3. PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS
3. PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3. PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 3.3.1.1 Ciclos de descarga e carga Se durante a compressão de um provete de rocha se diminuir a força aplicada antes de se atingir a rotura a curva de tensão-deformação observada evolui da forma representada na Figura 3.9 a partir do ponto P. A diminuição da tensão normal é acompanhada por uma diminuição proporcional da deformação axial. Ao se atingir a descarga completa observa-se que a curva deixa de ser rectilínea e que permanece uma deformação residual εP. O ramo de carga (ou recarga) seguinte já não apresenta uma curvatura inicial acentuada e vai encontrar o diagrama original num ponto um pouco acima de P. As rochas muito resistentes só apresentam geralmente deformações permanentes quando o ponto P se encontra para além do trecho rectilíneo do diagrama. Por outro lado, as rochas de baixa resistência, em particular as rochas alteradas, podem exibir deformações permanentes ou residuais importantes desde o trecho inicial curvo. Figura 3.9 − Ciclos de descarga e carga em compressão uniaxial 3.3.1.2 Efeitos do tempo nas deformações − fluência Os ensaios mecânicos de compressão (e outros) sobre provetes de rocha são normalmente conduzidos de forma relativamente rápida, ou seja, a taxa de variação das forças aplicadas (e, consequentemente, das tensões aplicadas) é constante sem existir a preocupação em considerar a variável tempo na evolução das deformações. No entanto, se aplicarmos a vários provetes iguais duma mesma rocha compressões σ’, σ’’, σ’’’, … sucessivamente maiores e mantivermos os provetes sob essas tensões observa-se, em regra, um acréscimo das deformações no tempo (Figura 3.10). Esta característica é designada por fluência, e constitui um comportamento observável em muitos materiais sólidos. Por exemplo, o sal-gema é uma rocha sedimentar com uma fluência extremamente grande ao contrário do calcário. Isto significa que, 3.14 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS
GEOLOGIA DE ENGENHARIA se dois provetes com as mesmas dimensões de cada uma destas rochas fossem submetidos a tensões de compressão iguais e constantes no tempo, ao fim de um determinado intervalo de tempo a amostra de sal-gema apresentaria deformações maiores do as do calcário. Figura 3.10 − Efeito da fluência em deformações de compressão uniaxial 3.3.2 Ensaio de carga pontual (“Point load test”) A determinação da resistência à compressão simples da rocha recorrendo a ensaios de compressão uniaxial é uma tarefa que requer especiais e morosos cuidados na preparação das amostras e condução dos ensaios. Em certos casos, o número de ensaios requeridos para determinar as propriedades dum vasto leque de tipos de rocha referentes a um projecto pode assumir um valor extremamente elevado. Existem outros casos em que a resistência à compressão simples e o comportamento tensão-deformação não necessita de ser estudado em detalhe, bastando o conhecimento aproximado do valor da resistência. Nestas circunstâncias, haverá vantagem em recorrer a ensaios bastante mais simples e económicos que o ensaio de compressão uniaxial, desde que os resultados destes ensaios possam fornecer índices correlacionáveis com a resistência à compressão das rochas. Um método alternativo de aferir a resistência à compressão simples das rochas consiste na determinação do índice de resistência ou índice de carga pontual através do ensaio de carga pontual (“Point Load Test”) também conhecido por ensaio Franklin. O ensaio tem um procedimento sugerido pela ISRM (“International Society for Rock Mechanics”) e consiste em provocar a rotura de amostras de rochas, obtidas a partir de carotes de sondagens com diâmetros variando entre 25 e 100 mm, aplicando uma força pontual crescente. A amostra de rocha é comprimida entre duas ponteiras PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.15
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<strong>3.</strong><strong>3.</strong>1.1 Ciclos de descarga e carga<br />
Se durante a compressão de um provete de rocha se diminuir a força aplicada antes de se atingir a<br />
rotura a curva de tensão-deformação observada evolui da forma representada na Figura <strong>3.</strong>9 a partir<br />
do ponto P. A diminuição da tensão normal é acompanhada por uma diminuição proporcional da<br />
deformação axial. Ao se atingir a descarga completa observa-se que a curva deixa de ser rectilínea e<br />
que permanece uma deformação residual εP. O ramo de carga (ou recarga) seguinte já não apresenta<br />
uma curvatura inicial acentuada e vai encontrar o diagrama original num ponto um pouco acima de P.<br />
As rochas muito resistentes só apresentam geralmente deformações permanentes quando o ponto P<br />
se encontra para além do trecho rectilíneo do diagrama. Por outro lado, as rochas de baixa<br />
resistência, em particular as rochas alteradas, podem exibir deformações permanentes ou residuais<br />
importantes desde o trecho inicial curvo.<br />
Figura <strong>3.</strong>9 − Ciclos de descarga e carga em compressão uniaxial<br />
<strong>3.</strong><strong>3.</strong>1.2 Efeitos do tempo nas deformações − fluência<br />
Os ensaios mecânicos de compressão (e outros) sobre provetes de rocha são normalmente<br />
conduzidos de forma relativamente rápida, ou seja, a taxa de variação das forças aplicadas (e,<br />
consequentemente, das tensões aplicadas) é constante sem existir a preocupação em considerar a<br />
variável tempo na evolução das deformações.<br />
No entanto, se aplicarmos a vários provetes iguais duma mesma rocha compressões σ’, σ’’, σ’’’, …<br />
sucessivamente maiores e mantivermos os provetes sob essas tensões observa-se, em regra, um<br />
acréscimo das deformações no tempo (Figura <strong>3.</strong>10). Esta característica é designada por fluência, e<br />
constitui um comportamento observável em muitos materiais sólidos. Por exemplo, o sal-gema é uma<br />
rocha sedimentar com uma fluência extremamente grande ao contrário do calcário. Isto significa que,<br />
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