Geologia - Helix Engenharia

NOTAS DE AULA
1° SEMANA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
A – RESUMO DO PROGRAMA
-
Mineralogia;
-
Petrografia;
-
Sedimentologia;
-
Formação do solo;
-
Geomorfologia;
-
Mapas e Estruturas (Perfis);
-
Métodos de Investigação do Subsolo;
-
Geologia e Meio Ambiente;
-
Materiais Naturais de Construção.
B – BIBLIOGRAFIA (Básica)
-
GEOLOGIA GERAL
Viktor Leinz e Sérgio Estanislau do Amaral
Companhia Editora Nacional.
-
GEOLOGIA GERAL
José Henrique Popp
Livros Técnicos e Científicos.
-
GEOLOGIA PARA ENGENHEIROS CIVIS
José Carlos Rodrigues
Editora Mc Graw – Hill do Brasil Ltda.
1
NOTAS DE AULA
1° SEMANA
-
GEOLOGIA APLICADA A ENGENHARIA
Nivaldo José Chiossi
Grêmio Politécnico.
-
GEOLOGIA ESTRUTURAL APLICADA
Yociteru Hasui e José Augusto Mioto
ABGE –Votorantim.
-
MANUAL DE MINERALOGIA
Cornelius S. Hurlbut Jr.
Livros Técnicos e Científicos Editora.
-
CURSO PRÁTICO DE GEOLOGIA GERAL
Antenor Braga Paraguassu, Nilson Gandolfi e Paulo M. B. Landin
USP – São Carlos.
-
GLOSSÁRIO GEOLÓGICO
Viktor Leinz e Othon Henry Leonardos
Companhia Editora Nacional
-
DICIONÁRIO GEOLÓGICO – GEOMORFOLÓGICO
Antonio Teixeira Guerra
Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística.
C – BIBLIOGRAFIA (Complementar)
-
PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO
Maria José C. Porto A. de Lima
Livros Técnicos e Científicos Editora S/A.
-
GLOSSÁRIO DE TERMOS TÉCNICOS DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA
Antonio Antenor Tognon
ABGE.
2
NOTAS DE AULA
1° SEMANA
-
NORMAS TÉCNICAS DA ABNT E DA ABGE.
D – DIVISÃO DA GEOLOGIA
a) Geologia Teórica ou Natural;
b) Geologia Aplicada (Geotecnia ou Geologia de Engenharia).
Obs. Para Engenharia: FÍSICA
+
BÁSICO +
APLICADA
GEOTECNIA
E – DEFINIÇÃO
GEOLOGIA é o estudo da Terra, sua origem, transformações, através da análise das rochas.
GEO – TERRA (Geologia aplicada a Engenharia Geotécnica)
LOGIA – ESTUDO (Engenharia Geotécnica)
F – DIVISÃO DA TERRA
Crosta ou litosfera
Manto
Núcleo
3
NOTAS DE AULA
1° SEMANA
Núcleo
3.300 km
Manto
Crosta ou Litosfera
2.900 km
60 km
G – CONSTITUIÇÃO DA TERRA
a) Crosta ou Litosfera:
-
constituída pelo SIMA (silício + magnésio) e pelo SIAL (silício + alumínio);
ínio);
-
temperatura: 800° a 1000° C
b) Manto:
-
constituído de sulfetos e óxidos de ferro e magnésio;
-
temperatura: 2000° C
c) Núcleo:
-
constituído de níquel (Ni) e ferro (Fe);
-
temperatura: 4000° C
H – GRAU GEOTÉRMICO
A cada 30 m de profundidade na Crosta Terrestre a temperatura aumenta em 1° C em
relação a Atmosfera.
4
NOTAS DE AULA
1° SEMANA
I – CAMADA GEOLÓGICA
Representa uma unidade Litológica da Crosta ou Litosfera.
....................................................
........................................................
........................................................ A
......................................................
_____________________________
______________________________
_____________________________
______________________________ B
+++++++++++++++++++++++++
+++++++++++++++++++++++++ C
J – COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CROSTA TERRESTRE (%)
Segundo Clark:
ELEMENTO
PESO
VOLUME
O
46,6
91,77
Si
27,7
0,80
Al
8,1
0,76
Fe
5,0
0,68
Ca
3,6
1,48
Na
2,8
1,60
K
2,6
2,14
Mg
2,1
0,56
Total
95,5 %
99,79 %
5
NOTAS DE AULA
1° SEMANA
K – MATERIAIS FORMADORES DA CROSTA TERRESTRE
Principais:
1) Minerais
2) Rocha
2.1) Rocha Ígnea ou Magmática
2.2) Rocha Sedimentar
2.3) Rocha Metamórfica
3) Solo
3.1) Solo Residual
3.2) Solo Transportado
4) Material em estado Amorfo
5) Mineralóide
6) Minério.
1-MINERAL
É um elemento químico ou uma combinação química formado por um processo
inorgânico natural o qual possui uma estrutura cristalina, ou seja, tridimensional ordenada,
portanto sua estrutura possui uma forma geométrica definida.
Ex.: quartzo, feldspato, mica, calcita
Obs. Todo mineral pode apresentar a sua estrutura molecular possível de observar a olho nú,
quando isto ocorre denominamos de Cristal.
6
NOTAS DE AULA
1° SEMANA
2-ROCHA
É o agrupamento de um ou mais tipos de minerais. Podem ser classificadas quanto a:
2.1 Presença de minerais:
-
Uniminerálicas: formadas por um só tipo de mineral.
Ex.: calcário, mármore
-
Pluriminerálicas: formadas por 2 ou mais tipos de minerais.
Ex.: granito, gnaisse
2.2 A origem:
-
Rochas ígneas ou magmáticas: formada pelo resfriamento do magma (lava de vulcão) em
contato com a atmosfera (água ou ar) ou no interior da crosta terrestre.
