitando, por exemplo, no planejamento e localização de furos de sondagens, conduzindo a uma redução do custo de uma investigação assim como nos estudos principalmente quando se trata de áreas muito extensas (estradas) a serem exploradas. No Brasil as utilizações dos métodos indiretos na prospecção encontram-se em franco desenvolvimento. Toda vez que uma grande área tiver que ser investigada sem necessidade de detalhamento das condições do subsolo, os processos geofisicos são os mais indicados devido a rapidez de execução e baixo custo. Nestes processos não são retiradas amostras nem fornecem indicações quanto aos tipos de solos abrangidos pelos ensaios. São, em geral, satisfatórios quando se pretende determinar a profundidade da camada rochosa ou localizar irregularidades no subsolo criadas por materiais em contacto de características bem diferentes e só poderiam ser detectadas por outros processos de prospecção a um custo muito maior. A existência e localização do nível d'água podem também ser detectada, embora as condições locais possam prejudicar a interpretação dos resultados e levar a valores diferentes dos reais. Entre os processos geofisicos existentes os mais usados na prospecção do subsolo na engenharia civil são o ensaio de resistividade elétrica e o ensaio sísmico. O primeiro mede a resistividade elétrica que um material apresenta à passagem de uma corrente elétrica. As diferenças na resistividade indicam condições diferentes do subsolo, lembrando que, quanto mais densa e menor teor de umidade a camada apresentar mais alto será o valor da resistividade. O ensaio sísmico é baseado no princípio de que a velocidade de propagação de uma onda é maior em um meio mais denso. A sua aplicação a camadas pouco profundas é relativamente recente, mas já era utilizado há muito tempo na exploração de petróleo. A utilização dos processos indiretos na investigação do subsolo requer uma mão de obra qualificada e pessoal de muita experiência na interpretação dos resultados (Acker 111, 1974; Mineiro, 1976).

Métodos Semidiretos São processos que fornecem informações sobre as características do terreno sem contudo possibilitarem a coleta de amostras. Os valores obtidos através de correlações indiretas possibilitam obter informações sobre a natureza dos solos. Os métodos ou processos semidiretos foram desenvolvidos por causa de dificuldade na execução de amostragem em alguns tipos de solos, como areias puras ou submersas, e argilas sensíveis de consistência muito mole. Assim, os processos semidiretos, que são ensaios executados in situ, têm a vantagem teórica de minimizarem as perturbações causadas pela variação do estado de tensões e distorções inevitáveis provocadas durante o processo de amostragem além de evitar choques e vibrações decorrentes do transporte e subseqüente manuseio das amostras. Além disso, o efeito da configuração geológica do terreno está presente nos ensaios in situ de modo que eles permitem uma medida mais realística das propriedades fisicas de uma formação. Métodos Diretos Consistem em qualquer conjunto de operações destinadas a observar diretamente o solo e ainda obter amostras ao longo de uma perfuração. Os principais métodos diretos são: Os métodos diretos permitem o reconhecimento do solo prospectado, através de amostras obtidas de "furos" executados no terreno. As amostras deformadas fornecem subsídios para um exame visual táctil das camadas e sobre elas podem-se executar ensaios de caracterização (teor de umidade, limites de consistência, massa específica e granulometria). Permitem também a coleta de amostras indeformadas para se obter informações seguras sobre o teor de umidade, resistência ao cisalhamento e compressibilidade dos solos. Através dos métodos diretos pode-se obter a delimitação entre as camadas do subsolo, a posição do nível do lençol freático e informações sobre a consistência das argilas e compacidade das areias. Conclui-se então que as principais características esperadas de um programa de prospecção são alcançadas com a utilização destes métodos. Manuais • Poços e Trincheiras Aberturas verticais e horizontalizadas realizadas com equipamentos de escavação. • Trados manuais Procedimentos simples, rápido e econômico. Mecânicos Sondagens à percussão com circulação d'água; Sondagens especiais com extração de amostras indeformadas; Sondagens rotativas; Sondagens mistas


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Figura 7.1 – Tipos de trado • Sondagens à percussão com circulação d'água Também conhecido por sondagem de simples reconhecimento é um dos ensaios in situ mais utilizado em todo o mundo na investigação do subsolo, permitindo tanto a retirada de amostras, quanto a medida da resistência à penetração dinâmica do solo. A sua execução esta normalizada pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (NBR-6464/60) e as recomendações constantes, tanto para equipamento quanto para procedimento, devem ser, rigorosamente, seguidas para a obtenção de resultados comparáveis com ensaios realizados em outros lugares. A história da sondagem de simples reconhecimento, começa em 1902, com uma proposta de Cow para um processo de amostragem, utilizando um amostrador de parede grossa com diâmetro de 25,4 mm e comprimento cravado variando entre 300 e 450 mm em substituição a amostragem por circulação de água. O amostrador era cravado no solo, usando-se um martelo de massa aproximada de 50 kg. Em 1927, Hart e Fletcher introduziram um amostrador, com diâmetro externo e interno de 51 e 35 mm, respectivamente, constituído por três partes, engate, corpo e sapata, tendo como principal modificação o fato do corpo ser bipartido, possibilitando uma colheita mais fácil da amostra retirada. Este amostrador, por razões diversas ficou conhecido como amostrador Raymond ou Terzaghi-Peck sendo atualmente, o único que deve ser usado no ensaio de penetração realizado durante a execução de uma sondagem de simples reconhecimento. Em 1930, Mohr introduziu a técnica da contagem dos números de golpes necessários para a cravação de uma parte do amostrador no solo por meio de uma energia gerada pela queda livre de um martelo de massa e altura de queda padronizadas, criando-se assim, uma medida da resistência a penetração dinâmica do solo convencionando-se chamar a este ensaio e ao número de golpes resultante de SPT (Standard Penetration Test). A sondagem de simples reconhecimento foi introduzida no Brasil em 1939, através da Seção de Solos e Fundações do Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo (IPT), que em face das

dificuldades encontradas em conseguir tubos com as dimensões do amostrador Raymond, desenvolveu seu próprio amostrador, utilizando-o até a década de 70. Com a tendência internacional de normalização do equipamento e procedimento de ensaio este equipamento foi deixado de ser usado. Vale a pena ressaltar a necessidade de se seguir o procedimento normalizado, pois a técnica operacional e o equipamento utilizado influem decididamente na ordem de grandeza dos índices de resistência a penetração medidos (Teixeira, 1974). A execução de uma sondagem é um processo repetitivo das três primeiras fases, para cada metro de solo sondado. Assim, em cada metro faz-se inicialmente a abertura do furo de um comprimento igual a 55 cm, deixando-se os restantes 45 cm de solo para a realização do ensaio de penetração e amostragem. A abertura do furo é iniciada com um trado cavadeira com 100 mm de diâmetro até completar o primeiro metro, quando deverá ser colocado o primeiro segmento do tubo de revestimento dotado de sapata cortante em sua ponta para facilitar a cravação de outros segmentos. A partir do segundo metro e até se atingir o nível d'água a abertura devera ser feita com um trado helicoidal. Abaixo do nível d'água a abertura será feita com o processo de circulação de água, com o mesmo equipamento usado para amostragem. A lama, formada com partículas desagregadas do solo devido a injeção de água sob pressão e percussão e rotação do trépano, retornará a superficie pelo anel formado pelo tubo de revestimento e hastes de perfuração, sendo depositada em reservatório próprio; nesta fase o mestre-sondador deverá recolher as amostras da lama, na bica e identificando o solo para detectar possível mudança de camada. Quando a cota de ensaio for atingida, suspende-se o conjunto de hastes de uma altura de 20 cm e deixa-se circular água até que, na bica, não se perceba a existência de partículas. O furo esta, então, preparado para a realização do ensaio de penetração. As fases de ensaio e de amostragem são realizadas simultaneamente e se utilizam os tripés, amostrador Raymond e de um martelo de massa igual a 65 kg que tem como particularidades, um coxim de madeira dura e uma haste que servirá de guia durante a queda. Após a colocação do amostrador, em uma extremidade de um segmento de haste, deverá ser descido com cuidado para evitar batidas nas paredes e apoiado, suavemente, no fundo do furo. A seguir, deve-se fixar a cabeça de bater no topo das hastes e apoiar o martelo sobre esta peça, anotando-se uma eventual penetração das hastes no solo. A partir de um ponto fixo qualquer, marca-se sobre as hastes três segmentos de 15 cm cada. O martelo é, então elevado manualmente a uma altura de 75 cm a partir do topo da cabeça de bater e deixado-o cair em queda livre, como mostrado na Figura 12. Esta operação deverá se repetir até o amostrador tenha sido penetrado 45 cm no solo; durante a penetração deve ser contado o número de golpes necessários á cravação de cada 15 cm. O resultado do ensaio de penetração será expresso pelo número de golpes necessários a cravação dos


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30 cm finais, sendo este número conhecido por SPT (Standard Venetration Test). Deve-se tomar o cuidado para que o revestimento esteja no mínimo

50 cm acima do fundo do furo antes do início do ensaio.

A coleta da amostra será feita após a retirada e abertura do amostrador, com solo sendo identificado no local e amostras enviadas ao laboratório, onde permanecem guardadas por algum tempo, para esclarecimentos de alguma dúvida que porventura venha a ocorrer. Como o diâmetro do amostrador é menor do que o diâmetro interno do tubo de revestimento deve ser feito um alargamento do furo naquela região logo após a amostragem para em seguida, voltar-se a fase de abertura do metro abaixo. Durante a fase de abertura a trado, o mestre-sondador deverá ficar atento no aumento no teor de umidade do solo, indicativo da proximidade do lençol freático, devendo paralisar o serviço e fazer medidas de subida de água no furo utilizando-se de processos simples. Sempre que houver paralisação no serviço, antes do reinício é conveniente uma verificação do nível. A identificação será feita com testes visuais e tácteis procurando definir características granulométricas, de plasticidade, presença acentuada de mica, origem orgânica ou marinha, se o solo e residual e cores predominantes e o nome dado ao solo não deverá conter mais do que duas

frações conforme recomendado pela Norma. Com o valor do SPT obtido em cada metro, os solos são classificados quanto a compacidade dos solos grossos ou consistência dos solos finos, conforme mostrado abaixo. Tabela 7.1 – Designação da compacidade dos solos

SOLO SPT DESIGNAÇÃO < 4 Fofa 5-8 Pouco compacta 9-18 Medianamente compacta 19-40 Compacta

Areia e silte arenoso

> 40 Muito Compacta < 2 Muito mole 3-5 Mole

6-10 Média 11-19 Rija

Argila e silte argiloso

> 19 Dura


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Os resultados de uma sondagem deverão ser apresentados em forma de relatório e anexos. O relatório fornecerá dados gerais sobre o local e o tipo de obra, descrição sumária sobre equipamentos e outras julgadas pertinentes. Uma planta de localização dos furos e da referência de nível (RN) adotada, bem como os perfis individuais de cada furo serão apresentados em anexo. O número e distribuição de sondagens em planta dependerão do tipo de obra e da fase em que se encontra a investigação do subsolo. Quando a estrutura tem sua localização bem definida dentro do terreno, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (NB-12/76), sugere o número mínimo de sondagens a serem realizadas em função da área construída. Tabela 7.2 – Nº mínimo de sondagens por área

ÁREA CONSTRUÍDA(m2) Nº MINIMO DE FUROS

200 2

200-400 3

400-600 3

600-800 4

800-1000 5

1000-1200 6

1200-1600 7

1600 -2000 8

2000 -2400 9

> 2400 A critério Quando as estruturas não estiverem ainda localizadas, o número de sondagens deve ser fixado de modo que a máxima distancia entre furos seja de 100 m cobrindo uniformemente toda a área. Quanto a profundidade, a sondagem deve ser conduzida até o impenetrável ao amostrador ou até a cota mais baixa da isobárica igual a 0,10 e estimada pelo engenheiro projetista da fundação. • Sondagem Rotativa Constituem um dos mais importantes e eficazes meios para a exploração de subsuperficie. Essas sondagens permitem a extração de amostras das rochas, de grandes profundidades. Certos tipos de sondagens rotativas não permitem a extração de testemunho. As hastes são giradas e pressionadas contra o fundo do furo sem o barrilete. Nas sondagens rotativas, além da determinação dos tipos de rochas e de seus contatos e dos elementos estruturais presentes (xistosidade, falhas, fraturas, dobras, etc.), é importante a determinação do estado da rocha, Lê., do seu grau de fraturamento e de alteração ou decomposição. O grau de fraturamento de uma rocha é representado pelo número de fraturas por metro linear em sondagens ou mesmo em paredes de escavação ao longo de uma dada direção. Entende-se por fratura qualquer descontinuidade que, num

maciço rochoso, separe blocos, com distribuição espacial caótica. As superfícies formadas pela fratura apresentam-se, via de regra, rugosa e irregular. Por diáclase, uma descontinuidade com distribuição espacial regular. As superficies formadas pela diáclase são relativamente planas. A tabela sugerida pela ABGE mostra os diferentes graus de fraturamento: Tabela 7.3 – Condição da rocha em função do nº fraturas

ROCHA N° DE FRATURAS (m) Ocasionamente fraturada 1

Pouco fraturada 1-5 Medianamente fraturada 6-10

Muito fraturada 11-20 Extremamente fraturada 20

Em fragmentos pedaços de diversos O grau de decomposição ou alteração das rochas é dado de forma ainda subjetiva e empírica, segundo a seguinte relação:

Tabela 7.4 – Caracterização da sanidade da rocha

GRAU DE ALTERAÇÃO ESTADO DA ROCHA

Sã Não são percebidos sequer sinais de alteração do material.

Pouco alterada 0 material mostra manchas" de alteração

Medianamente alterada

As "faixas" de alteração se igualam às de material são.

