CARTOGRAFIA GEOTECNICA

CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA

Edite Martinho IST

1. DEFINIÇÃO


As Cartas Geotécnicas constituem um modo de representar

cartograficamente a informação geológico-geotécnica para fins de

planificação e uso do território e para o projecto, construção e

manutenção de obras de engenharia.

Contêm dados sobre as características e propriedades do solo e

subsolo de uma determinada zona para avaliar o seu

comportamento e prever os problemas geológico-geotécnicos.


Não contêm dados quantitativos das propriedades fisicas e mecânicas nem dados sobre a heterogeneidade e anisotropia dos materiais;

Não representam as componentes do meio geológico com significado geotécnico e a sua influência em trabalhos de planificação e engenharia;

Não representam o caracter dinâmico do meio geológico em relação à engenharia.

Descrição e classificação geotécnica de solos e rochas;

Propriedades fisicas e mecânicas dos materiais;

Condições hidrogeológicas e distribuição da água;

Condições e processos geomorfológicos;

Processos dinâmicos

Cartas geológicas

(limitações)

Cartas geotécnicas

(conteúdos gerais)

OS CONTEÚDOS E PORMENOR DA INFORMAÇÃO ASSIM COMO O GRAU DE

COMPLEXIDADE SÃO FUNÇÃO DE:

Escala e extensão;

Objectivos concretos que se persigam;

Importância dos diferentes factores geológico-geotécnicos e suas

relações;

Informação disponivel, dados e sua representatividade;

Técnicas de representação.


AS CARTAS GEOTÉCNICAS INCLUEM:

Informação descritiva sobre os materiais e processos geológicos;

Dados quantitativos dos diferentes componentes do meio

geológico e das propriedades fisicas e mecânicas dos materiais;

Informação interpretativa para aplicação geotécnica ou em

engenharia.

NOTA: As cartas geotécnicas não podem substituir uma investigação para

uma obra concreta, mas são de grande ajuda no desenho racional das

obras para prever os problemas geológico-geotécnicos numa zona,

planificar as investigações “in situ” e interpretar os resultados dos ensaios

de campo e laboratório.



2. TIPOS DE MAPAS

Os CARTAS GEOTÉCNICAS realizam-se a determinadas escalas de acordo

com os seus objectivos proporcionando informação geológico-

geotécnica básica (por exemplo para a planificação regional) ou

especifica para uma determinada aplicação (escavações, cimentações,

etc.).

As cartas geotécnicas podem classificar-se em função:

•Do seu objectivo

•Conteúdo

•Escala

2.1 Classificação

Critério Tipo de mapa

Objectivo -Específico:Proporciona informação sobre um determinado aspecto da engenharia geológica ou sobre um objectivo concreto (traçados de caminhos de ferro, condições do terreno para cimentação de uma barragem, para escavações subterrâneas etc.)

-Multiplo ou geral: proporciona informação referente a diversos aspectos da engenharia geológica para variados objectivos e usos geotécnicos

Conteudo -Temático ou analitico: contém detalhes ou avalia uma determinada componente do meio geológico (grau de meteorização, grau de fracturação dos maciços rochosos, processos sismicos, expansividade dos solos, etc.).

-Integrado: a) inclui as condições geotécnicas descritivas das principais componentes do meio geológico; b) zonamento do território em unidades geotécnicamente homogéneas.

-Auxiliar: apresenta dados concretos de algum aspecto geológico ou geotécnico.

-Complementar: proporciona informação básica sobre algum aspecto geológico, geomorfológico, hidrogeológico, etc.

Escala -Escala grande (local): >1:10.000

-Escala média: 1:10.000 a 1:100.000

-Escala pequena (regional): <1:100.000

UNESCO-IAEG, 1976


1. CARTAS DE AVALIAÇÃO GEOTÉCNICA DO TERRENO

São mapas qualitativos com classificações gerais, zonas problemáticas, aptidão

do terreno para diversos usos, etc.