Ex.: basalto, diabásio, granito
-
Rochas sedimentares: formadas pelo acúmulo de solo, matéria orgânica ou pela
precipitação de substâncias químicas em bacias de sedimentação.
Ex.: arenito, siltito, argilito, gipsita, coquina, folhelho
-
Rochas metamórficas: são originadas de rochas pré-existentes que sofreram a ação dos
agentes do metamorfismo (altas pressões e altas temperaturas) ocorrendo uma alteração
em sua estrutura e composição mineralógica.
Ex.: gnaisse, mármore
3-SOLO
É o resultado final da decomposição de rochas ou dos minerais pela ação dos agentes
do intemperismo. Estão divididos em 2 grupos básicos:
-
Solo residual: é o material que se decompõe e permanece no mesmo local onde sofreu sua
decomposição.
7
NOTAS DE AULA
1° SEMANA
-
Solo transportado: é o material intemperizado que sofreu um transporte natural pela ação
dos agentes geológicos.
Ex.: solo de aluvião ou aluvionar, solo de coluvião ou coluvionar, solo de talus, solo glacial,
solo eólico.
Obs. Também temos o solo orgânico que é constituído por matéria orgânica,
fundamentalmente vegetal.
4-MATERIAL EM ESTADO AMORFO
É um elemento químico ou uma combinação química, formada por um processo
inorgânico natural, mas não possui uma estrutura tridimensional ordenada cristalina.
Ex.: ágatas, sílex, calcedôneas.
5-MINERALÓIDE
É um elemento químico ou uma combinação química, formada por um processo
orgânico natural.
Ex.: petróleo, âmbar, pedra no rim
6-MINÉRIO
É todo o material (mineral, rocha ou solo) que tenha um aproveitamento industrial ou
comercial. Portanto:
SOLO + ROCHA + MINERAL = MATERIAL NATURAL DE CONSTRUÇÃO
Obs.
É verdade que experiência em Geologia (Geotecnia) não se transfere, mesmo que se
queira, mas adquire-se na vida prática pela vivência.
Também é importante se ter bons mestres, como tudo na vida.
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NOTAS DE AULA
2° SEMANA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
MINERAIS (MINERALOGIA)
1-DEFINIÇÃO
Mineralogia: é a ciência que estuda os minerais.
Mineral: é um elemento químico ou uma combinação química, formado por um processo
inorgânico natural, com fórmula química definida e possui estrutura cristalina, ou seja,
estrutura tridimensional ordenada.
Cristal: é quando o mineral apresenta externamente sua estrutura molecular.
2-ORIGEM
–
Resfriamento do magma (lava de vulcão);
–
Resfriamento de soluções ou gases magmáticos;
–
Evaporação de soluções salinas;
–
Reações entre substâncias.
3-IDENTIFICAÇÃO
-
Cristalografia por difração de raio X;
-
Microscopia cristalográfica;
-
Análise química;
-
Propriedades (físicas e químicas).
9
NOTAS DE AULA
2° SEMANA
4-PROPRIEDADES FÍSICAS (possíveis de identificação a olho nú)
-
Clivagem;
-
Fratura;
-
Dureza;
-
Escala de Mohs (relativa):
-
1 talco
-
2 gipso
-
3 calcita
-
4 fluorita
-
5 apatita
-
6 ortoclásio
-
7 quartzo
-
8 topázio
-
9 corindon (água marinha, safira, rubi)
-
10 diamante
-
Tenacidade;
-
Peso específico ou Densidade relativa;
-
Propriedades que dependem da luz (brilho, traço, cor);
-
Magnetismo.
5-PROPRIEDADES QUÍMICAS
Dissolução dos calcários (carbonatos de cálcio) por ácidos (ácido clorídrico).
Ex.:
CaCO3 + HCl = CaCl2 + H2O + CO2
10
NOTAS DE AULA
2° SEMANA
6-ALGUNS DOS PRINCIPAIS MINERAIS
-
Quartzo (SiO2);
-
Feldspato (ortoclásio ou plagioclásio);
-
Mica (muscovita ou biotita);
-
Calcita (CaCO3);
-
Hematita ( minério de ferro);
-
Pirita (minério de ferro);
-
Talco (pedra sabão);
-
Gipso;
-
Barita.
7-ESCALA PRÁTICA PARA DETERMINAÇÃO DA DUREZA
Unha – 2,5
Moeda – 3,0
Canivete – 5,0
Vidro – 5,5
DUREZA
Baixa – 1 à 2
Média – 3 à 5
Alta – 6 à 10
Porcelana – 6,0
Quartzo – 7,0
11
3° SEMANA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
ROCHAS (PETROGRAFIA)
1-DEFINIÇÃO
È o agrupamento de um ou mais tipo de mineral. As rochas podem ser:
a) Uniminerálicas: formadas por um só tipo de mineral;
Ex.: mármore (calcita)
b) Pluriminerálicas: formadas por dois ou mais tipos de minerais.
Ex.: granito (quartzo, feldspato e mica)
2-TIPOS DE ROCHAS
2.1 Rochas Ígneas ou Magmáticas (Primárias)
-
É o material resultante do resfriamento do magma em contato com a atmosfera (água ou
ar);
-
O magma (lava de vulcão) é o material de característica plasto-viscosa, que ocorre abaixo
da crosta a altas temperaturas, composto por:
- Componentes voláteis: H2O, CO2, Co, N2, H2, SO3;
- Componentes não voláteis: O, Si, Fe, Mg.
2.1.1 Tipos de magma:
- Magma básico (superfície): maior concentração de Fe, Mg e uma menor
concentração de SiO2;
12
3° SEMANA
- Magma ácido (profundidade): maior concentração de Al, Na, K, e de SiO2.
2.2 Tectônica de Placas ou Teoria das Placas
2.2.1 Conseqüências do movimento das Placas:
-
Vulcanismo: podemos definir como a subida do magma (lava) até a superfície da crosta;
-
Plutonismo: é o magma (lava) que não consegue ser expelida (lançada na superfície) e
resfria-se no interior da crosta.