Muito alterado 0 material toma aspecto pulvurulento ou friável,

fragmentandose entre os dedos Decomposta Homogeneamente decomposta

Qualidade do maciço rochoso (RQD) Relaciona a qualidade da rocha com a percentagem da recuperação, expressa em percentagem. Recuperação = 129 / 150 = 86% RQD = 86 / 150 = 57% Tabela 7.5 – Caracterização da rocha pelos valores do RQD

RQD % QUALIDADE DO MACIÇO ROCHOSO 0 - 25 Muito fraco 26 - 50 Fraco 51 - 75 Regular 76 - 90 Bom 90 - 100 Excelente

Sondagem Mista Entende-se por sondagem mista aquela que é executada à percussão em todos os tipos de terrenos penetráveis por esse processo, e executada por meio de sonda rotativa nos materiais impenetráveis à percussão.


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Os dois métodos são alternados, de acordo com a natureza das camadas, até ser atingido o limite da sondagem necessário do estudo em questão. Recomenda-se sua execução em terrenos com a presença de blocos de rocha, matacões, lascas etc., sobrejascentes a camadas de solo.

O conhecimento prévio das condições geológicas do local, poderá recomendar desde o início a provisão de um equipamento de sondagem mista, propiciando a execução do reconhecimento em menor prazo e com menor custo.


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Geologia e Mineração em Santa Catarina

Introdução A diversidade encontrada no solo catarinense é decorrente de dois fatores fundamentais - o litológico e o relevo. Associa-se a isto a conjugação do fator climático. Em termos litológicos, há um grande contraste no Estado. Na sua porção leste ocorre uma associação de tipos litológicos, composta predominantemente por rochas plutônicas félsicas, especialmente granitóides e em menores proporções por rochas metamórficas. Na porção oeste ocorre o oposto,com a predominância de um único tipo litológico de natureza vulcânica, máfica. o basalto da Formação Serra Geral. Intermediário a estas duas grandes áreas de exposição ocorrem as rochas sedimentares. As rochas granitóides propiciam a formação de solos argilosos e areno-argilosos, dependentes do relevo. O solo é comumente permeável. Na porção abrangida pelas rochas sedimentares, os solos formados vão desde argilosos até arenosos, exibindo grande variação no grau de permeabilidade. Já os solos derivados da rocha basáltica são argilosos e de baixa permeabilidade. Santa Catarina possui uma compartimentaçao geomorfológica bem definida, que é dada pelos três ambientes caracterizados a seguir: planícies costeiras, serras litorâneas e o planalto ocidental As planícies costeiras são representadas pelas áreas litorâneas situadas até a cota de 100 metros. A unidade está representada tanto no litoral sul como no norte, sendo que neste último ocorrem elevações que quebram a monotonia das planícies. As serras litorâneas, compreendidas entre as planícies costeiras e o planalto, possuem altitudes que variam de 200 a 800 metros, com predominância do relevo fortemente ondulado a montanhoso. O planalto ocidental é a região mais extensa do Estado, subdividindo-se em Planalto de Canoinhas, de Lages e Zona Basáltica. O relevo constitui um fator determinante na formação dos solos. Em terrenos de acentuada declividade há um forte intemperismo físico, formando então solos imaturos, pouco espessos e de baixa fertilidade. Em terrenos de baixa declividade o intemperismo físico é menos acentuado, havendo uma maior atuaçao de .agentes químicos através de maior percolação e interação da água no substrato-regolito formando solos mais espessos e férteis. Nas planícies onde os solos são formados geralmente por depósitos sedimentares, estes são geralmente espessos, muito férteis, comumente argilosos e possuem um teor de umidade muito alto. Geologia Regional Considerando-se as principais características geológicas do Estado de Santa Catarina, a grosso modo, quatro grandes áreas podem ser individualizadas, apresentando grupos litológicos e ocorrências minerais distintas.

Os sedimentos recentes, envolvendo arenitos, ruditos e argilitos das bacias fluviais e depósitos marinhos, atualmente sendo explotados com a finalidade de obtenção de materiais para o uso na construção civil (cascalhos e areia), concheiros naturais e as argilas para fins cerâmicos. Os litótipos da Bacia do Paraná, que inclui a sua "Cobertura Basáltica" (Formação Serra Geral) com destaque para as ocorrências de ametista, calcedônia e mineralizações restritas de cobre no extremo oeste e as espessas seqüências de arenitos, siltitos e argilitos,das formações sedimentares desta bacia com destaque para as que contém jazidas de carvão, localizadas principalmente no Sul do Estado, os calcários e as argilas. Intrusionando tais seqüências, bem como as rochas do embasamento, ocorrem associações alcalinas que detém jazimentos de fosfato e bauxita. O Embasamento Cristalino, ao qual as rochas anteriormente relacionadas sobrepõem-se, é formado por uma gama muito variada de rochas envolvendo principalmente associações graníticas reunidas em diferentes suítes, rochas metamórficas, desde fácies xistos verde até granulito e em padrão geotectônico complexo além de seqüências vulcano-sedimentares anquimetamorfizadas. Dentre as mineralizaçoes destacam-se as de fluorita, calcário, mármore, granito industrial, feldspatos, argilas, caulim e ferro. Escudo Catarinense As unidades litoestratigráficas do Escudo Catarinense, são abaixo descritas sinteticamente: Complexo Granulltico de Santa Catarina Compõe uma associação petrográfica diversificada formada por gnaisses hiperstênicos, quartzo-feldspáticos, variando de leuco a melanocráticos e com estrutura foliada, bandados e associados ainda a feições "migmatiticas". Em menor escala encontra-se ultramafitos, encaixados concordantemente nos litótipos supracitados. Ocorrem em menor proporção quartzitos, formações ferriferas bandadas, rochas calco-silicatadas, kinzigitos, anortositos, metaultramafitos e hornblenda-piroxenitos. Complexo Tabuleiro É composto por associações granito-gnáissicas e de migmatitos de injeção de médio grau metamórfico, polideformados, cujos principais domínios apresentam forte foliação de alto ângulo em zonas de transcorrência. É constituído pelos: Núcleos Migmatíticos de Injeção Polifásica de Itapema São representados por granitóides neossômicos, foliados, de composição tonalítica, com assimilações de paleossoma anfibolitico regional e com remanescentes preservados da seqüência vulcano-sedimentar de baixo grau do Complexo Metamórfico Brusque.

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Núcleos Migmatiticos de Injeção Polifásica de São Francisco do Sul Granito-gnáissicos diversos, não diferenciados, associados a remanescentes de xistos supracrustais. Faixa Granito-Gnéissica Santa Rosa de Lima-Tijucas São granito-gnássicos de composição diversa incluindo termos tonalíticos a granitos "strictu sensu", eventualmente exibindo remanescentes xenollticos de natureza anfibolítica apresentando características de injeção polifásica, com as variedades mais félsicas intrusionadas nas variedades mais tonalíticas. Apresenta estrutura planar fortemente orientada, caracterizada por foliação milonítica, em geral de alto ângulo e com forte estiramento mineral, além do desenvolvimento de sombra de pressão e texturas facoidais, devido aos fenômenos de cizalhamento dúctil. Faixa Granito-Gnáissica de Porto Belo Granitóides foliados com estruturas primárias localmente preservadas, ricos em enclaves tectônicos concordantes, de supracrustais de baixo grau do Complexo Metamórfico Brusque. Faixa Granito-Gnáissica de Garopaba Granitóide marcadamente porfiróide, de granulação grosseira, textura "augen" e estrutura planar com foliação milonítica de alto ângulo. Faixa Granito-Gnássica Itajai-Faxinal Granitóides foliados, filonitizados, interdigitados por transposição com xistos supracrustais do cinturão de baixo grau, exibindo frequentemente fácies grosseiras, "augen" ou filoníticas. Complexo Metamórfico Brusque Compreende duas seqüências distintas: Sequência Terrigena Predominantemente epiclástica, composta por micaxistos granada-micaxistos, metacalcários, mármores, metarenitos, metavulcânicas ácidas, filonitos de origem diversa, gradacionando em todos os níveis para a seqüência vulcano-sedimentar. Seqüência Metavulcano-Sedimentar É composta predominantemente por sedimentos pelltiçios (micaxistos), subordinadamente por sedimentos elásticos (metarenitos, quartzitos, metagrauvacas), químicos (metacalcários dolomíticos, metacherts e formações ferríferas bandadas-BIFs), vulcanismos sinsedimentar restrito, com emissões de composição complexa: ácida básica e ultrabásica e freqüentes intercalações de xistos grafitosos tufos ácidos e básicos e dobramentos polifásicos isoclinais fechados. Grupo Itajai O Grupo Itajaí constitui uma associação anquimetamórfiça, exposta nas Bacias de Queçaba, Itajai, Corupá e Campo Alegre.

Formação Gaspar Sequência epiclástica-conglomerática, onde arenitos litofeldspáticos grosseiros, imaturos textural e composicionaImente e de coloração bordo, intercalam-se às espessas lentes rudáceas, através de gradações granulométricas. Tais lentes grosseiras recebem a denominação de "Conglomerado Baú". Associados ao topo da seqüência ocorrem sedimentos vulcano-cIásticos. Toda a seqüência representa uma deposição do tipo fluvial em ambiente continental, fortemente oxidante e de acentuada energia de relevo, sendo considerado "red beds". Formação Campo Alegre É constituída por quatro seqüências gradacionais entre si, caracterizadas por intensa atividade vulcânica associada aos depósitos tipicamente turbiditicos e em condições mais estáveis (em relação à formação anterior). A sedimentação ocorreu em ambiente redutor, lacustre, encontrando-se anquimetamorfizada. Sequência Vulcânica Inferior É composta predominantemente por rochas efusivas básicas e intermediárias como basaltos e andesitos. Em menor volume ocorrem vulcanitos ácidos (dacitos e riodacitos) e mais raramente lentes de siltitos e conglomerados. Sequência Sedimentar Intermediária É composta por um espesso pacote de siltitos de caráter rítmico ou turbiditico (na base da seqüência). Associados ocorrem tufos e tufitos que aumentam em volume em direção ao topo da seqüência, com estruturas "pillow", maciços, acamadamento grosseiro, brechóide e fluidal entre outras . Na bacia do Itajaí é a única subunidade presente, composta por espessas seqüências turbidíticas, correlacionadas também a Formação Queçaba. Sequência Vulcânica Superior É composta por vulcanitos e piroclásticas de composição ácida, associada a raros derrames de vulcanitos intermediários e básicos além de sedimentos epiclásticos pelítico-arenosos. Sequência Sedimentar Superior É uma seqüência de rochas pirocIaásticas e epi-vulcanoclásticas, apresentando na parte basal tufos finos a médios e participação de material epiclàstico. Na parte superior ocorrem siltitos epiclásticos com passagens para tufos e tufitos. Suites Intrusivas Graníticas Sulte Intrusiva Valsungana É um amplo batólito granítico, calcoalcalino, com coloração cinza, raramente rosado, mesocrático, porfirítico e com abundantes fenocristais hipidiomórficos de microclínio, eventualmente granodioritica à tonalltica, raramente foliada, com abundantes cristais de biotita. É cortado por faixas miloniticas, com formação de milonito-gnaisse. São comuns as ocorrências de enclaves de xisto, quartzitos e gnaisses, alguns com dimensões de até 15 metros de afloramento.


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Suíte Intrusiva Guabiruba Normalmente formam pequenos "stoks" graníticos alcalinos, intrusivos principalmente em xistos do Complexo Metamórfico Brusque. Rocha predominantemente granítica (ortoclásio granito) variando localmente à quartzo monzonítica, de cor cinza à rosa, com uma granulometria fina à média, porfiritica, muito homogênea. Encontram-se disseminações de wolframita, cassiterita e muscovita primária. São encontradas variedades hiper-solvus além de apresentarem, tais rochas, foliação milonitica superimpôsta. Suíte Intrusiva Pedras Grandes Formam um conjunto de rochas graníticas não deformadas, homogêneas, quimicamente variando de termos alcalinos a subalcalinos. ComposicionaImente são granitos a granodioritos, localmente quartzomonzonitos e quartzodioritos, com cores rosadas a cinza além de pontuações pretas (biotitas e mais raramente hornblendas), leucocráticas e mesocráticas eventualmente. Apresentam diversas fácies composicionais e texturais, inclusive algumas rapakiviticas, granulaçoes finas, grosseiras e porfiríticas. Ocorre ainda grande quantidade de enclaves e xenólitos formados por rochas básicas, biotita-xistos, metarenitos e quartzitos. Aiteraçoes tardi-magmáticas incluindo enriquecimento em cassiterita e fluorita, são observados. Suíte Intrusiva Subida É constituída de corpos circunscritos, intrusivos, isótropos a homogêneos, variando desde pequenos "stocks" até batólitos. Caracterizam-se por seu quimismo alcalino a peralcalino. O batólito granítico de Agudos varia de termos graníticos a granodioriticos, equigranutar, eventualmente porfiróide, isótropo de granulação média com coloração predominantemente róseo. Quimicamente distingue-se como caIco-aIcalino, sendo notados ainda disseminações de fluorita. O granitóide Morro Redondo caracteriza-se por sua textura equigranular, coloração clara, em tons de cinza, granulação média, leucocrático peralcalino, com variações laterais para sienitos alcalinos. O granitóide Corupá varia de tons de pardo-avermelhado até cinza, com granulação média a grosseira normalmente equigranular, ocasionalmente porfiróide. Apresenta-se quimicamente peralcalino. O granitóide Serra Rita está grosseiramente orientado no sentido E-W, associando-se lateralmente a vulcânicas ácidas (traquitos e riolitos) na forma de diques e derrames. Tanto o granitóide como as vulcânicas ácidas apresentam composições químicas similares. Os maciços graníticos Dona Francisca e Pirai, petrograficamente são alasquiticos, equigranulares, com granulação fina a média e colorações avermelhadas, quimicamente alcalinos. Bacia do Paraná A seqüência estratigráfica da Bacia do Paraná aqui desenvolvida segue os parâmetros básicos definidos por SCHNEIDER et alii (1974).

