Cartografia Geotécnica 2009

7/23/2019 Cartografia Geotécnica 2009

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MESTRADO INTEGRADO EM ENGENHARIA CIVIL

OBRAS GEOTÉCNICAS

Introdução àCARTOGRAFIA GEOTÉCNICA

M. F. Costa Pereira

[email protected] http://dminas.ist.utl.pt/OG2009

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]



Carta geotécnica (Engineering geological map)

(1)

Cartografia que contém informações de índolegeológico-geotécnica necessárias para aplaneamento e gestão do território e, para osprojectos, construção e manutenção de obras de

engenharia

Instrumento de trabalho da Engenharia Geológica

Contém informações sobre as características epropriedades do solo e do subsolo de umadeterminada região

Avaliação do comportamento e previsão dos problemasgeológicos e geotécnicos

(1) Discussão alargada do tema in http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/ead/cartas/carta03.html



A utilidade das Cartas Geológicas

Topografia

Litologias

Estrutura das formações geológicas

Tectónica frágil e dúctil

Informação hidrogeológica

Informação sobre recursos geológicos

Informação arqueológica



As limitações das Cartas Geológicas

Não contêm dados quantitativos das propriedadesfísicas e mecânicas, nem dados referentes àsheterogeneidades e anisotropia dos materiais

Não apresentam os componentes do meiogeológico com significado geotécnico e a suainfluência nos trabalhos de planeamento e de

engenharia

Não contêm informação sobre a dinâmica do meiogeológico relativamente à engenharia



Conteúdos gerais das cartas geotécnicas

Descrição e classificação geotécnica dos solos edas rochas

Propriedades físicas e mecânicas dos materiais

Condições e processos geomorfológicos

Processos dinâmicos



Factores condicionantes do conteúdo, pormenor egrau de complexidade das cartas geotécnicas

Escala e extensão

Objectivos concretos a atingir

Importância dos diferentes factores geológico-geotécnicos e respectivas relações

Informação disponível, dados e representatividade

Técnicas de representação



UTILIDADE DAS CARTAS GEOTÉCNICAS

Informação descritiva (materiais e processosgeológicos)

Dados quantitativos (meio geológico, propriedades

físicas e mecânicas dos materiais)

Informação Interpretativa com relevo para asaplicações geotécnica ou de engenharia

AJUDA INSUBSTITUÍVEL PARA O PROJECTO RACIONAL DASOBRAS, NA PREVISÃO DOS PROBLEMAS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS DE REGIÕES PARTICULARES, PLANIFICAÇÃO

DAS INVESTIGAÇÕES IN SITU E NA INTERPRETAÇÃO DOSRESULTADOS DOS ENSAIOS DE CAMPO E DE LABORATÓRIO



CARTAS GEOTÉCNICAS

OBJECTIVO CONTEÚDO ESCALA

PLANEAMENTO REGIONAL

INFORMAÇÃO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA BÁSICA

OBRAS GEOTÉCNICAS

INFORMAÇÃO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA ESPECÍFICA



CARTAS GEOTÉCNICAS


Específico - apresenta informação sobre um aspecto

particular de engenharia geológica ou sobre umobjectivo concreto (aterro para resíduos, traçados de

caminhos de ferro, condições do terreno para fundação

de uma barragem, escavações subterrâneas, etc.).

Múltiplo ou geral - apresenta informação referente a

diversos aspectos da engenharia geológica, para

diversos objectivos e utilizações geotécnicos.

UNESCO - INTERNATIONAL ASSOCIATION OF ENGINEERING GEOLOGY (1976)



CARTAS GEOTÉCNICAS



Temático ou analítico – contém detalhes ou avalia umcomponente do meio geológico (ex. Grau de meteorização,

grau de fracturação)

Integrado – a) inclui os condiconalismos de todoscomponentes principais do meio geológico; b) divide oterritório em zonas geotécnicas homogéneas

Auxiliar – apresenta dados concretos sobre algumaspecto geológico ou geotécnico

Complementar – informação básica sobre algumaspecto geológico, geomorfológico, hidrogeológico, etc.



CARTAS GEOTÉCNICAS


Grande escala (local) > 1:10 000Escala média 1:10 000 a 1:100 000

Pequena escala (regional) < 1:100 000




CARTAS DE AVALIAÇÃO GEOTÉCNICA DO

TERRENO

Informação essencialmente qualitativa comclassificações gerais, zonas problemáticas, aptidão

do terreno para diversos usos, etc

CARTAS DE CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA

Informação quantitativa de propriedades eindicadores geotécnicos



CARTAS DE AVALIAÇÃO GEOTÉCNICA DO

TERRENO

Interpretação da cartografia geológica (1:50 000 e1:100 000), legenda de origem geológica – utilidadelimitada

Características geotécnicas das formaçõessuperficiais (1:25 000 a 1:100 000)

Coberturas, solos, aluviões, etc.