2.3 Classificação quanto à Gênese ou Origem
2.3.1 Rochas Extrusivas ou Vulcânicas
É o magma que sofre o seu resfriamento em contato com o ar ou água, na superfície da
crosta.
13
3° SEMANA
Ex.: Basalto:
-
resfriamento rápido;
-
minerais de tamanho microscópio;
-
Rc = 800 kgf/cm2 (resistência à compressão simples)
-
Cor escura (preta).
2.3.2 Rochas Hipo-abissais
É o magma que sofre o seu resfriamento no interior da crosta em profundidades
intermediárias (+/- 50 m).
Ex.: Diabásio
-
resfriamento lento;
-
minerais de pequeno tamanho, mas possíveis de observar a olho nú.
-
Rc = 1200 à 1700 kgf/cm2 (resistência à compressão simples)
-
cor cinza escura.
2.3.3 Rochas Intrusivas ou Plutônicas
É o magma que sofre o seu resfriamento a grandes profundidades (+/- 300 m).
Ex.: Granito
-
resfriamento muito lento;
-
minerais bem desenvolvidos;
-
Rc = 2500 kgf/cm2 (resistência à compressão simples)
-
cor clara.
Obs.
Quanto mais lento e profundo for o resfriamento do magma, mais desenvolvido será os
minerais que a constitui, consequentemente, maior a resistência à esforços mecânicos de
compressão a rocha terá.
2.4 Modos de ocorrência do Magma na Crosta
-
derrame;
-
sill;
-
dique;
-
batolito (stokes).
14
3° SEMANA
Observação:
↑
SUPERFÍCIE
BASALTO VESICULAR (ÁGUA)
BASALTO COLUNAR OU PRETO (AR)
Superfície da Crosta
_________________________________________________________
DIABÁSIO
INTERIOR
↓
Interior da Crosta
GRANITO
PEGMATITO
Obs. As rochas mais utilizadas como Brita dentro da Engenharia Civil são:
-
basalto colunar;
-
diabásio;
-
granito.
15
4° SEMANA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
ROCHAS SEDIMENTARES
1-DEFINIÇÃO
È o estágio final de um conjunto de processos naturais que vão da decomposição da
rocha pré-existente até o seu transporte e sedimentação.
2-INTEMPERISMO
É um conjunto de processos naturais que ocasiona a desintegração e a decomposição
de rochas e minerais por ação dos agentes atmosféricos e biológicos.
3-AGENTES DE INTEMPERISMO
São divididos em 2 grupos:
a) Físicos
-
variação de temperatura;
congelamento da água;
cristalização dos sais;
ação física dos vegetais.
b) Químicos
-
hidrólise;
hidratação;
oxidação;
carbonatação;
ação química dos organismos e das matérias orgânicas.
17
4° SEMANA
4-FATORES QUE INFLUENCIAM NO INTEMPERISMO
-
Clima;
Topografia;
Tipo de rocha;
Vegetação (capeamento natural).
5-HORIZONTES DE INTEMPERISMO
São as fases de transformação que uma rocha ou material pré-existente sofre quando
submetido aos efeitos dos agentes do Intemperismo.
______________________________________
SOLO ORGÂNICO
- Restos vegetais
______________________________________
SOLO RESIDUAL
- Resíduos sendo possível observar os
fragmentos de quartzo
______________________________________
SOLO SAPROLÍTICO
- Solo de rocha podre, com
vestígios da estrutura da rocha
______________________________________
SAPROLITO
______________________________________
ROCHA ALTERADA
- Rocha podre, que conserva as
características da rocha original, porém
desagregável.
- Rocha intensamente fraturada
(no regime de fadiga)
______________________________________
ROCHA SÃ
- Com suas características inalteradas
______________________________________
6-CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS SEDIMENTARES
-
Origem química;
Origem mecânica;
Origem orgânica.
18
4° SEMANA
6.1-Origem Mecânica (clástica)
Consiste na lenta compactação dos extratos de sedimentos que tende a comprimir os
grãos, produzindo embricamento (união de grãos ou formação de uma estrutura) dos mesmos
e agregação.
Intemperismo
ou
Meteorização
Rocha Sã ou
Pré-existente
→
Solo
Residual
Ação dos agentes
geológicos (água
de rios, vento,
gelo, chuva)
Deposição
→
→
Solo
Transportado
Diagnese:
-Litificação;
-Compactação;
Cimentação
Sedimento
↓
Rocha
Sedimentar
-
Litificação: deposição em camadas ou estágios superpostos.
Extratos ou Camadas
-
Compactação: compactação lenta e natural pelo peso próprio das partículas (solo).
Extratos ou Camadas
-
Cimentação: cimento natural que proporciona coesão (colagem) à futura rocha.
Cimento natural
19
4° SEMANA
Ex.:
-
Conglomerado: partículas >2,0 mm;
-
Arenito: partículas entre 2,00 à 0,062 mm;
-
Siltito: partículas entre 0,062 à 0,002 mm;
-
Argilito: partículas < 0,002 mm;
-
Varvito de Itu;
-
Siltito Argiloso.
6.2-Origem Química
Rochas inorgânicas que se formam através da precipitação de soluções químicas em
bacias de sedimentação.
ANTES:
N.A.
Materiais em suspensão:
sais dissolvidos
Bacia
DEPOIS:
Água evapora
Água infiltra
Rocha Sedimentar
20
4° SEMANA
Ex.:
-
Calcáreo;
-
Gipsita.
6.3-Origem Orgânica
Acúmulo de animais, vegetais, ou seja, matéria orgânica de natureza diversa, que
encontram condições favoráveis de formação, tais como, pântano, fundo do mar ou rios, onde
se acumulam.
Matéria orgânica
morrem
Depositam
Fundo do
Pântano
Formam a Rocha
Sedimentar
Ex.:
-
Folhelho Betuminoso (restos vegetais);
-
Coquina (restos de concha).