Supergrupo Tubarão Grupo Itararé Compreende uma seqüência sedimentar de idade Permo-Carbonifera, cujos depósitos refletem influências glaciais em seus diferentes ambientes deposicionais. Formação Campo do Tenente A litologia característica da formação são argilitos castanho-avermelhados, apresentando laminação plano-paralela, secundariamente ritmitos e diamictitos com matriz arenosa. Restritamente ocorrem na parte basal da unidade arenitos amarelados, finos a médios, mal selecionados, com estratificação plano-paralela e cruzada acanalada e estrias glaciais. A porção essencialmente argilosa, atribui-se origem lacustre em ambiente altamente oxidante. O conteúdo fossilífero permite situá-la no Carbonífero Superior. Formação Mafra Esta formação é constituída por arenitos amarelos e vermelhos, com granulometria variável, abrangendodesde arenitos finos, bem selecionados, com laminação ondulada e estratificação plano-paralelo em espessos bancos, até arenitos médios a grosseiros com estratificação cruzada acanalada e estrutura de corte e preenchimento. Associados observam-se diamictitos, conglomerados, ritmitos, argilitos e argilitos várvicos. Os ambientes deposicionais são marinho e continental, sendo a parte basal da formação típica de condições fluviais. As porções médias e superior caracterizam o ambiente marinho. As associações com diamictitos sugerem influências glaciais. Em base aos dados palinológicos atribui-se idade Permiano inferior para esta formação. Formação Rio do Sul Constitui-se de argilitos, folhelhos várvicos, ritmitos, arenitos finos e diamictitos. Os sedimentos argilosos apresentam estruturas "cone-in-cone \ laminação plano-paralela e rítmica. As camadas síltico-arenosas mostram estruturas de escorregamento, acamadamento gradacional, laminação convoluta plano-paralela e cruzada. Os intervalos arenosos apresentam laminação cruzada, estruturas de escorregamento e estratificação irregular. Nos diamictitos ocorrem estratificação irregular, estruturas de convolução e escorregamento. Marcas de ondas e Laminação "flaser" são abundantes no topo da formação. Dados palinológicos situam a deposição dos sedimentos no Permiano Médio. Grupo Guatá Formação Rio Bonito A Formação Rio Bonito é subdividida em três intervalos: Seção Inferior (Membro Triunfo) - que se constitui de seqüências de arenitos esbranquiçados finos a médios, localmente grosseiros, regularmente selecionados e com grãos subarredondados. Arenitos muitos finos, argilosos, folhelhos


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carbonosos, leitos de carvão e conglomerados ocorrem subordinadamente. Seção Média (Membro Paraguaçú) - que é composto por uma seqüência de siltitos e folhelhos cinza, intercalados com camadas de arenitos finos e leitos de rochas carbonáticas. A laminação paralelaa é dominante nos siltitos e fohelhos. Nos corpos arenosos predominam a laminação ondulada e cruzada e nas rochas carbonáticas. A sedimentação ocorreu em ambiente marinho transgressivo. Seção Superior (Membro Siderópolis) – este membro consiste de camadas de arenitos finos, cinza escuros,intercalados com leitos de argilitos e folhelhos carbonosos e com desenvolvimento local de lentes de carvão. Laminação plano-paraleIa e ondulada, associada por vezes com estratificação cruzada de pequeno porte, predominam neste intervalo litoestratigráfico. Estes sedimentos acumularam-se em ambiente marinho litorâneo, apresentando fácies carbonosos originários de lagunas e mangues costeiros, sendo posteriormente recobertos por areias finas Litorâneas. A idade de deposição dos sedimentos da Formação Rio Bonito,determinada através de dados palinológicos, é considerada Permiano Médio a Superior. Formação Palermo A Formação consiste de siltitos e siltitos arenosos de cores cinza e por a alteração, amareIo esverdeados. Encontram-se intensamente bioturbados, com raras estruturas preservadas como laminações cruzadas de pequeno porte. As características sedimentares e litológicas da Formação Palermo indicam deposição em ambiente marinho transgressivo de águas rasas, abaixo dos níveis de ação das ondas. Dados palinológicos indicam idade Permiana Média a Superior. Grupo Passa Dois Formação Irati A base da seqüência consiste de argilitos, folhelhos cinza escuros e cinza brancos e siltitos cinzas, sendo a laminação paralela a única estrutura sedimentar observada. Formam típicos depósitos de ambientes marinho de águas calmas. A porção superior é formada por folhelhos cinza-escuros, pretos pirobetuminosos associados a calcários, alternados ritmicamente. Nos Leitos carbonáticos, ocorrem localmente marcas ondulares, laminação cruzada e convoluta, oólitos e brechas intraformacionais. Os fósseis característicos desta porção são o "Mesosauros Brasiliensis" e o "Stereosternum Tumidum", ambos répteis. Além destes encontram-se restos de peixes, vegetais e crustáceos. Dados palinológicos situam a deposição dos sedimentos no Permiano Superior. Formação Serra Alta Caracteriza uma seqüência de argilitos, folhelhos e siltitos cinza-escuros a pretos, associados a lentes e concreções calcíferas. Associada a estes sedimentos observa-se apenas laminação. Caracterizam um ambiente marinho de águas calmas, depositados abaixo do nível de ação das ondas. O conteúdo

fossilífero é representado por restos de peixes, pelecipodos, conchostráceos e palinomorfos. Dados pálinológicos indicam idade Permiano Superior para a unidade. Formação Teresina É composta por sedimentos arenosos, silto-arenosos e camadas siIto-argilosas onde as primeiras apresentam estratificação cruzada de pequeno porte, laminação cruzada e ondulada e os sedimentos mais finos apresentam laminação paralela, ondulada e "flaser". São encontrados ainda oólitos e estruturas estromatolíticas em alguns bancos carbonáticos. Estas litologias caracterizam o ambiente de águas rasas, transacionando para depósitos de planície de marés (Formação Rio do Rastro). A deposição é considerada de idade Permiano Superior. Formação Rio do Rastro É representada na base por siltitos argilosos e arenitos finos que variam de colorações entre tons esverdeados, arrocheados e avermelhados, com restrita ocorrência de bancos calcíferos, às vezes oólitos e abundantes fragmentos de conchas. Resultam de avanços progradacionais de clástico de planícies sobre os depósitos de planície de maré da Formação Teresina. Esta sedimentação indica provavelmente ambiente continental fluvial em condições climáticas altamente oxidantes. O conteúdo fossilífero indica idade Permiano Superior para a unidade. Grupo São Bento Formação Botucatu É formada na porção inferior por arenitos argilosos e mal selecionados, gradando para arenitos avermelhados finos e médios notadamente bimodais, friáveis com grãos foscos e geralmente bem arredondados. Apresentam estruturas do tipo estratificação cruzada tangencial em grandes cunhas e com estratificação plano-paralela e cruzada acanalada. As características litológicas sedimentares indicam uma seqüência de deposição eólica em ambiente desértico com contribuição, na parte basal, de sedimentação fluvial. Na unidade não foram encontrados restos de fósseis e por correlações estratigráfiças tal seqüência é considerada de idade Juro-Cretácea. Formação Serra Geral É constituída por uma seqüência de derrames de lavas toleíticas basálticas, dominantes na porção basal desta unidade, que evoluem desenvolvendo uma atividade final vulcânica de composição dacítica a riolítica, ocorrendo ainda subordinadamente eventos subvuIcânicos na forma de "sills" e "diques". Entre os derrames ocorrem intercalações de lentes e camadas arenosas, semelhantes à Formação Botucatu. As rochas basálticas, representadas por basaltos e andesina-basaltos, mostram colorações variando de cinza média a escura, maciças ou amigdaloidais (estas nos topos do derrame), afaniticas finas e raramente porfiróides. As efusivas ácidas distinguem-se em porfiríticas e félsicas. A


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formação é o resultado de intenso vulcanismo de fissura, em condições desérticas (sedimentação da Formação Botucatu). Dados radiométricos indicam que a idade principal do vulcanismo situa-se no Cretáceo Inferior. Complexos Alcalinos Corpo Alcalino de Anitápolis Segundo Vergara, Hartman et al, 1960, este corpo corresponde a uma depressão vulcânica constituída por rochas alcalinas sieníticas ocupando as porções laterais no maciço e rochas basálticas alcalinas e utrabásicas alcalinas no núcleo do mesmo, estando parcialmente encobertas por depósito de talus (Conglomerado Pinheiros) e aluviões. Compreendem leuco-sienitos, sienitos a aegerina, e urtitos e além de apatita-piroxenito a nefelina, piroxenitos a flogopita e aegerina-piroxenitos a apatita. Associados ocorrem faixas de carbonatitos, observando-se também concentrações de magnetita. Tanto as unidades alcalinas como os sedimentos são portadores de mineralizações fosfatadas, disseminadas ou na forma de filões e filonetes, ou ainda na matriz do talus e aluviões. Tais mineralizações ocorrem basicamente na forma de apatita. Corpo Alcalino de Lages Compreende um expressivo número de corpos intrusivos, em sedimentos gondwânicos. Petrograficamente são representados principalmente por nefelina sienitos e fonolitos além de rochas ultrabásicas alcalinas a exemplo de nefelinitos e melilititos. Ocorrem ainda intrusões de carbonatitos e brechas vulcânicas sendo que algumas caracterizam-se como kimberlíticas (SCHEIBE, 1966). A alteração das rochas alcalinas e diabásicas associadas dão origem ao manto de bauxita. Corpo Alcalino de Quarenta Forma uma pequena chaminé de rocha alcalina, intrusionada em rochas do Complexo Metamórfico Brusque. São possuidoras de mineralizações toríferas e uraníferas. Depósitos Cenozóicos Formação Iquerim Consiste essencialmente de depósitos rudáceos, de composição heterogênea formado principalmente de alterações de gnaisses, granitos e diabásios. material detrítico é extremamente grosseiro com texturas angular e subangular em matriz areno-siltico-argilosa. Quanto a sua idade, admite-se como sendo provavelmente Plestocênica. Depósitos Marinhos São predominantemente de Idade Holocênica e caracterizados por sedimentos arenosos finos bem classificados, associado com concentrações deminerais pesados e fragmentos de conchas, típico de ambiente praial. Encontram-se também siltes, argilas e areias muito finas associadas a material orgânico, típico de

manguezais. Podem estar associados a concheiros naturais. Depósitos Continentais São representados por aluviões atuais e subatuais. Os primeiros correspondem aos sedimentos de planícies fluviais, com sedimentação detrítica representada pela fração arenosa e contribuições de argilas e cascalhos. Os aluviões subatuais formam normalmente pequenos terraços compostos por sedimentos areno-argilosos associados a depósitos rudáceos. Mineração em Santa Catarina Aspectos Gerais Muitas obras de engenharia, principalmente aquelas ditas especiais como barragens, túneis, portos, canais, estradas, etc. estão fortemente relacionadas com a movimentação de materiais naturais e sua economicidade está calcada no aproveitamento desses, como por exemplo, os agregados (areia, brita, cascalho, etc.), e neste contexto são tratados como substâncias minerais e condicionados à legislação mineraria. Para melhor compreensão deste quadro é mister se fazer referência a alguns conceitos importantes: - Mineral: Elemento ou composto químico, via de regra, resultante de processos inorgânicos e encontrado naturalmente na crosta terrestre São em geral sólidos, com exceção da água e do mercúrio - Rocha: Agregado natural formado de um ou mais minerais que constitui parte essencial da crosta terrestre. - Ocorrência mineral: É a presença de um determinado mineral ou associação mineral em qualquer local, sem definição de sua viabilidade econômica. - Minério: Mineral ou associação de minerais que podem ser trabalhados comercialmente para extração de um ou mais elementos - Jazida: Concentração local de uma ou mais substâncias úteis, susceptível de ser explorada comercialmente' resultado de algum processo geológica que favoreceu sua acumulação - Mina: É a jazida em lavra, ou seja aquele conjunto de operações necessárias à extração industrial de substâncias minerais. Sob a legislação os regimes de aproveitamento das substâncias minerais podem ser assim resumidos: • Regime de Autorização de Pesquisa Mineral: autorização para qualquer pessoa física ou jurídica a realizar trabalhos de avaliação geológica, estudo de viabilidade técnica e econômica de determinada ocorrência mineral. Trata-se de uma perspectiva futura de extração, não é lavra propriamente; Fixação de área máxima de pesquisa, variável conforme a substância, de cinqüenta, de um mil e dois mil hectares; Permissão para lavra durante a pesquisa, sob condições especiais, mediante instrumento hábil (Guia de Utilização); Inexistência da necessidade do titular ser o proprietário da área;


