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Estruturas geológicas, como caracterizar e descrever
Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas
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Não perca as partes importantes!
ANNE CAROLINE DA SILVA
Dissertação apresentada ao programa de Pós-Graduação em Engenharia Mineral da Universidade Federal de Pernambuco, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de Mestre em Engenharia Mineral. Orientador: Prof. Dr. Evenildo Bezerra de Melo Coorientador: Prof. Dr. Márcio Luiz Siqueira de Campos Barros
A comissão examinadora composta pelos professores abaixo sob a presidência do Dr. Evenildo Bezerra de Melo, considera a candidata ANNE CAROLINE DA SILVA, Aprovada. Recife, 27 de julho de 2016.
Prof. Dr. EVENILDO BEZERRA DE MELO Orientador (UFPE)
Prof. Dr. MÁRCIO LUIZ DE SIQUEIRA CAMPOS BARROS Coorientador (UFPE)
Prof. Dra. FELISBELA MARIA DA COSTA OLIVEIRA Examinador Interno (UFPE)
Prof. Dr. MARCELO REIS RODRIGUES DA SILVA Examinador Externo (UFPE)
A Deus,
a meu pai Alex Sandro ( in memorian ) e minha mãe Ana Maria,
a minha avó Ivonete e minha irmã Alexsandra,
dedico.
Se eu pudesse deixar algum presente a você, deixaria aceso o sentimento de amar a vida dos seres humanos. A consciência de aprender tudo o que foi ensinado pelo tempo afora. Lembraria os erros que foram cometidos para que não mais se repetissem. A capacidade de escolher novos rumos. Deixaria para você se pudesse, o respeito àquilo que é indispensável: Além do pão, o trabalho. Além do trabalho, a ação. E, quando tudo mais faltasse, um segredo:
O de buscar no interior de si mesmo a resposta e a força para encontrar a saída.
Mahatma Ghandi
Na pedreira Combritas, localizada no distrito de Pão de Açúcar, município de Taquaritinga do Norte, Pernambuco, procedeu-se a análise estrutural da rocha, susceptível de aplicação ao bom planejamento das aberturas das faces livres, consistindo no mapeamento geológico de detalhe das principais descontinuidades presentes no maciço a partir da coleta de dados. Possibilitou-se, assim, a projeção das feições geométrico-estruturais e as prováveis orientações de instabilidade, que definem a ruptura natural da rocha, isto é, o bloco de partição. O objetivo foi a análise das características geomecânicas evidentes na face livre e a forma como está orientada. Os prováveis tipos de rupturas foram verificados nas cinco faces livres estudadas, através das técnicas de projeções estereográficas e cônicas das descontinuidades – famílias de fraturas, foliações, tipo bandamento e xistosidade – expressivos do bloco de partição natural da rocha. Assim, buscou-se a definição das superfícies levantante, alongante e trincante, e suas interseções nas faces livres já existentes. As interpretações das projeções identificaram a tendência do maciço a rupturas em cunha. Os marcadores de deformação apontaram para o estágio frágil-rúptil dos litotipos do maciço, enquanto o bloco de partição permitiu apontar a melhor abertura da face livre, que leva à otimização de carga, essencialmente evitando-se taludes negativos e repés, reduzindo os custos financeiros. As cunhas de partição caracterizaram as dificuldades registradas nas faces livres já abertas na pedreira de agregados para a construção civil. Em essência, há obliquidade entre a foliação da rocha e as famílias de fraturas mais frequentes, traduzindo-se, em geral, com alongamentos segundo a direção NNW-SSE até NE-SW, com mergulhos para o sentido leste do que se conclui que a abertura da face livre será otimizada se respeitar a direção daquele alongamento, mergulhando do sentido leste para oeste. Alternativamente, deve ser respeitada a direção da superfície alongante da rocha, de tal modo que a face livre verticalizada, nessa situação, deverá gerar menos taludes negativos e passivos ambientais.
Palavras-chave: Bloco de partição natural; Descontinuidades; Projeção estereográfica; Ruptura em cunha.
Figura 1. Maciço rochoso da pedreira Combritas, em vista de corte frontal na Face Livre A1.
Figura 33. Projeção estereográfica da direção da Face Livre A1 e das fraturas F4, F5, F7 e F10. ........................................................................................................................................... 52 Figura 34. Taludes negativos e superfícies levantante e trincante da Face Livre A1............... 53 Figura 35. Fratura na Face Livre A1. ....................................................................................... 53 Figura 36. Projeção estereográfica das foliações presentes na Face Livre A2. ........................ 55 Figura 37. Projeção estereográfica das fraturas da Face Livre A2. .......................................... 56 Figura 38. Projeção estereográfica da direção e das fraturas F2, F4, F9 e F10 da Face Livre A2. ............................................................................................................................................ 57 Figura 39. Veios formados durante o estado reológico dúctil da rocha na Face Livre A2. ..... 58 Figura 40. Veio cortando matriz rochosa na Face Livre A2. ................................................... 59 Figura 41. Projeção estereográfica das foliações presentes na Face Livre B1. ........................ 60 Figura 42. Projeção estereográfica das fraturas da Face Livre B1. .......................................... 61 Figura 43. Projeção estereográfica da direção e das fraturas F1, F2, F5, F7, F11 e F14 da Face Livre B1. ................................................................................................................................... 62 Figura 44. Projeção estereográfica da direção da Face Livre B1 e das fraturas F1, F2, F5, F7, F11 e F14. ................................................................................................................................. 62 Figura 45. Veio com espessura máxima de 60 cm, caracterizando estado reológico dúctil na direção leste da Face Livre B1. ................................................................................................ 63 Figura 46. Dobra caracterizando o comportamento dúctil a frágil-dúctil, conforme os sigmoides, inclusive estirados. ................................................................................................. 64 Figura 47. Projeção estereográfica das foliações presentes na Face Livre B2. ........................ 66 Figura 48. Projeção estereográfica das fraturas presentes na Face Livre B2. .......................... 67 Figura 49. Projeção estereográfica da direção e das fraturas F2, F3, F6 da Face Livre B2. .... 68 Figura 50. Projeção estereográfica da direção da Face Livre B1 e das fraturas F1, F2, F3 e F6. .................................................................................................................................................. 69 Figura 51. Face Livre B2 da pedreira Combritas. .................................................................... 70 Figura 52. Projeção estereográfica das fraturas presentes na Face Livre C. ............................ 72 Figura 53. Projeção estereográfica das fraturas F3, F5 e F6 da Face Livre C. ......................... 73 Figura 54. Projeção estereográfica da direção da Face Livre C e das fraturas F3, F5 e F6. .... 74 Figura 55. Trecho da Face Livre C. .......................................................................................... 75
ABGE – Associação Brasileira de Geologia de Engenharia Ambiental
CBMR – Comitê Brasileiro de Mecânica das Rochas
CPRM – Companhia de Pesquisa e Recursos Minerais
ISRM – International Society of Rock Mechanics
SAD – South America Datum
SIRGAS – Sistema de Referência Geocêntrico para as Américas
O maciço rochoso da pedreira Combritas é caracterizado pela presença de muitas famílias de fraturas e litotipos que apresentam anisotropia, vinculada com foliação, descontinuidades que, de um modo geral, dificultam rotineiramente as operações unitárias realizadas no local.