7-ROCHAS SEDIMENTARES DE APLICAÇÃO NA ENGENHARIA
- Arenito (calçamento)
Rc= 250 kgf/cm2;
-
Varvito de Itú (piso de piscina, revestimento interno);
-
Calcáreo (fábrica de cimento);
-
Gipsita (gesso, cimento Portland).
21
5° SEMANA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
ROCHAS METAMÓRFICAS
1-DEFINIÇÃO
São aquelas originadas de outras rochas que sofreram a ação de altas pressões e
elevadas temperaturas, ou tiveram contato com gases e líquidos magmáticos.
Ex.:
Arenito (Sedimentar)
Quartzito (Metamórfica);
Cálcáreo (Sedimentar)
Mármore (Metamórfica);
Granito (Magmática)
Gnaisse (Metamórfica)
2-METAMORFISMO
São fenômenos naturais que provocam alteração na estrutura, como também na
composição mineralógica da rocha original (magmática e sedimentar).
Metamorfismo
Esmagamento
Metamorfismo
22
5° SEMANA
3-TIPOS DE METAMORFISMO
a) Cataclástico: ação de altas pressões dirigidas que provocam mudanças na estrutura da
rocha original;
Ex.: Cataclasito, Milonito.
b) Termal (Contato): ação de altas temperaturas (transferência de calor de massas
magmáticas) que provocam mudanças na composição da rocha original (recristalização).
Ex.: Mármore
Sedimento ou Rocha Sedimentar
Metamorfismo de
Contato
Transferência de calor forma a
nova rocha Metamórfica
Magma
c) Dinamotermal: ação de altas pressões + pressões dirigidas que provocam alterações na
estrutura e na composição mineralógica da rocha original.
Ex.: Itacolomito, Itabirito, Xisto, Filito, Ardósia.
23
5° SEMANA
d) Plutônico: ação de altas temperaturas + pressões confinantes (hidrostática) que provocam
alterações na estrutura e na composição mineralógica da rocha original.
Ex.: Granulito, Eclogito.
4-ROCHAS MAIS EMPREGADAS NA ENGENHARIA CIVIL
-
Gnaisse: brita, fachada de residência;
-
Ardósia: piso, fachada (revestimento externo e interno);
-
Itacolomito (pedra mineira): piso, fachada;
-
Mármore: piso, revestimento (externo e interno), lajes polidas (pia).
24
6° SEMANA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
FORMAÇÃO DO SOLO
1-SOLO RESIDUAL
É o resíduo final da decomposição da rocha, ficando somente vestígio de quartzo
quando a rocha o possui em sua constituição.
Ex.:
- Basalto
decomposição
Terra roxa (argila vermelha);
- Calcário
decomposição
Argila branca, cinza, clara;
- Granito
decomposição
Areia fina silte argilosa micácea
2-SOLO TRANSPORTADO
É o material proveniente do transporte de solo residual + solo saprolítico + matéria
orgânica, pela ação dos agentes geológicos ou agente de dinâmica interna (transporte), para as
Bacias de Sedimentos.
2.1- Tipos de Solos Transportados
a) Solo de aluvião ou aluvionar: é o material depositado pela ação do transporte de água de
um rio em épocas de cheias, onde o volume de água aumenta, atingindo as baixadas
marginais. Quando o mesmo retorna a sua normal, provoca a deposição do material
transportado (sólido).
Ex.: Transporte de partículas:
-
Solução: íons de sódio, cálcio, fosfato;
26
6° SEMANA
-
Suspensão: partículas finas;
-
Rolamento: partículas maiores no fundo do leito (areia até 0,2 mm);
-
Saltação: bate no fundo e salta (assim sucessivamente);
Ex.: seixos rolado.
ROCHA SÃ
SOLO RESIDUAL
SOLO TRANSPORTADO
Agentes
Geológicos
Intemperismo
ANTES
CHUVA
NA
Baixada ou Marginais
DURANTE
CHUVA
Partículas em transporte
DEPOIS
CHUVA
NA
Vento
b) Solo Eólico: parte de camadas de alta pressão para as camadas de baixa pressão. A ação
do vento provoca erosão e transporte de partículas e quando se dá a diminuição de
velocidade temos o depósito do material.
27
6° SEMANA
Em resumo:
Erosão
Corrosão;
Transporte
Suspensão, rolamento, saltação;
Deposição
Depósitos eólicos;
Vento
Depósitos
Deposição
Solo eólico
Ex.:
- Areia do deserto
conseqüência do desgaste de paredões rochosos;
- Dunas
são depósitos de material de granulação uniforme (areia);
- Locais no Brasil
Cabo Frio, Lagoa dos Patos, Lagoa de Abaeré, Vila Velha.
c) Solo Glacial: as geleiras tem poder de erosão e transporte muito maior que dos rios e,
consequentemente, maior deposição. Os materiais de locais de antigas geleiras vem sendo
transportado durante a ação do degelo e funciona como uma lixa que vai raspando os
materiais (intemperizando-os) em regiões topograficamente bem caracterizadas. Portanto,
das regiões mais altas , grandes blocos desagregam-se e descem para regiões mais baixas.
O gelo se liqüefaz e forma depósitos glaciais, os quais são constituídos por materiais mais
resistentes, não ocorrendo o intemperismo químico.
Ex.:
-
Varvito de Itú ou Siltito argiloso (depósito glacial mais famoso do Brasil)
28
6° SEMANA
Material intemperizado + Blocos de rocha
Degelo
Pé de elevação
Solo glacial
O solo de aluvião pode também se formar nos momentos em que o curso do rio sofre
diminuição de velocidade, ou seja, em seus meandros.
Erosão
Depósito
Solo de aluvião
Erosão
Depósito
d) Solo Coluvial (Creeping): solo residual que escorrega lentamente na proporção de 1 à 3
cm de espessura ao ano. Seu transporte se dá em regiões altas para as baixas pela ação da
gravidade.