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Obrigatoriedade de apresentação de Relatório Final de Pesquisa, referente aos trabalhos efetuados; Após aprovação do Relatório, prazo de 1 ano para requerimento da concessão da lavra; • Regime de Concessão de Lavra: consentimento da União ao particular para o aproveitamento industrial da jazida. Concessionário obrigatoriamente deve ser pessoa jurídica; • Regime de Licenciamento: competência do município para emissão de licença específica para o aproveitamento de certas substâncias com posterior averbação no DNPM; Faculdade exclusiva para exploração do proprietário do solo ou quem dele tiver expressa autorização; Área máxima de exploração limitada a 50 hectares; Validade do Registro se dará pelo menor prazo concedido, seja pela licença municipal, FATMA ou proprietário do solo; Restrito às seguintes substâncias: areia, cascalho, saibro e rocha de uso imediato na construção civil; argila para cerâmica vermelha e calcário para corretivo de solo; • Regime de Permissão de Lavra Garimpeira: permissão para exploração de jazimento que por sua natureza possa ser lavrado independente de prévios trabalhos de pesquisa; Garimpagem trata-se da exploração das substâncias passíveis de serem garimpadas, tais como o ouro, o diamante, a cassiterita, gemas, etc.; Permissão da lavra somente a brasileiros ou cooperativa de garimpeiros; Validade de 5 anos renovável a critério do DNPM; Proibição da lavra em terras indígenas e faixas de fronteira; • Regime de Monopólio: caracteriza-se por ser regido por leis especiais; As substâncias do regime monopolistas estão excluídas da regulamentação do Código de Mineração; Depende da execução direta ou indireta do governo federal; Forma este regime, desde a pesquisa até o comércio, os minerais nucleares e seus derivados; • Regime de Extração Mineral: execução dos trabalhos de extração por órgãos da administração pública; Uso exclusivo da substancia em obras públicas; Execução das obras diretamente pela administração pública; Aplicável somente para substâncias de emprego imediato na construção civil, tais como, areia, cascalho, saibro e rocha; Proibição de comercialização das substâncias exploradas; Área máxima de 5 hectares; Principais Jazidas Catarinenses Apesar de ocupar apenas 10,2% da superfície do território nacional o Estado de Santa Catarina destaca-se no setor mineral do País principalmente como maior produtor de carvão energético e de

fluorita, bem como de bens de uso industrial, tais como argila, caulim e granito. A seguir é apresentado de forma resumida as principais substâncias com aproveitamento econômico no Estado. Água Mineral É assim considerada aquela que além de apresentar condições de potabilidade, possui características físicas, químicas e físico-químicas diferente das potáveis comuns mostrando-se enriquecidas em elementos químicos. Os principais municípios produtores são: Palhoça, Santo Amaro da Imperatriz, Tubarão, Camboriú, Gravatal, Pedras Grandes, Piratuba e Águas de Chapecó Argila Em Santa Catarina, as argilas encontram-se amplamente distribuídas em depósitos com diferenças composicionais, físicas, químicas e físico-químicas determinadas pelas diferentes litologias que deram origem aos depósitos. Desta forma, as argilas do oeste do Estado, sobrepostas aos derrames basálticos e conseqüentemente, ricas em ferro, prestam-se apenas ao fabrico de cerâmica vermelha ou estrutural Apenas na porção leste, onde predominam as rochas do embasamento e da Bacia do Paraná, são encontrados depósitos argilosos adequados às indústrias de louças, pisos e revestimentos. O Estado de Santa Catarina é detentor de cerca de 7% da reserva nacional de argila, sendo que boa parte do potencial deste bem mineral ainda não está quantificado, conseqüência da situação de clandestinidade que vigora dentre os vários extratores, inclusive empresas de grande porte Bauxita A bauxita é a principal matéria-prima utilizada na imensa indústria de alumínio. Trata-se de uma rocha constituída principalmente de minerais de alumínio hidratados. Em Santa Catarina, tem-se reservas oficiais nos municípios de Lages e Correia Pinto, correspondendo a 0,2% da reserva base brasileira, que apesar de pequena é de importância por ser a mais meridional das reservas de bauxita do continente. Calcário Calcário é o carbonato de cálcio natural que se encontra distribuído abundantemente na crosta terrestre. Os calcários mostram numerosas aplicações das quais destacam-se a fabricação de cimento (calcários com menos de 4% de MgO), cal, fundente em metalurgia, cerâmica,corretivo de solo, produtos químicos, etc. A reserva base catarinense de calcário é de pequena expressão se comparada à nacional, representando apenas 0,49%. As maiores reservas do Estado encontram-se nos municípios de Papanduva,


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Botuverá, Monte Castelo, Vidal Ramos, Camboriú, entre outros. Carvão O carvão pode ser definido, suscintamente, como sendo uma rocha sedimentar combustível, formada a partir de determinados vegetais, que sofreram soterramento e compactação em bacias originalmente profundas. A reserva catarinense situa-se em torno de 24% da reserva nacional, abrangendo os municípios de, Orleans, Criciúma, Içara, Lauro Muller, Morro da Fumaça, Siderópolis, Urussanga, entre outros. Caulim É um silicato hidratado de alumínio constituído principalmente por caulinita e haloisita formado nas condições hidrotermais ou por intemperismo, ou ainda depositado em ambiente aquoso. Dentre os diversos usos, destaca-se na indústria do papel, borracha, refratário, cerâmica, etc. No âmbito estadual, as reservas estão restritas principalmente às microrregões do nordeste, sul e Vale do Rio Tubarão, aí destacando-se os municípios de Campo Alegre, Treze de Maio, Urussanga e Morro da Fumaça Conchas Em Santa Catarina, a exploração e aproveitamento dos concheiros remonta à época da colônia quando era aplicada no ensaibramento de estradas e na incipiente indústria de cal. Dentre os municípios catarinenses detentores das maiores reservas destacam-se Laguna, Jaguaruna e Imbituba, onde os depósitos conchíferos naturais caracterizam-se pela horizontalidade das camadas e pela pequena elevação, em relação ao nível atual das lagoas adjacentes, formando terraços que se elevam de 1 a 2 metros acima do nível do mar. Suas principais aplicações são em ração para animais, agricultura, fritas cerâmicas e para branqueamento de papel. Feldspato Mineral de posição destacada, sobretudo nas indústrias cerâmicas e de vidro. As maiores fontes são as rochas pegmatíticas graníticas. As reservas catarinenses, apesar de pequenas em relação à nacional (2,5%) tende a sofrer incrementos nos próximos anos, haja vista a extensão de rochas propícias a existência deste mineral como também em razão do enorme número de pedidos de autorização de pesquisa desta substância. Fosfato Os depósitos fosfáticos catarinenses no município de Anitápolis ocorrem sob a forma de apatita disseminada e como pequenos filões em rochas alcalinas e carbonatadas A reserva catarinense representa em torno de 12% da reserva nacional, com 364 milhões de toneladas e teor de 6,58% de P2O5.

Fluorita Principal fonte de flúor, cada vez mais é crescente seu uso na produção do aço, na indústria química, do alumínio, cerâmica e óptica. Santa Catarina se destaca no contexto nacional quanto à sua reserva e produção. No Estado as reservas estão distribuídas nos municípios de Armazém, Orleãns, Rio Fortuna, Santa Rosa de Lima, Pedras Grandes, Tubarão, etc. Ouro É um dos poucos metais que ocorrem na natureza no estado nativo. A reserva oficial catarinense se limita aos municípios de Gaspar e Guabiruba. No tocante à baixa reserva catarinense, 0,26% em relação à nacional, isto deve-se ao fato da precariedade das pesquisas efetuadas, bem como a baixa produção e clandestinidade das lavras. Rochas Ornamentais A utilização de granitos e mármores como rochas ornamentais em revestimentos internos e externos, obras de cunho religioso, etc., deve-se as suas propriedades físicas e mecânicas e aspecto decorativo agradável. Os municípios de Tubarão, Paulo Lopes, Ibirama, São José, Jaraguá do Sul, possuem granitos de qualidades excelentes enquanto que Camboriu se destaca pela ocorrência de jazidas de mármores. Degradação Ambiental pela Mineração A atividade de mineração configura um fator de degradação ambiental, visto que altera as condições naturais da crosta, particularmente quando realizadas em ecossistemas preservados. Desta maneira o planejamento da lavra deve seguir critérios técnicos da melhor engenharia para que esses efeitos possam ser mitigados e que após a realização dos trabalhos de lavra a área seja reabilitada para uma outra atividade econômica continuada ou dentro das possibilidades recuperada ambientalmente. Os principais efeitos degradatórios da mineração, bem como medidas genéricas de controle são apresentas a seguir: Poluição do ar Emissão de poeiras nas estradas e na lavra; Emissão de gases e particulados nas chaminés das instalações de beneficiamento; Formação e emissão de poeiras por arrosto eólico nas pilhas de estéril e substâncias minerais; Formação e emissão de poeiras e gases na detonação e desmonte de rochas; Liberação de gases naturais em minas subterrâneas; Emissão de gases e partículas da combustão dos equipamentos, veículos e caldeiras; Formação de poeiras pela desagradação mecânica, perfuração, escavação, britagem, peneiramento e pontos de transferência; Formação e emissão de poeiras nos pontos de carga e descarga; Ruídos e vibrações do desmonte de rochas; Queima e incineração de lixos e resíduos sólidos


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Métodos de controle da poluição do ar Aspersão de água; Proteção contra o arrasto eólico; Controle de perfurações e detonações; Cinturão verde. Poluição do solo Retirada da camada fértil; Laterização; Erodibilidade; Métodos de controle da poluição do solo Recomposição da camada fértil; Eficiência da drenagem; Recomposição dos estratos vegetais. Poluição da água Sólidos em suspensão; Produtos químicos inorgânicos; Íons metálicos; Sais; Compostos orgânicos sintéticos; Esgotos domésticos; Mudança da temperatura e do ph Métodos de controle da poluição da água Bacias de decantação; Drenagem apropriada; Circuitos fechados de beneficiamento. Poluição cênica Verticalização de taludes; Contraste cromático solo-vegetação; Diversidade de estratos; Monotonia observacional Métodos de controle da poluição cênica Suavização de cortes e escavações; Harmonia cromática dos estratos vegetais; Complexidade da estrutura vegetal; Clonagem do modelado. Exercício Complementar Nº 7 Utilizando o esboço geológico do Estado de Santa Catarina apresentado em anexo, localize 5 (cinco) jazidas completando o quadro abaixo.

Nº Substância Unidade Geológica Local Usos

1 2 3 4 5


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ELABORAÇÃO DE CARTAS GEOTÉCNICAS

Conceituações A carta geotécnica constitui a representação gráfica de todas as informações, de um determinado sítio geológico, consideradas de extrema importância para o planejamento e execução de projetos de engenharia civil ou qualquer outra natureza. Por levantamento geotécnico, conforme NBR-6497/83, entendê-se "o conjunto dos estudos de geologia de engenharia, engenharia de solos e engenharia de rochas destinado à obtenção das informações necessárias ao projeto, referentes aos maciços geológicos interessados direta e/ou indiretamente na obra". A precisão do levantamento geotécnico dependerá basicamente do tipo de projeto (porte da obra, dimensões, etc.), do grau de complexidade das condições geotécnicas (tipos litológicos, comportamento estrutural, geomorfolôgico, hidrogeológico, etc.), além de outras características. Apesar de largamente utilizada e difundida, desde a década de 50, nos Estados Unidos e países europeus, só a partir de 70 começou no Brasil, efetivamente, o seu aparecimento. O conhecimento, antecipado, das características geotécnicas e geológicas do solo e subsolo representa, obviamente, um dos parâmetros determinantes do grau de confiabilidade de segurança da obra projetada, evitando portanto, incidentes desastrosos que poderiam ocorrer, acarretando elevados prejuízos e, não raro, com inevitáveis sacrifícios de vidas humanas. A carta geotécnica hoje, sem dúvidas, como metodologia de trabalho, é aceita sem restrição por representar a forma mais clara e objetiva de registro das informações, sugestões, recomendações, além da facilidade de compreensão e manuseio dos elementos cartografados. Classificação Três princípios básicos fundamentam a classificação da cartografia geotécnica de acordo com as metodologias Francesa (MF) e da International Association of Engineering Geology (IAEG): a) Quanto a Finalidade: - Mapa de finalidade especial, quando reúne dados relativos às qualidades técnicas da área. - Mapa de multifinalidade, quando congrega informações geotécnicas diversas. b) Quanto ao Conteúdo: - Carta do tipo analítico, quando congrega resultados de trabalhos e/ou avaliações individualizadas dos componentes do ambiente geológico, apresentados com certo detalhamento; - Carta do tipo compreensivo, quando analisa o meio físico segundo todos os parâmetros possíveis; - Cartas de fatores ou analíticas (mapas geológicos, hidrogeológicos, etc.) que se subdividem em cartas de fatores normais, quando reúnem informações de uso amplo, geralmente para fins de planejamento regional e local.

- Cartas de fatores especiais que congregam informações específicas necessárias à resolução de problemas particulares como exemplo fundações; - Cartas sintéticas, também conhecidas como "cartas de aptidões". Indicam áreas homogêneas no que se refere ao tipo de utilização pretendida (cartas de fundações, traficabilidade, etc. c) Quanto à Escala - Quanto a escala as cartas geotécnicas estão sempre relacionadas a finalidade regional a que se propõem; - Cartas de escalas grandes, 1:10.000 ou maior podendo chegar a grandes detalhes com escalas superiores a 1:1.000 nos mapas de finalidades específicas; - Cartas de escalas intermediárias, 1:10.000 a 1:100.000, em geral utilizadas em planejamento regional; - Cartas de escala 1:100.000 ou menor, de caráter geral e de finalidade regional. Conteúdo dos Mapas Geotécnicos O resultado de um mapeamento geotécnico é um conjunto de cartas de fatores de síntese (carta geológica, de materiais de cobertura, hidrogeológica, clinométrica, cartas sintéticas como as de aptidões às fundações, de materiais e de zoneamento geotécnico) juntamente com uma carta de dados, onde estão registra das informações diversas (pontos de amostragem, de observação geológica, de execução de sondagem, etc). Além destas, poderá também fazer parte uma carta de recomendações do uso do meio físico que tem por objetivo indicar, quanto a prioridade de utilização, as áreas dos terrenos com relação as condições geotécnicas. Carta de Dados Mapa planimétrico ou planialtimétrico onde se destacam drenagens, estradas e toponímias principais, usado para coleta de informações; ou seja, indicação dos locais dos pontos de amostragens, pontos de observações geológicas, sondagens, pedreiras, escavações naturais ou artificiais., além de outros dados. Nele estão agrupados os elementos que serão tratados na confecção de outras cartas. Carta Geológica Representa um mapa básico interpretativo das unidades litológicas do substrato, mapeadas em detalhe, com limites precisos e seguramente definidos, seja através da constatação direta, seja através de informações colhidas de sondagem. No caso de carta geológica de áreas com formações horizontais ou quase horizontais dever-se-á indicar as respectivas espessuras dessas unidades ou buscar a representação através de isópacas, cujos intervalos ficarão a critério do autor, face a cada caso específico.