Caracterização qualitativa (por vezes quantitativa)e zonamento geral pouco pormenorizado



CARTAS DE CARACTERIZAÇÃO

GEOTÉCNICA

Caracterização global do terreno (1:25 000 a 1:50 000) -grandes unidades geotécnicas, com dados de

propriedades e indicadores de qualidade

Zonamento geotécnico para projectos deengenharia (1:5 000 a 1:25 000) – informação quantitativa

de acordo com a aplicação (fundações, taludes,escavações, materiais de construção, etc.)

Cartografia geotécnica de pormenor (1:100 e 1:2 000) –

informação e dados geotécnicos para uma obra concreta



CONTEÚDO DAS CARTAS GEOTÉCNICAS

Topografia e toponímiaDistribuição e descrição litológica das unidadesgeológicasEspessura dos solos, formações superficiais e rochas

alteradasDescontinuidades e dados estruturais

Classificação geotécnica de solos e rochasPropriedades de solos e rochas

Condições hidrogeológicasCondições geomorfológicasProcessos dinâmicos

Investigações prévias existentesRiscos geológicos



CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES GEOTÉCNICASDE SOLOS E DE ROCHAS

Propriedades Geológicas vs. Propriedades Geotécnicas

Composição mineralógicae litologia

Textura e Estrutura

Condições hidrogeológicas

Frequência, distr ibuição etipo de fracturas. Grau dealteração

Densidade e plasticidade dossolos; dureza, resistência,alterabilidade das rochas

Comportamento mecânico(densidade e porosidade)

Consistência dos solos,condições de alteração emsolos e rochas

Resistência, deformabilidadee permeabilidade




Parâmetros geotécnicos a representar na cartografia

Densidade Porosidade Consistência e Actividade Permeabilidade Resistência à compressão simples e à tracção

Parâmetros resistentes Deformabilidade Durabilidade ou alterabil idade

CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA DE SOLOS (USCS)E DE ROCHAS (ISRM) E CORRELAÇÕES EMPÍRICAS



MetodologiaIAEG (1981)


Classificação litológica de rochas

Descrição e Classificação geológico-geotécnica dasrochas e maciços rochosos

Matriz rochosa cor, textura, estrutura, porosidade, alteração e resistência

Maciço rochoso estrutura, nº descontinuidades, tamanho e forma dosblocos, grau e perfi l de meteorização

Características das descontinuidades

Classificação e descrição geológico-geotécnica dossolos

Número e tipo tamanho do grão, matéria orgânica, plasticidade,

origem do depósitoDescrição do material cor, forma e composição, estado de alteração,

resistência



Mapa Geotécnico geral de uma região de Toledo (González de Vallejo et al.,2004)



(cont.)



González de Vallejo

et al.(2004)

Região deZaragoza

Mapa com características geomecânicas e factores com incidência na construção



(cont.)



CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS

A presença da água condiciona a escolha dos locaisde implantação das obras e tem, frequentemente, umimpacto muito negativo ao nível da prática daengenharia ligada à construção dessas obras

Cerca de 75% dos problemas geotécnicosrelacionam-se directa ou indirectamente com

a presença da águaPor outro lado, a construção de grandes obras deengenharia pode afectar as condições

hidrogeológicas pré-existentes, criando ouamplificando os problemas geotécnicos associados



CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS

OBJECTIVOS

Prever as variações hidrogeológicas noterreno provocadas pelas actividades de

engenharia

Evitar, minimizar ou controlar as

variações hidrogeológicas

Devem ser cartografadas as zonas inundadas nopassado e as potencialmente inundáveis, assim

como a frequência e o período de retorno dasinundações



CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS – Dados Importantes

Distribuição da água e teor em água dos materiais Formações aquíferas

Lagos, rios, nascentes

Níveis piezométricos, profundidade e flutuações(Estações do ano e outras)

Aquíferos confinados

Fluxos, direcção e velocidade

Zonas e condições de infil tração

Parâmetros hidrológicos: permeabilidade

Propriedades hidroquímicas e qualidade da água



CONDIÇÕES GEOMORFOLÓGICAS

OBJECTIVOS

Conhecer os processos geradores de

instabilidade

Identificar as zonas instáveis

Escolher os melhores locais para aimplantação e os traçados das obras deengenharia



CONDIÇÕES GEOMORFOLÓGICAS – Dados Importantes

Topografia

Elementos do relevo (vales, terraços, vertentes,escarpas, etc.)

