Submitted by Romulus Lima (romulus.lima@ufpe.br) on 2015-03-13T11:44:20Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Marilia Dantas da Silva.pdf: 12278418 bytes, checksum: 48afa44ae9ee22cb994b6770fe52fe01 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T11:44:20Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Marilia Dantas da Silva.pdf: 12278418 bytes, checksum: 48afa44ae9ee22cb994b6770fe52fe01 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-02-28 / Este trabalho tem como principal objetivo abordar a caracterização do maciço rochoso e o estudo das fundações em estaca raiz embutidas em rocha, evidenciando as particularidades e condicionalismos próprios que ocorrem nas várias fases da obra, desde a prospecção até a execução das fundações. A área de estudo está localizada na cidade de São Lourenço da Mata/PE, no embasamento pré-cambriano da região nordeste, denominada Província Borborema, formadas principalmente por granitos de diversas composições. As atividades desenvolvidas de investigação envolveram: a) campo: determinação do RQD e recuperação através dos testemunhos de sondagens, b) laboratório: determinação dos índices físicos (Massa Específica Seca e Saturada, Porosidade e Absorção de Água), determinação da resistência à Compressão Uniaxial, e a análise petrográfica. Para o controle das fundações em estacas foram realizados ensaios de prova de carga estática e ensaios de carregamento dinâmico, além do acompanhamento da sondagem expedita rockdrill. Os resultados dos ensaios de carregamento estático e dinâmico apresentaram-se satisfatórios, atingindo no mínimo duas vezes a carga de trabalho no carregamento máximo. A sondagem expedita com o rockdrill mostrou-se uma boa ferramenta de controle para este tipo de fundação, sendo também utilizada para confirmação do topo rochoso. A análise dos índices físicos se mostrou compatível com os existentes para este tipo de rocha e os maciços analisados apresentaram boas características para apoio de fundação.

Este trabalho apresenta um estudo a respeito do comportamento do solo durante a escavação de um túnel, com foco na metodologia de escavação mecanizada. São abordadas diretrizes para a modelagem numérica de túneis com o emprego de diferentes métodos de cálculo, distintos modelos constitutivos para representação do comportamento do solo e duas maneiras de se representar o revestimento da escavação. Alguns conceitos fundamentais relacionados a escavações de túneis de grande diâmetro em solo com o emprego de máquinas tuneladoras são descritos, como os tipos de máquinas existentes (com ênfase nas máquinas do tipo EPB - Earth Pressure Balance), princípios de funcionamento e modos de operação, além de uma comparação deste método com a metodologia sequêncial tradicional. É realizada uma revisão bibliográfica sobre distintos métodos de cálculo para estimar a estabilidade de uma escavação, a previsão da deformação no maciço e os esforços atuantes no revestimento do túnel. O trabalho também apresenta uma revisão de publicações recentes a respeito da modelagem numérica de túneis escavados mecanicamente, destacando algumas diferenças em relação à metodologia sequencial. Uma das diferenças é com relação à simulação do revestimento do túnel, com a possibilidade de se considerar as propriedades das juntas dos anéis. Outro ponto distinto é o método de cálculo empregado, levando em conta na simulação aspectos específicos da escavação mecanizada, como pressão de frente aplicada, vazio anelar e injeção de grout. É feita uma breve introdução e são apresentados os conceitos básicos de dois modelos constitutivos do solo: o modelo elastoplástico perfeito conhecido como Mohr-Coulomb e o modelo elastoplástico com endurecimento Hardening Soil. Utilizando alguns dos conceitos estudados na revisão bibliográfica, são realizadas análises numéricas bidimensionais retroanalisando um caso real de escavação com tuneladora. Foi utilizado o programa de elementos finitos Plaxis para realizar comparações entre os métodos de cálculo do alívio de tensões e da contração, além da simulação do revestimento com ou sem a consideração das juntas. Por fim é feita uma análise crítica dos resultados obtidos nas diferentes modelagens numéricas. / This research presents a study about the soil behavior during the excavation of a tunnel, focusing on the mechanized excavation methodology. Guidelines for the numerical modeling of tunnels with the use of different calculation methods, distinct constitutive models to characterize the soil behavior and two ways of representing the lining of the excavation are addressed. Relevant aspects regarding excavations of large diameter tunnels in soil with the use of TBM (Tunnel Boring Machine) are presented, like types of machines, with the focus on the Earth Pressure Balance (EPB) machines, fundamental concepts of the methodology and operation modes, besides a comparison of this method with the traditional sequential methodology. A literature review on different methods of calculation to estimate the excavation stability, the prediction of ground deformation and the efforts acting in the tunnel lining is made. The research also presents a review of recent publications regarding numerical modeling of mechanically excavated tunnels, highlighting some differences with the sequential method. One of these differences is related to the simulation of the tunnel lining, with the possibility of considering the properties of the ring joints. Another different point is the calculation method employed, considering in the simulation specific aspects of mechanized excavation, as front pressure applied, ring void and grout injection. A brief introduction is made about constitutive models to represent the soil behavior and the basic concepts of two constitutive soil models are presented: Mohr-Coulomb and Hardening Soil. Using some of the concepts studied in the literature review, it is performed two-dimensional numerical analysis with a back-analysis of a real case, using the finite element model program Plaxis, comparing the calculation methods of stress relieving and contraction, as well as the tunnel lining simulation with or without consideration of the joints. Finally, it is made a critical analysis of the results of the numerical simulations.