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Carta de Formações Superficiais ou de Materiais de Cobertura.. Aqui serão representadas, com limites precisamente definidos, as áreas de distribuição dos "materiais de cobertura". As informações de sondagem, seja a trado manual, mecânico ou sonda rotativa, possibilitarão o conhecimento das espessuras do manto de cobertura, além de determinar com segurança o traçado correto dos contatos geológicos. A representação através de isópacas, para as formações individualizadas, quando não indicadas as espessuras, torna-se obrigatória. Na investigação do ambiente geológico as informações referentes as características das rochas e das "formações superficiais" são consideradas sob três aspectos: - Do ponto de vista qualitativo, quando se trata de descrições fundamentadas em medidas simples e observações preliminares de campo (dados texturais, estruturais, composição mineralógica, intemperismo, fraturamento, permeabilidade, etc). Informações compatíveis com a fase inicial do mapeamento, da fotointerpretação, etc; - Do ponto de vista semi-quantitativo, quando se refere as características (granulometria, grau de saturação, peso específico, porosidade, limite de plasticidade, etc.) que embora possam ser agrupadas com limites quantitativos, os resultados não são ainda apropriados para serem expressos por valores numéricos. São usados como índices de estimativa do estado físico, do comportamento das rochas e dos materiais de cobertura, normalmente utilizados em cartas geotécnicas de semi-detalhe; - Do ponto de vista quantitativo, quando se refere as características físicas (porosidade, peso específico, grau de saturação, etc.); propriedades de resistência (ao cisalhamento, a compressão, à tensão, etc.); propriedades de deformação (módulo de elasticidade, coeficiente de Poisson); permeabilidade; durabilidade; etc. Carta Hidrogeológica As cartas geotécnicas, dentre outras finalidades, deverão sempre que necessário, salientar as condições hidrogeológicas que influenciam no meio ambiente, modificando o comportamento dos materiais diversos. Por essa razão a apresentação de cartas hidrogeológicas torna-se ás vezes imprescindível para retratacão das características dos elementos básicos do ambiente de relevante interesse, tais como (nível piezométrico, direção de fluxos, pH, repartição das águas subterrâneas e/ou de superficie, teor de sais, poder de corrosividade da água aos materiais de construção e os resíduos de materiais poluidores, saturação, permeabilidade dos terrenos, etc.). Do mesmo modo, quando se justificar, deverão ser apresentadas cartas clinométricas ou clinográficas de grande utilidade para o planejamento urbano de uma região, no que se refere a distribuição dos equipamentos urbanos, e avaliação das áreas para fins de construção. Nelas são registradas informações relativas as condições geomorfológicas

no tocante a declividade dos terrenos, expressa em termos de porcentagem. Carta de Interpretação Geotécnica Trata-se de uma carta sintética onde se congregam informações, de extrema importância acerca da natureza litológica dos terrenos, das condições geotécnicas, geomorfológicas e hidrogeológicas. Este tipo de carta tem como finalidade maior indicar os ambientes favoráveis, segundo uma escala de aptidão prefixada, à implantação de projetos de construção civil ou de outra natureza. A qualificação das condições geológicas e geotécnicas do ambiente é definida pelos termos Bom, Razoável e Mau, respectivamente para indicar as seguintes condições: - Apto para uso - Apto para uso com cuidados necessários - Não indicado para uso, ou quando a sua utilização importa altos investimentos Exercício Complementar Nº 8 1) Com o auxílio dos mapas geológicos distribuídos elabore as cartas geotécnicas pertinentes para o local indicado e para a ocupação prevista.


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INVESTIGAÇÕES GEOLÓGICAS EM OBRAS ESPECIAIS DE ENGENHARIA

Investigações Geotécnicas para a Construção de Pontes Em uma estrada nova há muitas obras pequenas para dar passagem da água pelo seu caminho e também há pequenas pontes. Como regra, para estas estruturas não são feitas investigações geotécnicas. A teoria é que provavelmente o custo da investigação excederia ao da restauração do possível dano produzido pela falta de investigação. Sem dúvida, deve-se realizar investigações para pontes de tamanhos médios, como uma que abrace uma corrente de até 50 metros e uma largura proporcional. Antes de começar o programa exploratório, deve-se obter dados geológicos completos concernentes à região em questão. Igualmente importante é obter-se informações sobre o comportamento das pontes próximas que atravessam a mesma corrente em situação geológica similar. Uma correnteza tem que ser dominada pôr assim dizer-se e para fazê-lo com êxito é necessário estudar o local onde a estrutura tem que ser construída, reconhecer toda informação possível sobre o comportamento do fluxo em seus diferentes estágios e determinar a possível deterioração que pode produzir na estrutura, afim de evitá-la. Em caso de uma drenagem grande os correspondentes estudos hidrológicos e hidrográficos tem que ser levados a cabo por técnicos especializados, mas para uma correnteza de tamanho médio estes estudos correrão a cargo da mesma pessoa encarregada das investigações geotécnicas. O esquema a seguir pode ser usado como guia dos estudos hidrológicos e hidrográficos para uma ponte onde há quantidade limitada de informações: 1o)Bacia de captação; área, distância, gradiente, vegetação, solo, rede hidrográfica; 2o) Estudo da drenagem; altura máxima nas cheias, altura ordinária, altura mínima nas estiagens, velocidades; 3o)Condições do escoamento; freqüência de inundações e cheias; 4o) Leito fluvial; caráter do material do leito à montante e a jusante do local proposto para a ponte, obstruções à passagem da água e tendências naturais ao aprofundamento do leito pela velocidade do fluxo ou assoreamento ao redor destas obstruções, tendências a formar meandros e se serão necessárias regularizações ou não do canal, alargamento, construções de diques ou proteções de margens. 5o) Detritos levados pela correnteza; caráter, quantidade e tamanho, altura necessária da superestrutura para sua passagem. Na continuidade do programa exploratório, são feitas sondagens comumente na linha central da ponte

planejada ou nos extremos opostos de dois pilares vizinhos. Como regra, deve-se fazer pelo menos uma sondagem no local de cada estribo da ponte e de cada pilastra. Em uma localidade de geologia uniforme do ponto de vista geológico, quando a estratigrafia não mudar consideravelmente de pilar a pilar, pode ser menor o número de sondagens. Obras Hidráulicas Barreiras Litorâneas Artificiais Para impedir ou deter a destruição do litoral pelas ondas ou pelas correntes, há que se planejar e executar obras de proteção. A ação de uma barreira pode ser favorável ou prejudicial para fins técnicos. Deve-se considerar seriamente a localização e a posição apropriada de cada barreira, com o objetivo de evitar-se possíveis efeitos danosos para o litoral, visto como um conjunto harmonioso. Cada bavreira deverá ser prevista em uma fundação adequada capaz de resistir às forças verticais e laterais devidas especialmente ao impacto dos agentes destrutivos. Os estudos preliminares do lugar devem ser referidos primeiro às propriedades das rochas ocorrentes e aos materiais que constituem os solos, particularmente sua resistência à abrasão. Em vista de que a ação dos agentes destrutivos é forte e até violenta, como ocorre em tempo de tormenta, deverá estudar-se a estabilidade destes depósitos locais, isto é, sua resistência ao deslocamento. De fato alguns trechos do litoral tendem a crescer ou erodir-se rapidamente ou gradualmente durante um período de tempo relativamente grande. Deverá ser elucidado se o litoral é submergente, emergente ou neutro e que fatores tem sido os primariamente responsáveis pela forma atual do litoral. Sem dúvida, deve-se notar que cada litoral é um projeto técnico individual que requer análise também individual. Para o planejamento racional das estruturas protetoras de litorais pode ser necessário a seguinte informação: 1o) A história geológica local, sua estritigrafia e litologia; 2o) Classificação granulométrica dos materiais das praias; 3o) Identificação petrográfica das rochas ao longo do litoral; 4o) Influência dos fatores climatológicos tais como chuvas e escoamento superficial nas falésias e baixios ao longo do litoral; 5o) Fontes naturais de depósitos litorâneos; 6o) Quantidade de erosão de todos os materiais litorâneos na área ou aqueles localizados a alguma distância da área, mas que, todavia sirvam como fonte de material de aterro. Portos Princípios Geotécnicos para localização de Portos Os fatores econômicos, comerciais e políticos, em grande escala presidem a localização de um porto

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civil, sendo considerados em tratados especiais, fugindo da esfera do engenheiro civil sua localização. Os portos podem ser naturais ou artificiais, ou seja, construídos pelo homem. Os portos artificiais podem ser construídos longe do litoral ou dentro deste chegando às bacias interiores e construindo molhes de entrada. Um porto fora do litoral deverá estar protegido por um sistema de quebra-mar, portanto, seu planejamento deverá beneficiar-se dos promontórios naturais. É importante para a localização de portos conhecer-se a estrutura do litoral e particularmente, o número de desembocaduras de rios, que podem usar-se para o desenvolvimento dos portos. São feitos estudos dos ventos para o local imaginado e se determinam os percentuais de tempo nos quais os ventos sopram em cada direção. Estes percentuais são traçados de forma a compor a Rosa dos Ventos. Para diminuir o efeito danoso dos temporais sobre a navegação, os quebra-mares deverão localizar-se praticamente normais a direção dos ventos dominantes. Geralmente quando se planeja um porto deve-se considerar duas classes de ondas: a que tende a impedir aos barcos a entrada ao porto, e aquelas que se desenvolvem no porto. O período de uma onda pode ser longo ou curto. As ondas oceânicas normalmente tem períodos curtos e são progressivas, ou seja, movem-se para frente até romperem-se. No projeto e construção das estruturas de portos fundados sobre pilares, deverá conhecer-se a resistência destes frente a deterioração. As causas maiores desta deterioração são a corrosão e a abrasão. A corrosão é produzida pelos agentes químicos da água marinha que atacam o material da estrutura. A abrasão se deve aos efeitos erosivos dos ventos. Água, espuma, sedimento flutuante e organismos marinhos. Navegação Fluvial Aproveitamento de Rios para Navegação O aproveitamento de um rio para navegação requer a criação de um canal bastante profundo e largo para permitir a passagem de barcos comerciais. Por exemplo, pode dar-se por convencional que, no mínimo um rio navegável interior deva ter uma profundidade de 3 metros e uma largura de 100 metros. Os métodos básicos para a construção de tais canais são: 1o) Dragagem; 2o) Regularização; 3o) Canalização. Se tivermos que dragar um canal o fundo do rio não deverá rebaixar-se tanto que o nível da água diminua consideravelmente. A dragagem se utiliza comumente com instrumento auxiliar junto com a regularização do rio. Se tivermos que fazer a dragagem deve-se levar a cabo um estudo completo dos tipos dos materiais do fundo do rio e sua estabilidade.

Os estudos de sedimentação, particularmente a determinação de meios de sedimentação, são necessários para calcular a vida útil do canal. Pode-se esperar uma vida curta para um canal dragado adjacente a desembocadura de um grande rio ou junto a um leque aluvial ou delta em vias de formação, já que em todos os casos o canal acabará sedimentando-se com material aluvial. A forma sinuosa de muitos rios deve-se principalmente a resistência razoável das margens à erosão. Para tanto, o método mais simples de regularização do rio deverá consistir em tornar esta resistência mais uniforme. Um rio canalizado se subdivide em diversos níveis, ou por capacidades por represas localizadas no extremo inferior de cada nível. São utilizadas eclusas para nivelar o fluxo fluvial em represas fixas ou móveis normalmente construídas com materiais existentes na região. Os problemas de regularização do fluxo geralmente surgem nas planícies aluviais limitadas por penhascos escarpados. A maior parte do tempo o rio corre no leito definido em uma parte do plano. Durante as maiores cheias, depois de chuvas excessivas, o leito do rio é insuficiente para transportar a carga e o rio transborda e inunda o plano adjacente. O problema de regularização do fluxo está agravado pelo escoamento superficial, continuamente em aumento da área de drenagem, com o incremento do desmatamento pelo cultivo e a erosão. Dito escoamento superficial carrega grandes quantidades de sedimentos, erosionados do solo desnudo. Portanto, o controle do fluxo fluvial está intimamente conectado com o controle da erosão. Algumas das medidas que se aplicam neste sentido são a revegetação e o uso de procedimentos agrícolas que permitam a retenção quanto possível das precipitações sobre o solo. Rodovias Os estudos de Geologia de Engenharia relacionados à infra-estrutura das rodovias são regulados por fatores adicionais de geometria viária, de caracterização do subleito, do material de lastro e de vibrações induzidas. Em ferrovias, a interação é maior entre o veículo de transporte, a infra-estrutura viária e os maciços em que é implantada (Stopatto, 1987). Assim, por exemplo, o aumento de velocidade das composições, das cargas transportadas e da freqüência de uso do leito ferroviário podem influenciar na queda de blocos e rupturas de taludes pelas vibrações transmitidas aos maciços rochosos e terrosos. Condicionantes Geológicos Embora os pontos extremos de uma estrada e, muitas vezes, alguns pontos obrigatórios de passagem, não sejam usualmente definidos por uma característica geológica ou geomorfológica, a Geologia e a Geomorfología condicionam as características e a problemática de uma estrada, ao longo de todo o seu curso.