Ex.: Serra do Mar.
29
6° SEMANA
Solo residual ou intemperizado
Elevação
Transporte lento
Solo coluvial
Pé de elevação
e) Solo de Talus: material intemperizado + blocos de rocha que sofrem um transporte rápido
( desmoronamento) das regiões altas para as baixas.
Ex.: Curva da Onça (Rodovia Anchieta)
Transporte rápido
(desmoronamento)
Material extremamente heteregêneo
Talus
Obs. Ação geológica dos organismos
f) Carvão: originam-se de vegetação continental (matéria orgânica) que sujeita a processos
químicos vai transformando a celulose em carvão, através da perda progressiva
de
oxigênio e hidrogênio e a crescente concentração de carbono.
30
6° SEMANA
MATÉRIA ORGÂNICA
Celulose
CARVÃO
Turfa
Linhito
Uma espécie de argila orgânica que não dá suporte para fundações.
3- CLASSIFICAÇÃO DO SOLO QUANTO A GRANULOMETRIA
-
Pedregulho ou Cascalho: > 2,00 mm;
-
Areia (fina, média ou grossa): 2,00 a 0,062 mm;
-
Silte: 0,062 à 0,002 mm;
-
Argila: < 0,002 mm.
4- CLASSIFICAÇÃO DO SOLO PARA TERRAPLANAGEM
-
Material de primeira;
-
Material de segunda;
-
Material de terceira.
31
7° SEMANA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
MATERIAIS NATURAIS DE CONSTRUÇÃO
1-DEFINIÇÃO
ROCHA
SOLO
Decomposição
2-APLICAÇÃO DAS ROCHAS (Geologia)
-
Barramento de rios (enrocamento);
-
Canais (rip-rap);
-
Gabiões;
-
Base de rodovias e ferrovias;
-
Revestimento, piso, lajes polidas;
-
Agregado graúdo (brita).
3-APLICAÇÕES DOS SOLOS (Mecânica dos Solos e Materiais de Construção)
-
Argilas: cerâmica, aterro, cortinas de vedação;
-
Areias: agregado miúdo, asfalto,
32
7° SEMANA
4-JAZIDAS (Pedreiras)
Para a exploração de uma pedreira ou um depósito de argila ou areia ou até cascalhos,
estes dependem de 3 fatores básicos:
-
Qualidade do material;
-
Volume de material útil;
-
Transporte.
Obs. Meio Ambiente.......
4.1-Qualidade do Material
Está relacionado com a finalidade, ou seja, a sua utilização (propriedades geológicas,
físicas e mecânicas).
4.1.1-Propriedades Geológicas
-
Grau de alteração dos minerais;
-
Textura e estrutura;
-
Propriedades químicas;
-
Reatividade com cimento (alto teor de sílica);
-
Ciclagem (ação ao Intemperismo).
Ex.: Composição mineralógica:
- Peso específico:
- granito
2,6 t/m3
- basalto
2,9 t/m3
- hematita
6,5 t/m3
4.1.2-Propriedades Físicas (Propriedades índices)
-
Peso específico aparente seco;
33
7° SEMANA
-
Peso específico aparente saturado;
-
Peso específico natural;
-
Absorção de água;
-
Porosidade aparente;
-
Umidade natural;
-
Grau de saturação.
4.1.3 Propriedades Mecânicas
-
Resistência à compressão simples ou uniaxial (kgf/cm2);
-
Resistência à compressão puntiforme (kgf/cm2);
-
Resistência à tração ou compressão diametral (kgf/cm2);
Obs. Ainda temos mais 2 propriedades que são verificadas: dilatação térmica e a
resistência ao choque.
4.2-Volume do Material
Deve-se ter um volume maior ou igual para uma exploração de no mínimo 50 anos e a
área explorada deverá ser reconstituída quanto a degradação ambiental.
- Mapeamento superficial
Levantamento topográfico;
- Sondagem (perfuração)
Percussão (solo);
Rotativa (rocha);
- Cubagem = vida útil de 50 anos.
4.3-Transporte
É de fundamental importância a localização geográfica da jazida, uma vez que, se as
distâncias do depósito até os centros consumidores for considerável, este material se torna
anti-econômico.
34
7° SEMANA
5-PROPRIEDADES MECÂNICAS
5.1 Resistência à Compressão Simples ou Uniaxial
Utilizamos corpos de prova cilíndricos ou testemunhos de sondagens rotativa (C.P.).
CP
l
l/d = 2,5 = +/- 10%
l = comprimento
d = diâmetro
d
P
Prato da prensa
CP
RC = Carga de Ruptura (P)
Área do CP (π . d2 / 4)
RC = kgf / cm2
P
35
7° SEMANA
5.2-Resistência à Compressão Puntiforme
P - fixo
Esfera de aço - ∅ 1,00 cm
d d
Amostra irregular
P - móvel
Manômetro
Macaco hidráulico
Ma
Is =
P
d2
onde:
d = distância entre as esferas;
Is = índice de resistência à compressão puntiforme;
P = carga de ruptura;
Obs. Quando for utilizado corpo de prova cilíndrico, devemos considerar:
-
l/d = 1,1 +/- 5% (quando ensaiado ao longo do comprimento);
-
l/d ≥ 1,4 (quando ensaiado ao longo do diâmetro).
36
7° SEMANA
5.3-Resistência à Compressão Diametral (Resistência à tração – Ensaio Lobo Carneiro)
P
Prato da prensa
D
Corpo de prova cilíndrico
l/d ≥ 1,4
P
l
Rt =
2xP
πxdxl
onde:
-
P = carga de ruptura;
-
d = diâmetro;
-
l = comprimento.