História recente e desenvolvimento da paisagem edo relevo e sua relação com a geologia

Origem, evolução e idade dos elementosgeomorfológicos

Relação com a hidrogeologia

Relação com processos geodinâmicos internos eexternos

Previsões de processos de erosão, assentamentos,movimentos de vertente, etc.



PROCESSOS DINÂMICOS

OBJECTIVOS

Obter informações espaciais e temporaissobre os processos geo dinâmicosinternos e externos

Efectuar a análise de Riscos Geológicos

Perigosidade

Vulnerabilidade



PROCESSOS DINÂMICOS – Dados Importantes

Localização e extensão dos processos

Limites e traços morfológicos associados

Idade (datação)

Intensidade e frequência de ocorrência

Grau de actividade, velocidade

Condições, causas e factores condicionantes

Previsões de processos potenciais



R = P . V. C

R – Risco

P – PerigosidadeV – Vulnerabilidade

C – Custo/valor do elemento exposto

Mapa de inventáriod d li t



de deslizamentos Alcoy - Alicante

(González de Vallejo et al.,2004)

Fotografia aérea+

Reconhecimentode campo



Informação suporte das cartas geotécnicas

Mapa geológico básico+Fundo topográfico

É comum não existirem mapas geológicos àescala requerida pelas obras

Quando são necessários mapas de escala médiaou grande, recorre-se normalmente aos mapasdisponíveis na escala 1:50 000 ou 1:25 000,

complementando-os com levantamentos decampo detalhados



ZONAMENTO GEOTÉCNICO

Consiste na classificação de zonas geotecnicamentehomogéneas, que podem incluir diferentes idadesgeológicas – UNIDADES GEOTÉCNICAS. São divisíveisem subunidades

O pormenor e grau de homogeneidade depende daescala, do objectivo e dos dados disponíveis

Nos mapas específicos para aplicações concretas, ozonamento deve basear-se nos parâmetros oucondições geotécnicas e nos fenómenos ou processosgeológicos que dizem respeito ao objectivo do mapa

Qual o objectivo do mapa ?

UNIDADES PARA CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA



UNIDADES PARA CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA

Designação Tipo de UniformidadeTIPO GEOTÉCNICO(ESCALA GRANDE)

TIPO LITOLÓGICO(ESCALA GRANDE OU MÉDIA)

COMPLEXO LITOLÓGICO(ESCALA MÉDIA A PEQUENA)

CONJUNTO LITOLÓGICO(ESCALA PEQUENA)

Litológica e física

Valores médios das propriedades

Composicional, textural e estrutural

Intervalo de valores

Genética e de tectónica - grupos detipos litológicos relacionados

Dados de litologias individuais ecomportamento geral da unidade

Genética e de tectónica - várioscomplexos litológicos

Propriedades geotécnicas muito gerais U N I F O R M

I D A D E C R E S C E N T E

IAGEG (1981); Unesco - IAEG (1976)



REPRESENTAÇÃO DOS DADOS

MAPA + LEGENDA + MEMÓRIA*Não existe um procedimento padrão, entre asprincipais associações de Engenharia Geológica, em

relação aos dados representados nas cartas e no modocomo são apresentados

* Inclui resultados dos reconhecimentos e investigaçõesrealizadas, os dados obtidos, as metodologias e critériosuti lizados para elaborar o mapa, sendo frequente incluir asclassificações geológico-geotécnicas dos materiais,

colunas de sondagens, folhas de resultados de ensaios efotografias com aspectos de interesse geotécnico



REPRESENTAÇÃO DA INFORMAÇÃO NO MAPA

Atribuição de propriedades geológico-geotécnicas às diferentes unidadesestabelecidas

Delimitação as zonas homogéneasrelativamente a propriedades individuais

Zonamento em unidades geotécnicashomogéneas e indexando valoresquantitativos

Isolinhas de valores quantitativos



sondagens

Exemplos de diagramas para representaçãode dados pontuais

ensaios



APLICAÇÕES INFORMÁTICAS E SIG

Tratamento automático dos dados Mapas de elementos ou factores

individuais ou combinados entre si Preparação de bases de dados

Actualização contínua dos mapas comdados e informação

Preparação de modelos 3D e simulaçãode acções sobre o terreno



CORTES GEOTÉCNICOS

Imprescíndíveis em projectos de fundações, barragens,

obras subterrâneas, etc.