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Relevo O relevo é o condicionante básico de uma estrada, em planta e perfil Estradas em regiões de colinas, mas de relevo suave, costumam possuir abundância de retas e rampas também suaves. Os cortes e os aterros são geralmente de pequena altura, se compensando em volumes, e as curvas podem ser de grande raio. Como conseqüência, nessas regiões, os custos de terraplenagem costumam ser baixos e os problemas de estabilidade dos cortes e dos aterros, em geral, de pequena importância. Em regiões planas há necessidade de se construir o leito da estrada com predomínio de aterros sobre cortes, levando a uma descompensação entre o volume de material cortado e o necessário para a construção dos aterros. Assim, há necessidade de se obter material terroso em pontos definidos, chamados caixas de empréstimo, muitas vezes situados a distâncias consideráveis. Por outro lado, quando os terrenos são de natureza aluvial, ocorrem freqüentemente depósitos inconsolidados, com elevados teores de umidade, algumas vezes superiores a 100%, e matéria orgânica, conhecidos como solos moles, em alusão às suas características de baixa resistência ao cisalhamento e elevada compressibilidade. Tais solos são responsáveis por problemas de instabilidade e deformações, do tipo recalques, nas fundações de aterros (Almeida, 1996), quando é ultrapassada uma altura máxima suportável deno-minada altura crítica. As deformações se processam por adensamento devido à expulsão de água do interior do solo. Estas deformações desenvolvem-se lentamente, em razão da baixa permeabilidade das argilas, da ordem de 10-8 a 10-12 cm/s, estendendo-se, muitas vezes, por anos a fio. Os recalques são mais danosos às estradas na medida em que são mais diferenciais, isto é, possuem valores diferentes em porções diferentes do mesmo aterro. O caráter diferencial dos recalques, no caso de estradas novas, pode ter sua origem na lenticularidade das camadas compressíveis ou no modo como o aterro se desenvolve sobre sua superfície: se transversal, longitudinal ou obliquamente ou, ainda, na diferença de carga aplicada, isto é, da altura do aterro, como, por exemplo, um aterro em rampa curva. Casos extremamente problemáticos costumam ser as planícies litorâneas, em razão das grandes espessuras e da forte lenticularidade das camadas orgânicas, bem como de sua intercalação com camadas de areias. O mesmo pode-se dizer das planícies aluviais, formadas por rios meandrantes, cujos problemas estão associados aos meandros abandonados. Outra situação muito crítica é a presença de camadas compressíveis sob aterros de acesso a pontes, pois, além do forte diferencial, gerado pelos recalques, em relação à estrutura rígida da ponte, sua deformação pode gerar esforços horizontais contra a fundação das mesmas.

Em regiões montanhosas, os traçados tornam-se tortuosos, as retas curtas ou inexistentes, as curvas têm seus raios reduzidos, as rampas aumentam em extensão e gradiente e, comumente, é necessária a construção de túneis, para transpor elevações, e de pontes e viadutos para transpor rios e vales. Tais condições são agravadas, em várias regiões montanhosas do País, por intensa pluviosidade e pela manifestação de movimentos de massa naturais, como é o caso da Serra do Mar. As características técnicas da estrada exigem, nessas regiões, a execução de cortes e aterros muito altos. Os cortes estão sujeitos à ocorrência de instabilidades, especialmente devido à presença de estruturas geológicas reliquiares desfavoráveis e de outros fatores, como o afloramento do lençol freático. Nos aterros, alguns de seus taludes se estendem muito, no sentido do fundo dos vales, podendo chegar, até mesmo, aos talvegues. Além disso, a descompensação de volumes, entre cortes e aterros, no sentido longitudinal, obriga, quase sempre, a abertura de caixas de empréstimo, em locais onde há deficiência de material terroso ou más condições de exploração dos mesmos e, por outro lado, há grande dificuldade de se encontrar sítios convenientes para a deposição dos materiais excedentes (bota-foras). A execução de aterros nessas regiões é feita, por vezes, a meia encosta, isto é, com a plataforma da estrada implantada parte em corte, parte em aterro e, em casos mais críticos, Natureza dos terrenos A natureza dos terrenos, determinada pelo substrato geológico e sua cobertura pedológica, condiciona o comportamento da estrada, em termos de processos de dinâmica superficial, que são alterados ou, mesmo, criados pela sua construção. Alguns exemplos são dados a seguir. erosão - a exposição de saprolitos, solos saprolíticos ou horizonte C, de rochas graníticas, gnáissicas e outras, quando siltosos, propicia intensos processos erosivos nos cortes. Os mesmos materiais colocados em aterros ou bota –foras desprovidos de proteção, estão sujeitos aos mesmos processos; - solos arenosos finos, como os de várias formações das bacias sedimentares brasileiras, são muito suscesceptíveis a processos de erosão linear, ravinas e boçorocas, quando submetidos a escoamentos d'água concentrados em bueiros ou galerias inadequadas. As erosões, se não controladas a tempo, podem atingir a própria estrada. empastilhamento - rochas sedimentares, como siltitos e folhelhos das formações Irati e Estrada Nova, quando expostas às intempéries manifestam desagregação superficial, conhecidas como empastilhamento. O material desagregado pode atingir a via, colmatar obras de drenagem, bem como delcalçar blocos de rocha de outras camadas mais resistentes instabilização de taludes


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- regiões de ocorrência de matacões exigem a prevenção de possíveis rolamentos de blocos, além de condiciocionarem os métodos de investigações, quando é necessário definir o topo rochoso e a distribuição dos matacões no maciço. Nestes casos, as sondagens rotativas passam a ser necessárias, sendo a penetração mínima, em rocha, definida em função do tamanho previsto para os blocos; - regiões de maciços cristalinos, de uma forma geral, especialmente em regiões acidentadas, com cortes de amplitude, impõem a necessidade de se conhecer direções das estruturas principais que condicionam a estabilidade dos cortes, tanto em rocha como em seus solos de alteracão, de maneira a prevenir a ocorrência de escorregamentos ou quedas de blocos; - regiões basálticas, de relevo montanhoso, com vertentes escalonadas em patamares, modelados pela alternância de derrames e suas diferentes camadas, bem como os sedimentos intertrapeanos, onde o fluxo de água, nos aaqüíferos confinados, exerce papel instabilizador, são palco de quedas de blocos e de escorregamentos. - regiões de rochas metamórficas, como filitos e xistos, indicam riscos de instabilizações dos cortes, devidos à baixa resistência ao cisalhamento ao longo dos planos de xistosidade ou foliação, marcados pela presença de minerais como sericita ou moscovita, dependendo das direções e mergulhos desses planos, em relação aos taludes. 1.3 Materiais naturais de construção As litologias têm um papel importante na definição dos materiais do corpo da estrada, uma vez que são construídas utilizando-se materiais naturais, os solos e as rochas. Não só a natureza das litologias ocorrentes, como granitos, migmatitos, basaltos, calcários, por exemplo, condicionarão os tipos de agregados que serão utilizados para construção da estrada, como dela dependerá a possibilidade de ocorrência de rochas alteradas ou solos com condições de emprego em camadas de pavimento. As alterações de rochas basálticas que se prestam à utilização em revestimentos primários de rodovias vicinais e pioneiras, têm seu emprego muito restrito em pavimentação. Apenas alguns tipos podem ser utilizados e, no máximo, como reforço do subleito. Já os horizontes C, ou solo saprolítico, de rochas graníticas, como o saibro, em especial quando há abundância de quartzo, de granulometria grosseira, e baixo teor de minerais ferromagnesianos, costumam constituir-se em excelentes materiais para camadas de sub-base e mesmo base estabilizada granulometricamente. Alterações de rochas metamórficas, como gnaisses e migmatitos, quase nunca geram saibros de boa qualidade. Horizontes C de filitos e xistos são sempre materiais de qualidade inferior. Rochas sedimentares, quando arenosas, se desagregadas natural ou artificialmente, podem constituir-se em excelentes materiais para camadas de pavimento, especialmente quando apresentam uma pequena parcela de materiais finos coesivos, porém pouco plásticos, como caulim ou óxido de ferro.

Para construção das camadas de rolamento, asfálticas ou de concreto, apenas podem ser utilizadas rochas sãs, ígneas e metamórficas com alto grau de metamorfismo, como granitos, gnaisses, basaltos, calcários metamorfizados, ou sedimentares com alto grau de litificação, como arenitos silicificados, além de seixos, areias naturais e alguns cascalhos lateríticos.


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Exercício Complementar Nº 8 Alunos:_________________________________________________________________

PROCEDIMENTOS A SEREM OBSERVADOS: 10 - Formação de um grupo com no máximo 06 alunos; 20 - Ler atentamente o texto distribuído, dirimindo as dúvidas; 30 - Análise da carta recebida; 40 - Formulação dos quesitos; 50 - Esboço geológico, Resumo da geologia, Respostas aos quesitos formulados; 60 - Apresentação (pelo menos dois alunos por grupo).

GRUPO N0 TEMA :

ESBOÇO GEOLÓGICO

RESUMO


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QUESITOS FORMULADOS AO GRUPO N0

PERGUNTAS RECEBIDAS E RESPOSTAS


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TÚNEIS

Influência da estratificação das rochas no revestimento de um túnel. A pressão total sobre o revestimento de um túnel e a forma em que se distribui sobre ele, dependem em primeiro lugar da estratificação da rocha em que se constrói. Nas Fig. 1a, 1b e 1c o revestimento experimenta pressões verticais mais ou menos uniformes, ao contrário das Fig. 1d e 1f onde os estratos oblíquos produzem uma concentração da pressão em um dos lados do túnel. Na Fig. 1e a pressão se concentra na clave do arco.

Figura 11.1 Anticlinais e Sinclinais. A situação de um túnel numa anticlinal tende a aliviar a pressão vertical sobre o revestimento (Fig. 2a), ao contrário que esta aumenta na presença de uma sinclinal (Fig. 2b). Ademais, se o terreno possui permeabilidade, a água tenderá a fluir em uma sinclinal para o interior do túnel.

Figura 6 Túneis próximos escarpas Em alguns casos põe-se em perigo a estabilidade de um túnel inteiro pela estratificação desfavorável das rochas que o rodeiam. A Fig. 3 representa a localização de um túnel seguindo uma ladeira rochosa com forte pendente para um rio ou lago. Nestes casos, para diminuição de custos, a obra deve situar-se o mais próximo possível da escarpa, o que sugere cuidados especiais para sua realização. As Fig. 3a, d e e representam túneis estáveis, ao contrário da Fig. 3b, que corresponde a uma estrutura instável. A Fig. 3f , apresenta fissuras que também prejudicam a seguridade da obra A Fig. 3c é a mais crítica situação sob o ponto de vista de instabilidade.

Figura 7.3 Túneis em zonas falhadas A Fig. 4 indica diferentes posições de um túnel em relação às falhas. Em 4a, o túnel está situado dentro da zona da falha, ao contrário de 4b e 4c que corresponde a uma localização aquém do muro e teto destas. Os túneis das Fig. 4d e f cruzam a falha e e está fora da mesma. Deve-se determinar se a falha foi produzida em tempos recentes, ou seja, e possa ser considerada ativa, o que pode nos levar a uma troca de traçado sempre que possível.

Figura 11.4

Gases nos túneis O ar em um túnel em construção se vicia devido a respiração dos operários e da atividade dos equipamentos. A ventilação é absolutamente necessária durante a construção. Pode consistir, quando se trata de grandes túneis, em largos tubos e ventiladores impelentes que vão diretamente a frente de avanço. Nos túneis pequenos, toda atividade deve ser suspensa até que haja uma completa aeração natural. As bolsas de gás existentes nas rochas, e a pressão geralmente penetram na galeria pelas fissuras ou aberturas produzidas pelas detonações. Antes da construção do túnel deve ser indicada a possibilidade de encontrar gás. Espera-se encontrar gases em regiões de atividade vulcânica ou com águas termais. Um dos gases mais perigosos é o metano, pela sua característica altamente explosiva, existente em

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zonas onde há ocorrência de carvão. O dióxido de carbono, o monóxido de carbono e o gás sulfídrico são comumente encontrados na construção de um túnel. Reconhecimento geológico prévio para a construção de túneis. Na maioria dos casos o traçado, o tamanho e a forma da seção de um túnel são estabelecidos anteriormente ao reconhecimento geológico. O documento básico utilizado no projeto de um túnel é um corte ao longo de seu plano axial. este corte deve indicar os diferentes tipos de rochas e solos ao longo do traçado, contatos e deficiências geológicas, como falhas. Se possível, também indicar i nível hidrostático no corte. Este deverá acompanhar um mapa geológico de superfície, com as diferentes formações, falhas, diáclases, dobramentos, contatos entre formações, possíveis infiltrações e ocorrências minerais. As rochas e solos são investigadas através de escavações e sondagens com extração de testemunhos. Se as condições econômicas permitirem, as sondagens devem penetrar até o nível do piso do túnel. Em terrenos brandos, as sondagens devem penetrar o suficientemente abaixo do piso para que possam dar a informação necessária para permitir projetar-se racionalmente o revestimento e a cobertura. A geofísica também pode ser aplicada nos casos de difícil reconhecimento geológico por observação direta, destacando-se informações como: falahas e fraturas de maior magnitude, profundidade da rocha abaixo de um solo espesso e situação de certas formações e sua possível interseção com o piso do túnel. Forma de escavação a) Ataque em galeria e bancada

b) Ataque por galeria-piloto

A galeria neste sistema toma o nome de túnel-piloto, pois a seção é vazada totalmente ao longo de toda a extensão do túnel, sem que se inicie a bancada.

c) Ataque por Galeria e Abóboda Inicia-se na galeria inferior, sob a forma de túnel-piloto em toda a extensão. d) Ataque em seção plena A seção é atacada de uma só vez..

Critérios para classificação de um maciço rochoso O ato de classificar consiste em reordenar as percepções das realidades de acordo com uma nova perspectiva fixada aprioristicamente por um princípio, uma idéia, um conceito em relação aos fenômenos observados. Fundamentalmente, classificar consiste em agrupar diferentes realidades segundo características conhecidas comuns a todos.