Obs. Para avaliar o valor aproximado da resistência à compressão simples (Rc), podemos
utilizar a relação desenvolvida pelo IPT:
Rc = 16 x Is
Onde:
-
Is = índice de resistência a compressão puntiforme
37
7° SEMANA
6-PROPRIEDADES (Índices físicos)
São tomadas 6 amostras de rocha (∅ 2 a 3”) aparente no campo em seu estado natural
para determinação:
-
Peso D: fragmento pesado em seu estado natural (PESO NATURAL);
-
Peso A: fragmento após secagem em estufa com temperatura de 100 a 110° C por um
período mínimo de 24 h (PESO SECO);
-
Peso B: fragmento após imersão em água por um período mínimo de 48 h (PESO
SATURADO);
-
Peso C: peso submerso em água após saturação de 48 hs., utilizando a balança hidrostática
(PESO IMERSO)
Com os valores acima obtemos as propriedades índices ou os índices físicos das
rochas que estão abaixo calculados:
a) Peso Específico Aparente Seco (γs):
γs =
PesodosSólidos
VolumeTotal
γs =
A g
3
B − C cm
b) Peso Específico Aparente Saturado (γsat):
γsat =
B g
(
3)
B − C cm
c) Peso Específico Aparente Natural (γnat):
γnat =
D g
(
3)
B − C cm
d) Porosidade Aparente (n):
38
7° SEMANA
n=
VolumedeVazios
⋅ 100
VolumeTotal
n=
B−A
⋅ 100(%)
B−C
e) Absorção de Água (ab);
ab =
Pesodeáguaabsorvida
⋅ 100
PesodosSólidos
ab =
B−A
⋅ 100(%)
A
39
7° SEMANA
EXERCÍCIOS DE GEOLOGIA
1- Duas amostras de rocha do tipo Basalto foram submetidas a um ensaio de resistência à
compressão simples, como mostra tabela abaixo:
CP
DIÂMETRO (cm)
COMPRIMENTO
CARGA DE
(cm)
RUPTURA (kgf)
01
3,0
8,2
12500
02
2,5
6,8
13100
Pede-se: calcular a resistência à compressão simples para as amostras que satisfazerem a
relação comprimento/diâmetro.
2- Três amostras irregulares de rocha do tipo Granito foram ensaiadas à compressão
puntiforme, como mostra a tabela abaixo:
AMOSTRA
d (cm)
CARGA DE
RUPTURA (kgf)
01
4,2
1280
02
4,8
1250
03
5,1
1230
Pede-se:
a) calcular a resistência à compressão puntiforme;
b) calcular o valor aproximado da resistência à compressão simples.
d = distância entre as esferas
utilizar a relação: Rc = 16 x Is, onde:
-Rc = resistência à compressão simples;
-Is = índice de resistência à compressão puntiforme.
40
7° SEMANA
3- Duas amostras de rocha foram ensaiadas à resistência à compressão diametral como
mostra o quadro abaixo:
CP
DIÂMETRO (cm)
COMPRIMENTO
CARGA DE
(cm)
RUPTURA (kgf)
01
3,0
8,2
6580
02
2,5
6,8
5750
Pede-se: calcular a resistência à compressão diametral para as amostras que satisfazem a
relação comprimento/diâmetro.
4- Cinco amostras de uma mesma rocha foram pesadas conforme a tabela abaixo:
CP
PESO SECO
PESO SATURADO
PESO SUBMERSO
(g)
(g)
(gf)
01
287,0
299,6
197,5
02
269,3
272,4
179,2
03
263,9
266,4
175,3
04
238,6
241,1
158,3
05
330,0
333,5
219,2
Sabendo-se:
-
absorção de água é a relação entre o peso da água absorvida e o peso dos sólidos;
-
porosidade aparente é a relação entre o peso de água absorvida e o volume da amostra;
-
o peso específico aparente seco é a relação entre o peso dos sólidos e o volume da
amostra.
Pede-se: calcular os valores destas propriedades para cada uma das amostras.
41
8ªsemana
MAPEAMENTOS E PERFIS GEOLÓGICOS
1.MAPAS
São levantamentos plani-altimétricos topográficos os quais são constituídos por:
a)
b)
c)
d)
e)
Escala reduzida
Indicação do norte
Data do levantamento
Linhas limites ou de contorno
Aspectos de interesse (estradas, rodovias, ferrovias, etc.) onde representamos o
relevo, ou seja, as feições morfológicas da crosta.
Exemplo:
2.ESCALAS
As medidas efetuadas no terreno, para serem colocadas no mapa, sofrem uma redução
aritmética, onde é denominada “Escala do Mapa”.
A escala pode ser representada numericamente ou graficamente. No primeiro caso, a
representação é feita por uma fração, como por exemplo: 1/50.000. Isto indica que uma
distância entre dois pontos quaisquer, medidos no mapa, é 1/50.000 da distância real
entre dois pontos do terreno que lhes são correspondentes nas escalas gráficas. A
relação das distâncias estão reduzidas proporcionalmente em um segmento de reta que
serve como padrão.
3.REPRESENTAÇÃO GRÁFICA
a)Tipos de mapeamentos
GEOLÓGICO: são aqueles onde se encontram assinalados, por intermédio de legendas,
não só diferentes corpos rochosos existentes numa determinada região, como também
suas estruturas geológicas. É elaborado a partir de um mapa topográfico, onde são
colocados os limites (linhas de contato) das diferentes litologias e suas estruturas,
utilizando-se para isso símbolos gráficos ou cores diversas.