Ao sul da cidade de Corumbá, MS, ocorrem imponentes elevações topográficas constituídas por depósitos sedimentares neoproterozóicos do Grupo Jacadigo. Nessas montanhas, cujo conjunto é referido como Maciço do Urucum, assentam-se discordantemente sobre o embasamento rochas siliciclásticas da Formação Urucum com espessuras máximas da ordem de 200 a 300m. A seção continua com depósitos mistos de componentes siliciclásticos e GIFs (granular iron formations), por aproximadamente 100m, e com mais 300m de predomínio de BIFs (banded iron formations). Na periferia do Maciço do Urucum ocorrem rochas carbonáticas do Grupo Corumbá, principalmente das formações Bocaina e Tamengo. Foi esse o conjunto de rochas abordado no presente trabalho por estudos sedimentológicos e estratigráficos em escala de detalhe. A análise integrada de fácies e paleocorrentes permitiu interpretar os mecanismos tectônicos geradores de espaço de acomodação, a orientação da bacia sedimentar, a estruturação de seu preenchimento, implicações geotectônicas regionais e para modelos de deposição de formações ferríferas. Para o preenchimento da bacia, definida na presente dissertação como Bacia Jacadigo, foram interpretados 6 sistemas deposicionais: (I) sistemas de leques aluviais; (II) sistema lacustre; (III) sistema fluvial entrelaçado; (IV) sistema de corpo dágua principal; (V) sistema de fluxos gravitacionais subaquáticos; e (VI) sistema de plataforma carbonática. Esses sistemas foram classificados em 3 tratos tectônicos, sendo os 3 primeiros sistemas deposicionais, essencialmente siliciclásticos e continentais, referentes ao trato de iniciação do rift; os sistemas de corpo dágua principal e de fluxos gravitacionais associados correspondentes ao clímax do rift; e a plataforma carbonática referente ao pós-rift. Esse último caracterizado pela transição entre as formações Urucum e Bocaina, de modo que a classificação em tratos tectônicos reflete os significados geodinâmicos dos grupos Jacadigo e Corumbá. A distribuição espacial dos sistemas deposicionais e dos padrões de paleocorrentes levou à interpretação de uma orientação WNW-ESE para a zona de falhas mestras da Bacia Jacadigo. Essa interpretação implica na correlação do Grupo Jacadigo com a Faixa Chiquitos-Tucavaca e não com a Faixa Paraguai como proposto anteriormente. A distribuição das unidades neoproterozóicas no contexto geotectônico das faixas Chiquitos-Tucavaca e Paraguai levou a corroboração de um posicionamento adjacente da Bacia Jacadigo a uma junção tríplice supostamente soerguida por plumas mantélicas. Toda a sucessão do Grupo Jacadigo mais a sucessão do Morro do Puga, usualmente interpretadas como produtos de processos sedimentares sob influência glacial, foram interpretadas como resposta da sedimentação à tectônica na Bacia Jacadigo, sem necessariamente associação com processos glaciais. Foram distinguidos elementos estruturais da tectônica deformadora daqueles relativos à tectônica formadora do Grupo Jacadigo e sugerida uma conformação braquianticlinal das rochas aflorantes na área urbana de Corumbá, no Maciço do Urucum e nas áreas adjacentes. / At the south of Corumbá, Mato Grosso do Sul state, there are huge topographic elevations made of Jacadigo Groups neoproterozoic sedimentary deposits. Those mountains are known as Maciço do Urucum. The basal unit named Urucum Formation is composed by siliciclastic rocks with maximum thickness of 200 to 300m. The sucession continues with mixed GIF (granular iron formation) and siliciclastic deposits for approximately 100m, and more 300m of almost only BIFs (banded iron formations). In the surroundings of Maciço do Urucum there are carbonatic rocks from the Corumbá Group, mainly from Bocaina and Tamengo formations. This research presents detailed information about sedimentology and stratigraphy of the Maciço do Urucum area and surrounding rocks. The integrated facies and paleocurrents analysis produced the following interpretations: tectonic mechanisms responsible for accommodation spaces, sedimentary basin orientation, filling styles, regional geotectonic implication and iron formation depositional models. About the filling style, six depositional systems of the here named Jacadigo Basin were interpreted: (I) alluvial fan system; (II) lacustrine system; (III) fluvial braided system; (IV) main water body