Tabela 11.1 Características gerais dos maciços

Grau de Fraturamento Nº Fraturas/m Peso

1 25 1 a 2 20 2 a 5 15

5 a 10 10 10 a 15 6 15 a 20 3

+ 20 0

Tabela 11.2 – Condições das fraturas Condição da Fratura Condição Peso

Fratura selada c/ mat.rígido 35 Superf. ásperas, irregulares, onduladas 28 Pouco ásperas e planas de paredes pouco duras

21

Pouco ásperas e planas de paredes pouco alteradas

14

Paredes lisas e planas regulares e paredes muito alteradas

7

Revestimentos micáceos, argiloso, grafitoso, etc.

0

Tabela 11.3 – Condição da água subterrânea

Condição de Água Subterrânea Condição Peso

Nível abaixo da soleira 15 Nível até 10m abaixo da soleira 12

Nível a 10m <h<25m 9 Nível a 25m <h<50m 6 Nível a 50m <h<100m 3

Nível >100 m 0


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Tabela 11.4 – Condição da rocha em relação ao conjunto das fraturas

Família de Fraturas Condição Peso

Sem fraturas, ou poucas esparsas e/ou soldadas por material rígido

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Possui só fraturas 0º - 20º 20 Possui só fraturas 20º-40º ou 45º-90º 15 Combinação de fraturas (duas) 8 Combinação de fraturas (três) 3 Mais combinações 0

Outras considerações para interpolação da definição do maciço. a) Estruturas paralelas ou sub-paralelas ao eixo do túnel e mergulhando para a abertura, devem pesar negativamente; b) Zonas de falhas, contatos litológicos, diques, soleiras, devem pesar negativamente; c) Presença de gradientes elevados de água subterrânea em materiais de baixa coesão, devem pesar negativamente d) Contrastes elevados de permeabilidade entre formações contrastantes. Exercício Complementar Nº 9 1) Com o uso dos mapas geológicos classificar geotecnicamente as rochas das diferentes formações:

LITOLOGIA GF CF AS E G TOTAL Form. Serra Geral Form. Botucatu Form. Serra Alta Form. Rio Bonito Form. Rio do Sul Form. Gaspar Suíte Intr. Pedras Grandes

Compl. Granulítico SC

GF = grau de fraturamento CF = condição da fratura G = gases AS = água subterrânea E = estratificação

Valoração A = alto = 0 M = médio = 3 B = baixo / ausente = 5

CLASSIFICAÇÃO DOS MACIÇOS

0

5

10

15

20

0 10 15 20

VALORAÇÃO

ALTURA CRÍTICA

m

IV III

II I

10

5

36 40 48 60 80 100

hc=altura crítica passível de desmoronamento para dentro da escavação

CLASSIFICAÇÃO DO MACIÇO ROCHOSO


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ESTUDOS GEOTÉCNICOS PARA CONSTRUÇÃO DE BARRAGENS DE CONCRETO

Três qualidades distinguem as represas de outras estruturas de engenharia: 1° a acumulação, nada comum, de grandes massas de materiais de edificação e água em uma área limitada da superfície terrestre e, portanto, pressões extraordinariamente pesadas sobre o substrato; 2° influência destruidora da água na represa sobre a fundação e sobre a própria estrutura, o que pode produzir infiltrações, erosões ou rupturas e 3° localização sempre em um vale. Portanto, as represas dependem das condições do local, particularmente da geologia, em um sentido mais amplo que outras obras de engenharia.A construção e a manutenção apropriadas deste tipo de obra é vital já que sua ruptura pode produzir sérias perdas de vidas e propriedades. Terminologia e Definições Classificação das represas As represas são construídas com o fito de acumulação de água para uso da comunidade e indústria, para irrigação e regularização de vazão e para retenção de solo ou material arrastado. Uma represa que sirva para mais de um fim é denominada represa múltipla. Uma represa de derivação é a que se destina a desviar a água de um rio. As represas também se classificam segundo o material de que são construídas, tais como, represas de concreto, de terra e rocha e mais raramente de madeira e ferro. O tipo de represa que se tem de usar em uma localidade é ponto de estudo considerável, sendo a segurança o ponto principal e logo o custo de investimento e manutenção anual. A segurança requer que a fundação e os suportes laterais sejam adequados para o tipo de represa escolhido. O estudo de custo deve ter em conta, entre outros fatores o método de construção da fundação, a caracterização da topografia e a facilidade de obtenção dos materiais de construção. Terminologia Estribos: São as encostas do vale sobre as quais se constrói a represa; Seção do rio ou canal: a parte central da represa que está diretamente sobre o canal do rio; Linha de base: a parte abaixo das águas em contato com a superfície que a suporta; Crista: parte superior da represa, com ou sem pista de rolamento; Desnível: distância entre o nível mais alto da água no depósito e a parte superior da represa; Eixo: é uma linha imaginária traçada ao longo do centro exato da planta da crista ou ao longo da aresta formada pela parte a montante da crista com a fase à jusante da represa; Seção transversal da represa: plano vertical traçado perpendicularmente ao eixo da represa; Galerias: aberturas formadas dentro da represa. Podem ir transversalmente ou longitudinalmente e podem ser horizontais ou ter certo grau de

inclinação. Facilitam o deságüe das águas infiltradas, permitem a passagem de equipamentos e observação de seu funcionamento; Superfície de água morta: é a altura do depósito por baixo da qual a água é permanente, sem poder-se extraí-la. Inclui-se aqui o depósito de sedimentos. Superfícies mínimas de água: é a elevação de cota mais baixa da água, a qual pode ser extraída por meio do vertedor ou pelas comportas; Superfície máxima de água: é a altura máxima a qual a água pode ser armazenada, sem que haja fuga pela crista, para manter-se a segurança da obra. Tipos e Partes das Represas Represas de Gravidade: uma represa de gravidade é construída em concreto, sendo seu eixo uma linha reta levemente curvada à montante, ou uma combinação de curvas e linhas retas para melhor aproveitar as condições topográficas. Sua seção transversal pode ser aproximadamente trapezoidal, acercando-se da forma de um triângulo. Ainda que, sempre seja desejável uma rocha firme para a fundação desta classe de represa, também se tem construído sobre rochas variadas, fraturadas e sobre planícies de rios. Represas de Contrafortes: Uma represa de contrafortes é composta principalmente de 1° um flanco à montante de concreto armado que recebe a carga de água e 2° contrafortes com seus eixos perpendiculares ao plano da represa, os quais sustentam a parede ou abóbada e transmitem a carga da água à fundação. Há vários tipos de represas de contrafortes: abóbada múltipla, parede lisa e cabeça maciça. Comumente as represas de contraforte são bastantes estreitas e atuam como muros muito carregados, que exercem tremendas pressões sobre os solos subjacentes. Represas em Arco ou Abóbada: uma represa em arco é composta de um único muro de concreto de planta curva com a face convexa à montante, com o que a carga da água é transmitida aos estribos das rochas adjacentes por meio da ação do arco. Se a distribuição de carga é aproximadamente igual, então a represa é considerada como de arco-gravidade. Vertedouro: este termo é aplicado a parte da represa que permite a passagem da água sobre ela ou por seus lados. Os desaguadores são obras de concreto que levam a água que está à montante da represa para jusante sem danificar suas paredes ou a represa e sem erosionar a fundação ou a linha de base da represa. Canais de Condução: condutos forçados constituem-se de dutos de aço de grande diâmetros que atravessam o corpo da represa com o fim de conduzir a água até o gerador de uma sala de máquinas. Problemas e Rupturas As forças que atuam sobre uma represa de engenharia durante sua construção e após, podem ser estáticas ou dinâmicas. As forças estáticas verticais que atuam para baixo são o peso do

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concreto e do reforço de aço e do peso de pontes, comportas e estruturas complementares, e o peso da água e dos sedimentos que se depositam sobre a face em pendente da represa. Uma grande parte da represa está submersa e, portanto, a força de flotação, igual ao peso da água armazenada, atua para cima e diminui o conjunto das forças estáticas que atuam para baixo. As forças horizontais que atuam sobre a represa devem-se a pressão lateral da água e dos sedimentos depositados no lago atrás da represa. A pressão intersticial ou capilar é uma força estática variável que atua em todas as direções, as quais diminuem as forças verticais com efeitos prejudiciais. Atuam no corpo da represa e em sua fundação. As trocas de temperatura podem produzir tensões adicionais no concreto; as tensões por temperatura podem ser particularmente prejudiciais em represas em arco. As forças dinâmicas mais importantes, que atuam sobre a represa são a ação das ondas, sobrefluxo de água e fenômenos sísmicos. Rupturas por Deslizamento em Represas de Concreto As forças horizontais tendem a empurrar a represa vale abaixo e sendo excessivas podem fazer com que a represa desloque-se. A maioria das rotações em represas estudadas sobrevieram após grandes tormentas. As águas das tormentas são um sério fator em muitos escorregamentos de terras. A ação das águas em rochas estratificadas de fundações de represas são triplas: 1° a água lubrifica as superfícies das rochas secas e diminui o coeficiente de fricção entre elas; 2° a água que se move entre os estratos não somente dissolve o material da fundação, erosionando-o por uma ação puramente mecânica, aumentando deste modo o volume das aberturas e formando cavernas; 3° se os interstícios entre os estratos estão saturados, o último estrato inferior sofre uma pressão hidrostática diretamente proporcional à pressão da coluna de água ou a distância vertical até o nível de água no depósito. Em resumo, durante e após uma tormenta pode produzir-se um deslizamento rotacional dentro de uma fundação na rocha, ainda que o valor do coeficiente de fricção da base da represa não se altere, ou seja, havendo um aumento prejudicial da pressão intersticial acompanhado por solução e erosão do material da fundação. Investigações Geológicas Para Localização de Represas de Concreto Para melhor localização de uma represa de concreto deverão ser satisfeitas as seguintes exigências: 1° A rocha deverá ser firme e resistente para as possíveis forças estáticas e dinâmicas, inclusive os tremores de terra; 2° as vertentes do vale devem ser estáveis quando do enchimento do lago, igualmente com relação aos estribos; 3° a fundação da represa deverá estar livre de deslizamentos, especialmente no caso de represas de gravidade; 4° a rocha da fundação deverá ser no possível, de um só tipo litológico, afim de evitar-se variações no valor do módulo de elasticidade; 5° Os muros da fundação e da represa devem ser impermeáveis; 6° as rochas

devem ser resistentes à solução, erosão, decomposição e outros efeitos prejudiciais às acumulações de sedimentos evitando a diminuição da vida útil da obra; 7° a área de acumulação de água, incluindo as rochas deverá ser resistente à erosão e por conseguinte, não contribuir facilmente às acumulações de sedimentos; 8° no caso de uma represa em arco, a topografia e a estrutura rochosa nos estribos tem que ser favoráveis para a acomodação dos empuxos e estabilidades do arco; 9° as condições geológicas e topográficas permitam a localização adequada dos desaguadouros e túneis de derivação, salas de máquinas e canais de condução; 10° a localização dos materiais de construção, principalmente os agregados de concreto, devem encontrar-se a distâncias econômicas. As etapas a serem premiadas no desenvolvimento geológico para localização de uma represa podem assim ser resumidas: Reconhecimento: antes de começar as investigações sobre o terreno deve-se executar um levantamento bibliográfico completo da geologia regional; Investigações preliminares: neste nível deverá estar clara a geologia regional, com a elaboração de um mapa geológico local, assinalando as jazidas de materiais de construção. Se reúnem amostras de rocha para futuro reconhecimento e ensaios de laboratório; Explorações detalhadas: o problema básico de campo durante esta etapa é determinar com detalhe o caráter da sobrecarga e o leito das rochas sobre os estribos e o canal fluvial. Se investigam completamente as zonas de infiltração do futuro lago, são também estabelecidos poços de observação da água subterrânea. Neste período é importante estabelecer-se exatamente o eixo da barragem e o seu tipo. Se uma falha grande atravessa o local estabelecido, pode-se evitá-lo, transladando-o para montante. Após inicia-se o processo de reconhecimento subterrâneo através de sondagens, principalmente nos locais dos estribos, nas encostas e no canal fluvial. Não se pode expressar os critérios definitivos sobre a localização de outras sondagens, já que dependem do tipo de estrutura, situação geológica e exigências do projeto. Aconselha-se que a profundidade destas perfurações atinjam aproximadamente a altura do fundo do rio, quando realizadas no local dos estribos e que junto ao fundo do rio se aproxime da altura da represa. Nas áreas de empréstimo são realizadas sondagens para quantificar e qualificar o material. Estágio imediatamente anterior à construção: Nesta etapa os planos da estrutura estão muito avançados e comparando às formas do projeto com a informação geológica, o corpo de engenheiros pode pedir alguma prova geológica complementar com relação a capacidade da rocha suportar as partes mais pesadas da represa, sendo necessário executarem-se algumas sondagens. Estágio da construção: a exploração subterrânea para obter dados para o projeto pode não dar a suficiente informação para resolver problemas que


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surgem durante a construção, por isso, as perfurações não se acabam com o final das investigações geotécnicas. Para determinar a profundidade definitiva das escavações, pode ser necessário a prospecção através de sondagens de distâncias até 15 metros. Os poços de observação da água subterrânea estabelecidos durante as explorações deverão manterem-se em bom estado, sendo que, as leituras do nível da água deverá ser feita periodicamente (mensal) durante pelo menos um ano depois de encher-se o depósito ou até que se estabeleça o regime da água subterrânea posterior à construção. Deverá ser elaborado um mapa geológico nas escavações das fundações para a represa, indicando qualquer fratura ou falha e outros defeitos estruturais, uma descrição dos tipos de rochas e solos, o aparecimento de fontes, e que servirá positivamente no surgimento de dificuldades tais como, infiltrações excessivas, assentamentos diferenciais ou instabilidades locais. Exercício Complementar Nº 10 Para melhor compreensão do texto responda as questões a seguir: 1) Qual a implicação sob o ponto de vista geológico que torna importante o conhecimento das relações estratigráficas no local de uma barragem? 2) Há necessidade de sondagem em ambos os lados do vale para construção de uma barragem? 3) Considerando só o substrato, onde iria ser favorável a construção de uma barragem por gravidade e outra por contrafortes – Formação Serra Geral e Sedimentos continentais atuais? 4) Os basaltos são rochas intensamente fraturadas, como então, explica-se a presença de um grande nº de barragens nestas rochas? 5) Como uma barragem após a sua conclusão pode interferir na qualidade da água subterrânea?

