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Introdução à Mecânica das Rochas
Código: 53222
ECTS: 6
Ano Letivo: 2015/16
Carga horária: T: 2:00 h; TP: 1:30 h; PL: 1:30 h; OT: 1:00 h;
Departamento: Geologia
Área Científica: Geologia; Objetivos da Unidade Curricular
- Tratar os princípios da Mecânica das Rochas relevantes para a caracterização do estado de tensão, do material rocha, de descontinuidades e dos maciços
rochosos, com aplicação em Geologia de Engenharia, e os conceitos intervenientes em processos geodinâmicos à escala da litosfera, nomeadamente nas
relações entre tensões e deformações, geração da fracturação e de outras estruturas geológicas, privilegiando a análise dinâmica e abordagens quantitativas
aos temas tratados.
- Domínio dos princípios e competência para utilizar os fundamentos da Mecânica das Rochas para realizar caracterização do material rocha, de
descontinuidades e dos maciços rochosos, estimar tensões e avaliar as correspondentes deformações, elaborar estudos da fracturação e da formação de
outras estruturas geológicas, recorrendo predominantemente a abordagens quantitativas.
Pré-requisitos
Sem pré-requisitos
Conteúdos
Introdução. Estado de tensão. Estado de tensão in situ. Deformação. Resistência do material rocha. Deformabilidade. Solicitações triaxiais. Critérios de
rotura. Descontinuidades. Geometria e resistência ao corte. Classificações geomecânicas de maciços rochosos: Bieniawski e NGI. Critério de rotura de HoekBrown para maciços rochosos. Classificação GSI (Geological Strength Index).
Campos de tensão na crosta superior, sem e com tensões tectónicas actuantes. Elementos de reologia das rochas. Comportamento elástico, plástico e
viscoso. Comportamentos compostos. Fracturação na litosfera. Deslizamento friccional e reactivação de falhas. Lei de Byerlee. Efeito da pressão de fluidos
nas falhas. Análise dinâmica de falhas estriadas.
Descrição detalhada dos conteúdos programáticos
Componente Teórica
Introdução. Classificação, propriedades índice, resistência e outras propriedades: definições e valores de referência.
Estado de tensão. Tensões normais e tangenciais. Tensor das tensões. Tensões principais. Rotação de tensões.
Estado de tensão in situ. Determinação e variação com a profundidade, deformabilidade e contexto geotectónico. Efeitos da anisotropia, descontinuidades e
escavações.
Deformação. Tipos de deformação. Equação geral da transformação bidimensional. Deformação infinitesimal. Tensor da deformação. Relações tensãodeformação. Implicações no estado de tensão "in situ".
Resistência do material rocha. Modos de rotura. Curva de tensão-deformação em compressão. Deformabilidade.
Solicitações triaxiais. Tensões deviatórias e não deviatórias. Envolventes de rotura e transição frágil-dúctil. Critérios de rotura: Mohr-Coulomb, Griffith e
Hoek-Brown. Efeitos da pressão intersticial e das tensões principais na rotura.
Descontinuidades. Caracterização geométrica. Resistência ao corte: Os modelos de Patton e de Barton et al..
Classificações geomecânicas de maciços rochosos: Bieniawski e NGI. Resistência e deformabilidade de maciços rochosos. Critério de rotura de Hoek-Brown
para maciços rochosos. Classificação GSI (Geological Strength Index).
Campos de tensão na crosta superior, sem e com tensões tectónicas actuantes. Elementos de reologia das rochas. Comportamento elástico, plástico e
viscoso. Comportamentos compostos. Fracturação na litosfera. Deslizamento friccional e reactivação de falhas. Lei de Byerlee. Efeito da pressão de fluidos
nas falhas. Análise dinâmica de falhas estriadas.
Componente Teórica-Prática
Resolução de problemas sobre: Estado de tensão, rotação de tensões e dos eixos de referência (soluções gráficas e analíticas). Processamento de resultados
dos ensaios laboratoriais realizados. Determinação da resistência de rochas e maciços rochosos incluindo efeitos da pressão da água intersticial e das
tensões principais "in situ". Análise cinemática e resistência ao corte de descontinuidades.
Realização de exercícios sobre estados de tensão e comportamento das falhas na crosta, com recurso ao círculo de Mohr: aplicação de critérios de rotura
frágil (neorotura) e de cedência friccional (reactivação). Análise dinâmica de populações de falhas estriadas.
Componente Prática
Realização de ensaios laboratoriais de propriedades índice (densidade, porosidade, velocidade de propagação de ultra-sons) e de resistência (ensaios de
carga pontual, tracção indirecta e compressão uniaxial).
Visita a um laboratório externo.
Bibliografia
Recomendada
Goodman, R.E. (1989) Introduction to Rock Mechanics. John Wiley & Sons, 562 p..
Hoek, E. (2000) Rock Engineering. Course notes by Evert Hoek. www.rocscience, 313 p..
Hudson, J.A., Harrison, J.P. (1997) Engineering Rock Mechanics. An Introduction to the Principles. Pergamon, 444 p..
ISRM (1978) Suggested methods for the quantitative description of discontinuities in rock masses. Int. J. Rock. Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr., Vol. 15,
pp. 319-368.
Ramsay, G.J.; Huber, M.I. (1983) The Techniques of Modern Structural Geology, Vol. 1, 2, 3. Academic PressLondon, 1061pp.
Bayly, B. (1992) Mechanics in Structural Geology, Springer-Verlag, New York, 253p.
Price, N.J., Cosgrove, J.W. (1990) Analysis of Geological Structures, Cambridge University Press, Cambridge, 502p.
Outros elementos de estudo
Sumários detalhados e guia de estudo
Cópias dos elementos audiovisuais utilizados nas aulas
Componente Prática
Enunciados dos problemas propostos
Normas (ASTM e ISRM) dos ensaios laboratoriais a realizar
Métodos de Avaliação
Classificação resultante dos resultados parcelares de acordo com as seguintes ponderações (*):
Relatório dos ensaios realizados 25%
Exame final (componente teórica e teórico-prática) 75%
(*) A aprovação implica que as classificações parcelares não sejam inferiores a 50%.
Língua de ensino
Português