INCLUEM:

- Interpretação da cartografia geológica; escalas entre 1:50.000 e 1:100.000;

legenda de origem geológica – utilidade limitada

- Caracteristicas geotécnicas das formações superficiais; escalas entre

1:25.000 e 1:100.000; dados sobre solos aluviões, etc.; caracterização

qualitativa e zonamento geral pouco pormenorizado

AS CARTAS GEOTÉCNICAS PODEM AGRUPAR-SE

2. CARTAS DE CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA

PODEM INCLUIR:

-Caracterização global do terreno, escalas entre 1:25.000 e 1:50.000,

grandes unidades geotécnicas, com dados de propriedades e indicadores de

qualidade;

-Zonamento geotécnico para projectos de engenharia, a escalas entre

1:50.000 e 1:25.000, com informação quantitativa segundo a sua aplicação

(fundações, taludes, escavações, materiais de construção, etc.

-Cartografia geotécnica de pormenor, a escalas entre 1:100 e 1:2.000, com

informação e dados geotécnicos para uma obra concreta.



2.2 Conteúdo das cartas geotécnicas

•Topografia e toponímia

•Distribuição e descrição litológica das unidades geológicas

•Espessura dos solos, formações superficiais e rochas alteradas

•Descontinuidades e dados estruturais

•Classificação geotécnica de solos e rochas

•Propriedades de solos e rochas

•Condições hidrogeológicas

•Condições geomorfológicas

•Processos dinâmicos

•Investigações prévias existentes

•Riscos geológicos

2.2.1 CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS DE SOLOS E ROCHAS

Composição mineralógica e litologia

Textura e estrutura

Condições hidrogeológicas

Em maciços rochosos-frequência,

distribuição e tipo de

descontinuidades, grau de fracturação

e alteração

Densidade e plasticidade dos solos

Dureza, resistência e alterabilidade

das rochas

Comportamento mecânico dos

materiais em relação com a

porosidade e densidade

Consistência dos solos

Condições de alteração em solos e

rochas

Resistência, deformabilidade e

permeabilidade

Propriedades geológicas Propriedades geotécnicas



Parâmetros geotécnicos a representar nas cartas

•Densidade

•Porosidade

•Consistência

•Permeabilidade

•Resistência à compressão simples e à tracção

•Deformabilidade

•Durabilidade e alterabilidade



(metodologia IAEG, 1981a)

INCLUI

-Classificação litológica de rochas

-Descrição e classificação geológico-geotécnica de rochas e maciços rochosos

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

•Maciço rochoso – estrutura, número de familias de descontinuidades,

tamanho e forma dos blocos, grau e perfil de meteorização

•Caracteristicas das descontinuidades

-Classificação e descrição geológico-geotécnica de solos

•Nome e tipo – tamanho do grão, matéria orgânica, plasticidade, tipo de

depósito genético

•Descrição do material – cor, forma e composição, estado de alteração e

resistência

- Informação geológica adicional – nome e idade das formações geológicas


Exemplo de um mapa geotécnico geral de uma zona de Toledo (escala 1:200 000; IGME, 1972 in Vallejo et al., 2004)

Continuação

Exemplo de um mapa de características geomecânicas e factores geológicos com

incidência construtiva da região de Zaragoza (Escala 1:25 000; IGME, 1987 in Vallejo et

al., 2004).

Continuação

2.2.2 CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS

A presença da água afecta as propriedades e comportamento mecânico dos

materiais geológicos. Por isso, este aspecto tem de ser considerado na

cartografia geotécnica.

Os aspectos hidrogeológicos têm especial importância nos mapas geotécnicos

para fins de planificação e uso do território, exploração de recursos hídricos

ou actuações que tenham relação directa com as condições hidrogeológicas.

Os dados hidrogeológicos nos mapas geotécnicos devem:

•Permitir prever as variações hidrogeológicas associadas com obras de

engenharia

•Conter informação necessária para evitar, minimizar ou controlar as variações

hidrogeológicas

Devem ser cartografadas as zonas inundadas no passado e as potencialmente

inundáveis, assim como a frequência e o período das inundações.


2.2.2 CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS

DADOS

•Distribuição da água e teor em água dos materiais

•Formações aquíferas

•Lagos, rios e nascentes

•Níveis piezométricos, profundidade e flutuações (estações do ano e outras)

•Aquíferos confinados

•Fluxos, direcção e velocidade

•Zonas e condições de infiltração

•Parâmetros hidrogeológicos: permeabilidade

•Propriedades hidroquímicas e qualidade da água


2.2.3 CONDIÇÕES GEOMORFOLÓGICAS

Conhecer os processos geradores de instabilidade

Identificar as zonas instáveis

Escolher os melhores locais para a implantação e os traçados das obras de engenharia

Topografia

Elementos do relevo: valas, terraços,

vertentes, escarpas, etc.