8ªsemana
PEDOLÓGICO: neste tipo de mapeamento só levamos em consideração a camada
superficial da crosta, ou seja, o solo e seus horizontes
b)Símbolos geológicos comuns (alguns exemplos);
4.Tabela de Tempo Geológico:
8ªsemana
Eon
Era
Período
Pleistoceno
2
2
Plioceno
11
13
Mioceno
12
25
Oligoceno
11
36
Eoceno
22
58
Paleoceno
5
63
Cretáceo
72
135
Jurássico
45
180
Triássico
50
230
Permiano
50
280
Carbonífero
60
340
Devoniano
60
400
Siluriano
30
430
Ordoviciano
70
500
Cambriano
70
570
Superior
750
750
Médio
1150
1150
Inferior
2000
4500
Eon Geológico
Terciário
Pré
Cambriano
Fronteira
Eon Cósmico
Duração
(106 anos)
0,011
Cenozóico
Paleozóico
Idade
Holoceno
Quaternário
Mesozóico
Época
Anos
Atrás
(106
anos)
8ªsemana
8ªsemana
8ªsemana
Período
Grupo
Q
Cenozóico
Várzeas fluviais
Aluviões
marinhos
São Paulo
Taubaté
T
Bauru
K
São Bento
Mesozóico
J
Tr
P
C
Passa Dois
Tubarão
Paleozóico
D
S
O
Pré
m
i
Formação
Paraná
Litologia
Espessura
s Usuais
no E.S.P
Cascalhos e argilas
Argilas variegadas e arenitos limonitas
300
Bauru
Arenitos, siltitos e conglomerados com cim.
Calcífero
300
Serra Geral
Derrames de basalto e intrusões de diabásio
1500
Botucatu
Arenitos c/ estratificação cruzada (eólicos)
120
Pirambóia
Arenitos (fluvi-lacustres)
300
Rio Rastro
Estrada Nova
Irati
Siltitos arroxeados
Folhelhos Piro-betuminosos, calcários
800
Tatuí
Itararé
Aquidauana
Tilitos, arenitos, varvitos (fluvio glacial)
Furnas
arenito (marinho)
1300
150
NÃO HÁ EVIDÊNCIA DE OCORRÊNCIA
São Roque
Embasamento
Cristalino
Quartizitos, filitos, micaxistos, calcários metamórficos,
gnaisses, migmatitos, granitos
8ªsemana
O estado de São Paulo, em termos geológicos, encontra-se na porção sul do núcleo oriental e
na porção nordeste da bacia do Paraná.
Ocorrem no estado tanto rochas do escudo cristalino, numa faixa de 90 á 150 Km de largura, a
qual acompanha toda a costa Atlântica, como rochas sedimentares pertencentes à bacia do
Paraná e que se estendem por cerca de 4/5 do território.
Do mapa geológico em anexo temos (folha 4)
a)Embasamento Cristalino:
O embasamento cristalino originou-se no Pré-Cambriano inferior e todas as suas rochas são
antiquíssimas, com mais de 2,6 bilhões de anos sendo representado por granitos, gnaisses e
migmatitos.
b)Grupo São Roque:
O grupo São Roque localiza-se nos bordos e sobre alguns pontos de Embasamento Cristalino,
tendo como característica principal rochas metamórficas e uma intensa mineralização. A
litologia característica são os filito, xistos, calcários, quartizitos.
c)Grupo Paraná:
Tal grupo formou-se no Devoniano e tem características marinhas: as águas do mar
invadiram as terras, formando um mar mediterrâneo raso que se entulhou com sedimentos
marinhos. Como exemplo deste grupo citam-se as rochas de Vila Velha, próximo a Ponta
Grossa (PR).
d)Grupo Tubarão:
O grupo Tubarão caracteriza uma das maiores glaciações da qual se tem conhecimento. Tal
glaciação teve início no Carbonífero e se estendeu até a metade inferior do Permiano, razão
pela qual também é conhecida como glaciação Permo-Carbonífera.
e)Grupo Passa Dois:
Tal período formou-se na parte superior do Permiano e tem como característica o clima que
foi gradativamente passando para temperado e subtropical. As formações mais importantes
de tal grupo são Irati, Estrada Nova e Rio do Rastro. A litologia da formação Irati é de
calcáreos e folhelhos piro-betuminosos que se constituem numa importante reserva de
combustíveis a serem exploradas futuramente; a formação Estrada Nova é de siltitos roxos.
8ªsemana
f)Grupo São Bento:
O grupo São Bento teve início no Triássico, estendeu-se pelo Jurássico e terminou na parte
inferior do Cretáceo. Houve mudança gradual do clima; no Triássico o clima ainda era úmido
e correspondendo a esse período há a formação Pirambóia* que se caracteriza por arenitos
fluvio-lacustres.
No Jurássico, o clima se tornou árido surgindo no Sul do Brasil um imenso deserto, ao qual
corresponde a formação Botucatu, que é caracterizada por arenitos com estratificação cruzada,
de origem eólica. No fim do Jurássico e no começo do Cretáceo, ocorreram extensos
derrames de basalto que se espalharam por toda parte sul do país e em São Paulo na sua
porção centro oeste. A formação Serra Geral** é constituída por diversos derrames
superpostos uns aos outros, num total de 25. Entre 2 derrames podem ocorrer camadas
intercaladas de arenitos, denominadas “intertrapp”.
g)Grupo Bauru:
No fim do Cretáceo, com a predominância de ambientes fluvio-lacustres houve a deposição
de arenitos calcíferos que capearam quase toda formação Serra Geral, dando origem a
formação Bauru. Em fundos de vales como os do rio Tietê, Paraná e Paranapanema, o arenito
foi erodido, aflorando aí o basalto subjacente.
h)Terciário:
No Terciário houve a formação de bacias sedimentares sobre Embasamento Cristalino.
Dentre elas citam-se:
1-Formação São Paulo:
Esta formação foi produzida pelo represamento de um grande lago que se estendeu desde as
imediações de Osasco até Mogi das Cruzes. O lago assoreou-se totalmente com sedimentos
trazidos pelo rio Tietê, Paraitinga e Paraibuna; tal depósito foi posteriormente re-trabalhado
pelo próprio rio Tietê. É constituída por arenitos compactos, argilitos duros e na base, por
conglomerados. Tais sedimentos podem se apresentar limonitizados.