Figura 12.1 - Barragem de gravidade e de contrafortes.


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A Geologia de Engenharia e o Meio Ambiente

O equacionamento de problemas ambientais começou a ser contemplado em políticas públicas de países industrializados, de maneira sistemática, especialmente a partir do início da década de 60. Nos anos 70, países em desenvolvimento começaram também a incorporar o tema em seus programas e planos de ação. Na década de 80, o assunto adquiriu expressão mundial e passou a ser considerado em estruturas gerenciais públicas c privadas, por meio do estabelecimento de exigências ambientais. Constitui marco significativo no Brasil, a edição, em 1981, pela primeira vez na história do País, de uma Política Nacional do Meio Ambiente, cujas diretrizes inspiraram a maior parte das regulamentações legais e normativas consecutivas. No Brasil, alguns desses instrumentos têm sido objeto de legislação e normalização técnica podendo ser subdivididos em dois grupos, segundo a escala territorial em que são aplicados: instrumentos de gestão ambiental de empreendimentos (minerações, hidrelétricas, estradas, indústrias, dutovias, aterros sanitários, loteamentos, dentre outros; nestes casos, tem sido comum o uso do termo gerenciamento ambiental ao invés de gestão, embora, na prática, seja similar) e instrumentos de gestão ambientai de regiões geográficas delimitadas (bacias hidrográficas, unidades de conservação ambiental, áreas costeiras, metrópoles, dentre outras). Gestão Ambiental de Empreendimentos O primeiro grupo de instrumentos de gestão ambiental compreende os que têm sido comumente aplicados em empreendimentos, destacando-se a avaliação de impacto ambiental, recuperação de áreas degradadas, monitoramento ambiental, auditoria ambiental, análise de riscos ambientais, investigação de passivo ambiental, seguro ambiental e sistema de gestão ambiental. Avaliação de Impacto Ambiental O instrumento da Avaliação de Impacto Ambiental (AIA) é constituído de uma série de procedimentos legais, institucionais e técnico-científicos, que visa identificar os possíveis impactos decorrentes da futura instalação de um empreendimento, prever a magnitude destes impactos e avaliar a sua importância. É provável que seja o instrumento de planejamento e gestão ambiental mais conhecido e praticado no mundo. No Brasil, vem sendo aplicado crescentemente desde 1986, especialmente em razão de determinação legal e conseqüente difusão do Estudo de Impacto Ambiental e respectivo Relatório de Impacto Ambiental (ElA/Rima), documentos que devem ter elaboração prévia à instalação do empreendimento e que visam subsidiar a tomada de decisão sobre a viabilidade ambiental do projeto proposto.

Neste universo, o conceito de impacto ambiental está associado à idéia de alteração ou efeito ambiental considerado significativo ou importante por meio de uma avaliação especificamente dirigida para o projeto do empreendimento em questão, podendo ser positivo ou negativo. Os tipos de empreendimentos que têm sido objeto de EIA/ Rima no Brasil são minerações, barragens hidrelétricas, estradas de rodagem, aterros sanitários, unidades de tratamento de resíduos, oleodutos, loteamentos residenciais, indústrias, usinas termelétricas, dentre outros; ou seja, qualquer empreendimento potencialmente causador de impacto ambiental. Recuperação de Áreas Degradadas A aplicação do instrumento de recuperação de áreas degradadas requer a compreensão do significado de degradação ambiental. Os procedimentos comumente adotados sugerem uma aproximação com o conceito de impacto ambiental negativo, geralmente associado a situações estabelecidas, sendo produzida por alguma forma de intervenção humana. Sobre o conceito de recuperação, no que se refere ao meio físico, tem sido comum sua utilização associada à intenção de obter a estabilidade dos processos ambientais atuantes na área. Há também o termo reabilitação, em geral associado ao objetivo de atribuir, ao local alterado, um uso do solo, de acordo com projeto prévio e em condições compatíveis com a ocupação circunvizinha. O conceito é comum em mineração, sendo que o reaproveitamento da área poderá ser para uma nova finalidade (comercial, industrial, habitacional, agrícola, preservação ou conservação ambiental, recreativa, lazer, cultural, entre outras) ou mesmo aquela existente antes da intervenção. Os casos em que têm sido comum a adoção de Planos de Recuperação de Áreas Degradadas (PRAD) são principalmente os de mineração. Contudo, há também exemplos em depósitos de resíduos industriais e urbanos, ocupação habitacional de encostas, erosões urbanas e rurais, subsidências e afundamentos ou colapsos de solos em áreas urbanas e cursos e corpos d'água assoreados. Monitoramento Ambiental O instrumento de monitoramento ambiental consiste, essencialmente, em realizar medições e observações específicas, cm geral, dirigidas a alguns poucos indicadores e parâmetros, com objetivo de verificar se determinados impactos ambientais estão ocorrendo, dimensionar a sua magnitude e, ainda, avaliar se as correspondentes medidas preventivas adotadas estão sendo ou não eficazes. Um exemplo está no acompanhamento da possível ocorrência de contaminação de águas, superficiais ou subterrâneas, por efluentes percolados da massa de resíduos de um aterro sanitário.

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Auditoria Ambiental A auditoria ambiental compreende um conjunto de atividades voltadas para a realização de análise sistemática, periódica, documentada e objetiva da conformidade existente entre as práticas de uma empresa e as exigências ambientais estabelecidas. Tais exigências podem extrapolar os requisitos legais e normativos, alcançando também diretrizes empresariais de caráter interno. Análise de Riscos Ambientais A análise de riscos ambientais tem sido utilizada como instrumento de gestão em empreendimentos cujas condições de instalação ou funcionamento podem envolvê-los em acidentes, induzidos ou não, acarretando significativos danos e prejuízos ao ambiente e, em particular, às pessoas que trabalham ou residem na área. Compreende a estimativa prévia da probabilidade de ocorrência de um acidente e a avaliação das suas conseqüências sociais, econômicas e ambientais. Investigação de Passivo Ambiental A investigação de passivo ambiental compreende o conjunto de atividades voltado à identificação e avaliação de todos os problemas ambientais existentes em um empreendimento e que foram gerados no passado. Exemplo típico da necessidade de aplicação deste tipo de instrumento está no processo de privatização de empresas públicas, como ocorreu em 1991, na Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), em virtude do passivo ambiental associado às minas de carvão de Santa Catarina, particularmente a contínua geração de drenagem ácida, proveniente das pilhas de rejeito, ricas em sulfetos. Seguro Ambiental Instrumento relativamente recente no campo da gestão ambiental de empreendimentos, em especial indústrias, o seguro ambiental tem a finalidade de garantir a reparação de danos pessoais ou materiais causados involuntariamente a terceiros, cm decorrência de poluição ambiental. Inclui-se, no seguro, o ressarcimento das despesas e indenizações, resultantes de responsabilidade civil, atribuída pela Justiça. Sistema de Gestão Ambiental Instrumento inspirado na normalização técnica inglesa, o Sistema de Gestão Ambiental (SGA) é implementado no âmbito geral de um empreendimento. Envolve, basicamente, a montagem de uma estrutura organizacional, o estabelecimento de responsabilidades, a definição de procedimentos e a alocação de recursos, com o objetivo primordial de articular todas as ações, voltadas à melhoria contínua do desempenho ambiental. O modelo inglês serviu de referência para a elaboração da série de normas técnicas editadas pela International Organization for Stundardization (ISO), e, no Brasil, pela ABNT, denominadas ISO 14000, que incluem os procedimentos

recomendados para a implementação de um SGA e obtenção da correspondente certificação ambiental. Exercício Complementar Nº 11 Com o auxílio da carta planialtimétrica distribuída procure identificar as áreas de proteção ambiental utilizando a tabela a seguir apresentada.


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TABELA SIMPLIFICADA DE IDENTIFICAÇÃO DE ÁREAS DE PROTEÇÃO AMBIENTAL FEIÇÕES

GEOMORFOLÓGICAS FAIXA DE

PRESERVAÇÃO ARGUMENTO LEGAL

RECURSOS HÍDRICOS

Corpos d’ água Variável

Res. CONAMA nº004/85 – Art. 3º - São reservas ecológicas: b) as florestas e demais formas de vegetação natural situadas: II- ao redor das lagoas, lagos ou reservatórios d’água naturais ou artificiais, desde o seu nível mais alto medido horizontalmente, em faixa marginal cuja largura mínima será: de 30m p/os situados em áreas urbanas; de 100m p/os que estejam em áreas rurais, excetos os corpos d’água com até 20 hectares de superfície, cuja faixa marginal será de 50m; de 100m para represas hidrelétricas. Lei nº 7803/89 (Altera a Lei nº 4771/65 – Cód. Florestal) Art. 2º - Considera-se de preservação permanente ... as florestas e demais formas de vegetação natural situadas: c) nas nascentes, ainda que intermitentes e nos chamados “olhos d’água, qualquer que seja sua situação topográfica, num raio mínimo de 50m de largura.

Cursos d’água

30m para rios< 10m 50m p/ rios 10 a 50m

100m p/ rios 50 a 200m 200m p/ rios 200 a 600m

500m p/ rios>600m

Lei nº803/89(Altera Leinº4771/65- Código Florestal) Art.2º - Consideram-se de preservação permanente ... as florestas e demais formas de vegetação natural situadas: a) ao longo dos rios ou qualquer curso d’ água desde o seu nível mais alto em faixa marginal cuja largura mínima seja: 1) de 30m para curso d’água de menos de 10 m de largura; 2) de 50m para cursos d’água que tenham de 10 a 50m de largura; 3) de 100m para cursos d’água que tenham de 50 a 200m de largura; 4) de 200m para cursos d’água que tenham de 200 a 600m de largura; 5) de 500m para cursos d’água que tenham largura superior a 600m.;

FEIÇÕES LITORÂNEAS Restingas 300 m preamar max. Res. CONAMA nº004/85 – Art. 3º - São reservas ecológicas:VII-nas restingas, em faixa mínima de 300m a contar da limha de

preamar máxima. Mangues e Dunas Toda extensão Res. CONAMA nº004/85 – Art. 3º-VIII-nos manguezais, em toda sua extensão; IX- nas dunas, como vegetação fixadora.

Promontórios; Lagunas e Estuários; Ilhas Costeiras,

Oceânicas e Fluviais Toda extensão

Leg. Amb. de SC – Cap. III – Seção I – Art.42- São consideradas áreas de proteção especial: II-promontórios, as ilhas fluviais, e as ilhas costeiras e oceânicas, estas quando cedidas pelo Gov. Federal: IV-estuários e as lagunas.

DECLIVIDADE

16°40’ ou 30% Lei do Parcelamento do Solo (Lei 6766/79) Art. 3º- Somente será admitido o parcelamento do solo para fins urbanos em zonas urbanas ou de expansão urbana, assim definidas por lei municipal. §único-Não será permitido o parcelamento do solo III- em terrenos com declividade superior a 30%, salvo se atendidas exigências específicas das autoridades competentes.

25° ou 46,6% Cód. Florestal- Lei 4771/65 – Art. 10º- Não é permitida a derrubada de florestas situadas em áreas de inclinação entre 25 a 45º só sendo nelas tolerada a extração de toras quando em regime de utilização racional, que visem rendimentos permanentes.

Encostas de morros, montanhas e montes

45° 100% Cód. Florestal-Lei 4771/65-Art. 2º- Consideram-se de preservação permanente pelo só efeito desta lei, as florestas e demais formas de vegetação natural situadas:e)nas encostas ou partes destas com declividade superior a 45º, equivalente a 100% na linha de maior declive.

HIPSOMETRIA

Linhas de cumeada 1/3 superior Res. CONAMA nº004/85 – Art. 3º - São reservas ecológicas: V) nas linhas de cumeada, em área delimitada a partir da curva de nível correspondente a 2/3 da sua altura, em relação à base, do pico mais baixo da cumeada, fixando-se a curva de nível para cada segmento da linha de cumeada equivalente a 1000m.

Morros isolados 1/3 superior Res. CONAMA nº004/85 – Art. 3º - São reservas ecológicas:VI) no topo de morros, montes e montanhas, em áreas delimitadas a partir da curva de nível correspondente a 2/3 da altura mínima da elevação em relação à base.

Montanhas ou serras 1/3 superior

Res. CONAMA nº004/85 – Art. 4º - Nas montanhas ou serras, quando ocorrem dois ou mais morros cujos cumes estejam separados entre si por distâncias inferiores a 500m, a área total protegida pela reserva ecológica abrangerá o conjunto de morros em tal situação e será delimitada a partir da curva de nível correspondente a 2/3 da altura, em relação à base do morro mais baixo do conjunto.

Montanhas Acima de 1.800 m Lei nº7803/89 Cód. Florestal (Alterações da Lei 4771/65) Art. 2º Consideram-se de preservação permanente ... as florestas e demais formas de vegetação natural situadas: h) em altitude superior a 1800m qualquer que seja a vegetação.

Tabuleiros chapadas 100 m Lei nº7803/89 Cód. Florestal (Alterações da Lei 4771/65) Art. 2º- g) nas bordas dos tabuleiros ou chapadas, a partir da linha de ruptura do relevo, em faixa nunca inferior a 100 m em projeção horizontal.

Geól. Eduardo S. Scangarelli


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BIBLIOGRAFIA

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apostila 2006 (1)

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