História recente e desenvolvimento da

paisagem e do relevo e a sua relação

com a geologia

Origem, evolução e idade dos

elementos geomorfológicos

Relação com a hidrogeologia

Relação com os processos

geodinâmicos internos e externos

Previsões de processos de erosão,

assentamentos, movimentos de

vertente, etc.

OBJECTIVOS DADOS


2.2.4 PROCESSOS GEODINÂMICOS

Obter informação espacial e

dados sobre os processos

dinâmicos externos e internos

Efectuar a análise dos riscos

geológicos que podem afectar as

zonas povoadas, infraestruturas e

construções

Localização e extensão dos

processos

Limites e traços morfológicos

associados

Idade

Intensidade e frequência de

ocorrência

Grau de actividade, velocidade

Condições, causas e factores

condicionantes

Previsões de processos potenciais

OBJECTIVOS DADOS


3. MÉTODOS CARTOGRÁFICOS

Para a realização de CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA é necessário um MAPA

GEOLÓGICO BÁSICO sobre um FUNDO TOPOGRÁFICO.

É comum não existirem mapas geológicos e base topográfica à escala

requerida pelas obras.

Quando são necessários mapas de escala média ou grande, normalmente

recorre-se aos mapas disponiveis na escala 1:50.000 ou 1:25.000 e

complementa-se a informação com levantamentos de campo detalhados.


Baseia-se na classificação de unidades geotecnicamente homogéneas que

podem incluir diferentes idades geológicas – UNIDADES GEOTÉCNICAS -

estas são divisiveis em subunidades.

O pormenor e grau de homogeneidade depende

Escala

Objectivo do mapa

Dados disponiveis


3.1 ZONAMENTO GEOTÉCNICO


3.1.1 UNIDADES PARA CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA (IAEG, 1981a; UNESCO-IAEG,1976)

Designação Tipo de uniformidade

TIPO GEOTÉCNICO

(Escala grande)

TIPO LITOLÓGICO

(Escala grande ou média)

COMPLEXO LITOLÓGICO

(Escala média e pequena)

CONJUNTO LITOLÓGICO

(Escala pequena)

Litológica e fisica

Valores médios das propriedades obtidos a

partir de determinações e medidas

pontuais

Composicional, textural e estrutural

Intervalo de valores

Genética e de tectónica – grupos de

tipos litológicos relacionados

Dados de litologias individuais e

comportamento geral da unidade

Genética e de tectónica – vários

complexos litológicos

Propriedades geotécnicas muito gerais

Não existe um procedimento padrão entre as principais associações de Engª

Geológica quanto à forma de representação dos dados. Por isso, existem diferenças

significativas nos mapas tanto em relação aos dados representados como à forma

de apresentá-los.

MAPA + LEGENDA + MEMÓRIA

MEMÓRIA – inclui resultados dos reconhecimentos e investigações realizadas, os

dados obtidos, as metodologias e critérios utilizados para elaborar o mapa, sendo

frequente incluir as classificações geológico-geotécnicas dos materiais, colunas de

sondagens, folhas de resultados de ensaios e fotografias com aspectos de interesse

geotécnico.


3.2 REPRESENTAÇÃO DOS DADOS

Propriedades geológico-geotécnicas dos diferentes conjuntos litológicos ou

unidades estabelecidas

Delimitação das zonas homogéneas relativamente a propriedades

individuais (resistência, densidade, plasticidade, grau de fracturação,grau

de alteração, etc.)

Zonamento em unidades geotécnicas homogéneas e assinalando valores

quantitativos

Isolinhas de valores quantitativos


INFORMAÇÃO NO MAPA


A representação de alguns parâmetros geotécnicos, dados de

sondagens ou ensaios pode fazer-se graficamente (Vallejo et al., 2004):

INFORMAÇÃO NO MAPA

AS APLICAÇÕES INFORMÁTICAS E SIG PERMITEM.