González deVallejoet al.(2004)

Perfil de sectorização geomecânica de um túnel

Profundidades pelo menos iguais às da região de trabalho

Não incluir interpretações subjectivas

(Legenda perfil anterior)



* **

** desmonte com explosivos* Ripável - Removível com rippers



Os métodos de obtenção de dados com vista à criaçãode mapas geotécnicos devem incluir os métodoshabituais em engenharia geológica, complementadoscom

MÉTODOS DE PROSPECÇÃO INDIRECTA

MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DIRECTAde acordo com o tipo e objectivo do mapa e dacomplexidade da zona em estudo. O tempo disponível

também poderá condicionar a realização destesmapas.

A fase final compreende

SELECÇÃO, ANÁLISE, INTERPRETAÇÃO DOS DADOS

Método Dados para cartografia geotécnica

Foto interpretação e teledeteção Cartografia de solos e rochas



Foto-interpretação e teledeteção Cartografia de solos e rochas

Estruturas geológicas

Hidrologia e redes de drenagem

Processos dinâmicos

Reconhecimento e recolha dedados de Campo

Aspectos geológicos e geomorfológicos

Dados e medidas geológico-geotécnicas

Métodos geofísicosResistividade eléctrica:

Porosidade, fracturação, saturação, salinidade

Profundidade do nível freático

Profundidade do substrato rochoso

Sísmica:

Densidade, módulo de deformaçãoGrau e profundidade de zonas alteradas

Profundidade do substrato rochoso

Sondagens, valas e amostras Colheita de amostras representativas

Observação directa dos materiais

Propriedades físicas e características do terreno

Condições hidrogeológicas

Ensaios in situ Propriedades resistentes e deformacionais

Tensões naturais

Permeabilidade, pressão de águaDados de ensaios em sondagens

Ensaios de laboratório Propriedades físicas e mecânicas dos materiais



PLANEAMENTO DO TERRITÓRIO

REGIONAL LOCAL E URBANO

MAPAS INTEGRADOS COM DIVERSOS ASPECTOS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS

(ESCALAS MÉDIA E PEQUENA)

SELECÇÃO DOS LOCAIS ADEQUADOS, AMBIENTALMENTE FAVORÁVEiS OU SUSTENTÁVEIS

SOLUÇÃO DE COMPROMISSO ENTRE ASPECTOSTÉCNICOS, ECONÓMICOS E AMBIENTAIS

SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DURANTE AS FASES DE

DESENVOLVIMENTO, PROJECTO E CONSTRUÇÃO

Mapa geotécnico geral (Tenerife)



( G o n z á

l e z d e V a l l e

j o e t a l . , 2

0 0

4 )

A – Muito expansivoB – Expansivo

C – Ligeiramente expansivoD – Não expansivo

Afloramentosrochosos

ou comcoberturas < 2m



ENGENHARIA

ESTUDOS PRÉVIOS OU DE VIABILIDADE PARA SELECÇÃO

DE LOCALIZAÇÃO DE OBRAS OU DE TRAÇADOS

INFORMAÇÃO E DADOS PARA O PROJECTOE CONSTRUÇÃO DA OBRA

MAPA + CORTES OU PERFIS GEOTÉCNICOS(ESCALA GRANDE)

Localização das sondagens e investigações realizadas Processos dinâmicos (deslizamentos e subsidências), áreas

instáveis e riscos geológicos Aptidão geotécnica para fundações e suportes

Taludes em escavações Localização e qualidade dos materiais de empréstimos



(González de Vallejo et al.,2004)Cidade de Cartagena – Murcia



Legenda simplificada. Escala 1:15 000

Bibliografia recomendada



Geological Society of London (1972). The preparation of maps and

plans in terms of engineering geology. Qt. J1. EngineeringGeology, voI 5, pp. 239-381.

IAEG (1981). Rock and soils description and classification for

engineering geological mapping. Report by the IAEG Commissionon Engineering Geologi-cal Mapping. BulI. of the IAEG, n.º 24, pp.235-274.

UNESCO-IAEG (1976). Engineering geological mapping. A guide totheir preparation. Commision on Engineering Geological Maps ofthe IAEG. Earth Sciences, 15. The Unesco Press.

Referência principal da apresentação

González de Vallejo, L.; Ferrer M.; Ortuño L. & Oteo C. (2004).Ingeniería Geológica. Pearson Educación, Madrid. 744 p.

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