Tipos de descontinuidade, como fraturas de distensão e de alívio, geram dificuldades para perfuração e desmonte da rocha, como o aparecimento de taludes negativos nas faces livres e de repés, apontando a necessidade da definição do bloco de partição natural da rocha.
A coleta de dados para a análise estrutural com a utilização de projeções estereográfica e cônica é a alternativa apresentada por este trabalho, devido ao baixo custo relacionado. Sendo assim, trata-se de técnica usual na caracterização estrutural das rochas, que auxilia na prática sustentável das operações de lavra, buscando otimização da carga nas detonações, redução nos custos, aumento na recuperação de material pétreo para agregado graúdo, melhorando a estabilidade do maciço e oferecendo melhores resultados e condições de planejamento ao trabalho, com mais segurança aos operários.
1.3.1. Objetivo Geral O trabalho aborda a caracterização do maciço rochoso, através da análise estrutural das descontinuidades que o constituem, a fim de subsidiar o planejamento de lavra, buscando a face livre que permite melhor rendimento e produtividade das operações unitárias realizadas e do produto final a ser utilizado como agregado.
1.3.2. Objetivos Específicos Os objetivos específicos são:
qualidade média à elevada, as descontinuidades são o aspecto fundamental a ter em conta no comportamento mecânico do maciço (BARTON ET AL , 1974; BIENIAWSKI, 1979).
De acordo com Da Costa (2007), esta estrutura “em blocos” confere uma natureza descontínua aos maciços rochosos. Por outro lado, a presença de descontinuidades sistemáticas com determinada orientação, como os planos de estratificação, ou superfícies de laminação, implicam um comportamento anisotrópico à rocha, ou seja, suas propriedades variam segundo a direção considerada.
As características do maciço diferem de local para local. Logo, uma característica importante é a heterogeneidade ou variabilidade das propriedades do maciço rochoso em zonas distintas ou até mesmo de ponto para ponto. Geralmente, os maciços rochosos são mais heterogêneos que as rochas intactas, apresentando várias famílias de descontinuidades.
Sob a designação de descontinuidade engloba-se qualquer feição planar que interrompa a continuidade física de um dado meio rochoso. O estudo das descontinuidades de um maciço rochoso mostra-se de importância fundamental, pois estas estruturas condicionam, de maneira muito forte, o seu comportamento.
Segundo Fiori (2009), a estabilidade e a deformabilidade de maciços rochosos dependem, em parte, da presença de descontinuidades nas rochas. As juntas, falhas, contatos litológicos, foliações metamórficas e veios ou diques são considerados as descontinuidades mais comuns, onde a existência de uma ou mais destas, ocasiona um agregado descontínuo de blocos nos maciços, sendo suas características físicas distintas de uma rocha intacta.
Ainda de acordo com Fiori (2009) e por definição, descontinuidade é considerada um plano de fraqueza na rocha, ao longo do qual o material rochoso é estruturalmente descontínuo e apresenta uma menor resistência ao cisalhamento. O aproveitamento seguro e economicamente viável do maciço está diretamente ligado às suas características.
As descontinuidades são as responsáveis pelo rendimento das operações de lavra nas pedreiras. A maioria dos depósitos é afetada por distintas orientações de fraturas.
Um conjunto de descontinuidades com a mesma atitude e gênese caracteriza uma família. Um conjunto de famílias que é característico de uma dada zona do maciço define um sistema. Esta variedade de famílias de descontinuidades resulta em irregularidade nos blocos (Figura 2), geralmente, provocando a necessidade de desmontes secundários.
Figura 2. Tipos de descontinuidade – foliação, fraturas e veios – na face livre A1.
No geral, o levantamento estrutural e a classificação geomecânica compreendem em observações in situ e na coleta de dados para definir famílias de descontinuidades podendo classifíca-las conforme algum padrão de direções e tensões, o que possibilita orientar a lavra e a qualidade dos blocos (FIGUEIREDO, 2014).
O modelo estrutural de um maciço rochoso representa a distribuição espacial das descontinuidades e suas características geométricas, o que permite reconhecer quais as mais importantes no condicionamento do comportamento do respectivo maciço rochoso (FREITAS, 2011).