Tratamento e análise automática dos dados

Obtenção de mapas de elementos ou factores individuais ou combinados

entre si

Preparação de bases de dados

Actualização contínua dos mapas com dados e informação

Preparação de modelos 3D e simulação de acções sobre o terreno


3.3 CARTOGRAFIA AUTOMÁTICA


3.4 CORTES GEOTÉCNICOS

Perfil de sectorização geomecânica de um túnel (Vallejo et al., 2004)

São um complemento dos mapas geotécnicos e representam a variação

com a profundidade das propriedades dos materiais, os limites de zonas

meteorizadas, profundidade de substratos rochosos, etc.

•A profundidade deve ser igual à alcançada pela investigação •Não deve incluir interpretações subjectivas


Legenda do corte anterior

* **

* Removível com rippers ** Desmonte com explosivos


4. OBTENÇÃO DE DADOS

Os métodos de obtenção de dados para realizar as cartografias

geotécnicas, são os habituais em Engª Geológica. Os métodos de

investigação directa e indirecta (sondagens, ensaios e geofisica)

empregam-se segundo o tipo e objectivo do mapa e tempo disponível para

a sua realização.

A FASE FINAL compreende a SELECÇÃO, ANÁLISE e INTERPRETAÇÃO dos

dados.

Método Dados para a cartografia geotécnica

Foto-interpretação e teledetecção -Cartografia de solos e rochas

-Estruturas geológicas

-Hydrologia e redes de drenagem

-Processos dinâmicos

Reconhecimentos e recolha de dados de campo -Detalhes geológicos e geomorfológicos

-Dados e medidas geológico-geotécnicas

Métodos geofísicos Resistividade eléctrica:

-Porosidade, fracturação, saturação,salinidade

-Profundidade do nivel freático

-Profundidade do substrato rochoso

Sismica:

-Densidade, módulos de deformação

-Grau e profundidade de zonas alteradas

-Profundidade do substrato rochoso

Sondagens, valas e amostras -Colheita de amostras representativas

-Permitem a observação directa dos materiais

-Propriedades fisicas e características do terreno

-Condições hidrogeológicas

Ensaios in situ -Propriedades resistentes e deformacionais

-Tensões naturais

-Permeabilidade, pressão de água

-Dados de ensaios em sondagens

Ensaios de laboratório -Propriedades fisicas e mecânicas dos materiais


5. APLICAÇÕES

5.1 PLANEAMENTO DO TERRITÓRIO – REGIONAL, LOCAL OU URBANO

São MAPAS GERAIS INTEGRADOS com informação sobre diversos

aspectos GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS. Estes mapas realizam-se a

escalas pequenas ou médias.

SERVEM:

•Selecção dos locais adequados, ambientalmente favoráveis ou sustentáveis

•Solução de compromisso entre aspectos técnicos, económicos e ambientais

•Solução de problemas durante as fases de desenvolvimento, projecto e

construção

Mapa geotécnico geral de uma zona de Tenerife (Vallejo, 1977 in Vallejo et al., 2004) –

Planificação urbana.



Legenda simplificada do mapa anterior


Fragmento do mapa geotécnico da cidade de Cartagena (IGME-COPOT, Região de

Murcia, 2000; in Vallejo et al., 2004) – Planificação urbana.


Legenda simplificada do mapa anterior


5.2 ENGENHARIA

Os mapas geotécnicos para aplicações específicas de engenharia

geológica têm diferente finalidade:

• ESTUDOS PRÉVIOS OU DE VIABILIDADE PARA SELECÇÃO DE LOCALIZAÇÃO DE

OBRAS OU TRAÇADOS

•INFORMAÇÃO E DADOS PARA O PROJECTO E CONSTRUÇÃO DA OBRA

São mapas de escala grande (1:10.000 e 1:2.000) cuja informação deve ser

complementada com CORTES ou PERFIS GEOTÉCNICOS


As cartografias geotécnicas de pormenor para o projecto de obras são

normalmente à escala 1:500 e 1:2.000. Devem ter informação específica

sobre:

•Localização de sondagens e investigações realizadas

•Processos dinâmicos (deslizamentos e subsidências), áreas instáveis e

riscos geológicos

•Aptidão geotécnica para fundações e suportes

•Taludes em escavações

Bibliografia


González de Vallejo L., Ferrer M., Ortuño L., & Oteo C., 2004. Ingenieria Geológica. Pearson Educación, Madrid. 744p.

Documents

CARTOGRAFIA GEOTECNICA