8ªsemana
2-Formação Taubaté:
Esta formação originou-se pelo represamento natural do rio Paraíba do Sul à partir de
Cruzeiro e seu posterior atulhamento e retrabalhamento quando o rio venceu o obstáculo que
o detinha.
i)Quaternário:
Caracteriza-se pelas formações mais recentes como os aluviões marinhos (praias e manques) e
os fluviais (várzeas de rios). Estão em fase de deposição ou retrabalhamento.
9ªsemana
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
SONDAGEM A PERCUSSÃO
METODOLOGIA DE CAMPO
1 OBJETIVO
-
Retirada de amostra de solo semi-deformada de metro a metro;
-
Determinação da resistência do solo, através da determinação do SPT;
-
Obtenção do perfil geotécnico do subsolo;
-
Encontro do N.A. (nível d’ água) estável.
2 EQUIPAMENTO E EQUIPE
-
Tripé,
-
Haste;
-
Tubo de revestimento;
-
Reservatório d’água;
-
Peso de 65 kg;
-
Trépano ou broca de lavagem;
-
Barrilete amostrador padrão;
-
Conjunto moto-bomba;
-
03 pessoas: 1 sondador e 2 ajudantes.
51
9ªsemana
Detalhe do barrilete amostrador padrão
∅ interno – 34,9 mm
∅ externo – 50,8 mm
bi-partido
Bi-partido
Despreza
15 cm
45 cm
15 cm
Últimos 30 cm
representa a
amostra semideformada
15 cm
Solo
3 SPT – STANDARD PENETRATION TEST
È o número de golpes necessários para a cravação dos últimos 30 cm de um barrilete
amostrador padrão, por um peso de 65 kg, solto a uma altura de 75 cm em queda livre.
52
9ªsemana
NÚMERO DE GOLPES (sem escala)
1° S
15 cm
15 cm
4 golpes - despreza
2° S
5 golpes
SPT
11 golpes
15 cm
3° S
6 golpes
solo
4 QUANDO INTERROMPER A SONDAGEM
-
Quando encontramos o topo rochoso ou matacão de natureza rochosa;
-
Quando por 3 trechos consecutivos forem necessários mais de 45 golpes para a cravação
de 5,0 cm do barrilete amostrador padrão;
-
Quando por 30 minutos com o auxílio do trépano ou broca de lavagem, este penetrar
somente 5,0 cm.
TRÉPANO OU BROCA DE LAVAGEM (sem escala)
Circulação de água
20 a 30 cm
5 cm
53
9ªsemana
5 QUANTIDADE DE FUROS (por projeção e m2 à construir)
ÁREA (m2)
NÚMERO DE FUROS
≤ 200
2
200 – 400
3
400 – 800
4
800 – 1000
5
1000 – 1200
6
1200 – 1600
7
1600 – 2000
8
2000 – 2400
9
2400
A critério do projetista
54
10ªsemana
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, AMBIENTAIS E DE TECNOLOGIAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL
GEOLOGIA
Prof. DOUGLAS CONSTÂNCIO
Téc. MIRIAN PATRICIA ZATTA
SONDAGEM ROTATIVA
ROCHA
1 FINALIDADE
Quando uma Sondagem a Percussão se torna impenetrável, passamos à utilizar as
ferramentas da Sondagem Rotativa.
2 OBJETIVO
-
Obtenção de testemunhos ou amostras indeformadas de rocha;
-
Identificação das descontinuidades (falhas, fissuras, fraturas, etc.);
-
Ensaios “In Situ”:
-
perda d’água ou absorção d’água;
-
% de recuperação;
-
% de R. Q. D.;
-
Ensaios mecânicos de Laboratório para avaliar a resistência das rochas;
-
Caracterização tecnológica do maciço rochoso (alteração, fraturamento).
3 EQUIPAMENTOS
-
Motor estacionário;
-
Caixa de câmbio;
-
Moto bomba;
-
Reservatório d’água (1000 litros);
-
Hastes;
-
Revestimentos;
55
10ªsemana
-
Barrilete amostrador;
-
Broca ou coroa.
4 DETALHAMENTO DE EQUIPAMENTOS
Barrilete Amostrador
0,90 à
3,00 m
Mola interna
Broca ou Coroa
Broca ou Coroa
Rosca
Diamante ou Wídia (Carbeto de tungstênio)
Fissuras para
Circulação de água
56
10ªsemana
5 TIPOS DE PERFURAÇÃO
-
Sem recuperação de testemunhos para fins de petróleo;
-
Com recuperação de testemunhos para Geotecnia e Mineração;
6 ENSAIOS “IN SITU”
a) Perda d’água ou Absorção d’água
Tem como objetivo, avaliar a quantidade de descontinuidades que a rocha possui para
uma posterior solidificação das mesmas com injeção de nata de cimento, na proporção de 1:1;
b) Porcentagem de Recuperação e Porcentagem de R.Q.D.
-
% Recuperação: avalia a qualidade da sondagem;
% Re cuperação =
-
∑ totaldostestemunhos
comprimentodemanobra
x100
% R.Q.D. (Rock Quality Designation): avalia a qualidade do maciço rochoso.
% R.Q.D. =
∑ dostestemunhoscomcomprimento ≥ 10cm x100
comprimentodemanobra
% R.Q.D.
QUALIDADE DA ROCHA
0 – 25
Muito fraco
25 – 50
Fraco
50 – 75
Regular
75 – 90
Bom
90 - 100
Excelente
57
10ªsemana
-
Graus de Recuperação de Testemunhos para Avaliação da Qualidade da Sondagem
GRAUS DE
% RECUPERAÇÃO
RECUPERAÇÃO
QUALIDADE DE
RECUPERAÇÃO
R1
100 – 90 %
Boa
R2
90 – 75 %
Regular
R3
75 %
Pobre
7 DIÂMETROS DE PERFURAÇÃO MAIS UTILIZADOS EM GEOTECNIA
DIÂMETRO (∅)
DIMENSÕES (mm)
B
42,0
N
54,7
h
76,2
Obs. ∅ N é o mais utilizado
58