system; (V) subaquatic gravitational flow system; and (VI) carbonate platform system. Those systems were classified in three tectonic system tracts. The first three depositional systems are made of continental siliciclastics and refer to the rift initiation; the main water body and associated gravitational flow systems corresponds to the rift climax; and the carbonate platform to the post rift. The post rift is characterized by the transition between Urucum and Bocaina formations. This transition reflects the geodynamic significance of Jacadigo and Corumbá groups. The spatial distribution of the depositional systems and associated paleocurrent patterns indicated a WNW-ESE orientation to the master fault zone of Jacadigo Basin. This interpretation implies the correlation of Jacadigo Group and Chiquitos-Tucavaca Belt instead of Paraguai Belt, as proposed before. The neoproterozoic units distribution at the geotectonic context of Chiquitos-Tucavaca and Paraguai belts corroborated the adjacent position of Jacadigo Basin to a triple junction supposedly a plume generated uplift. Rocks of Jacadigo Group and Morro do Puga, usually interpreted as glacial deposits, are interpreted here as sedimentation response to tectonics with no necessary relation to glacial processes. Deformation and formation tectonic structural elements were distinguished and a braquianticlinal structure is suggested for the units in the Corumbá and Maciço do Urucum area.

Ao sul da cidade de Corumbá, MS, ocorrem imponentes elevações topográficas constituídas por depósitos sedimentares neoproterozóicos do Grupo Jacadigo. Nessas montanhas, cujo conjunto é referido como Maciço do Urucum, assentam-se discordantemente sobre o embasamento rochas siliciclásticas da Formação Urucum com espessuras máximas da ordem de 200 a 300m. A seção continua com depósitos mistos de componentes siliciclásticos e GIFs (granular iron formations), por aproximadamente 100m, e com mais 300m de predomínio de BIFs (banded iron formations). Na periferia do Maciço do Urucum ocorrem rochas carbonáticas do Grupo Corumbá, principalmente das formações Bocaina e Tamengo. Foi esse o conjunto de rochas abordado no presente trabalho por estudos sedimentológicos e estratigráficos em escala de detalhe. A análise integrada de fácies e paleocorrentes permitiu interpretar os mecanismos tectônicos geradores de espaço de acomodação, a orientação da bacia sedimentar, a estruturação de seu preenchimento, implicações geotectônicas regionais e para modelos de deposição de formações ferríferas. Para o preenchimento da bacia, definida na presente dissertação como Bacia Jacadigo, foram interpretados 6 sistemas deposicionais: (I) sistemas de leques aluviais; (II) sistema lacustre; (III) sistema fluvial entrelaçado; (IV) sistema de corpo dágua principal; (V) sistema de fluxos gravitacionais subaquáticos; e (VI) sistema de plataforma carbonática. Esses sistemas foram classificados em 3 tratos tectônicos, sendo os 3 primeiros sistemas deposicionais, essencialmente siliciclásticos e continentais, referentes ao trato de iniciação do rift; os sistemas de corpo dágua principal e de fluxos gravitacionais associados correspondentes ao clímax do rift; e a plataforma carbonática referente ao pós-rift. Esse último caracterizado pela transição entre as formações Urucum e Bocaina, de modo que a classificação em tratos tectônicos reflete os significados geodinâmicos dos grupos Jacadigo e Corumbá. A distribuição espacial dos sistemas deposicionais e dos padrões de paleocorrentes levou à interpretação de uma orientação WNW-ESE para a zona de falhas mestras da Bacia Jacadigo. Essa interpretação implica na correlação do Grupo Jacadigo com a Faixa Chiquitos-Tucavaca e não com a Faixa Paraguai como proposto anteriormente. A distribuição das unidades neoproterozóicas no contexto geotectônico das faixas Chiquitos-Tucavaca e Paraguai levou a corroboração de um posicionamento adjacente da Bacia Jacadigo a uma junção tríplice supostamente soerguida por plumas mantélicas. Toda a sucessão do Grupo Jacadigo mais a sucessão do Morro do Puga, usualmente interpretadas como produtos de processos sedimentares sob influência glacial, foram interpretadas como resposta da sedimentação à tectônica na Bacia Jacadigo, sem necessariamente associação com processos glaciais. Foram distinguidos elementos estruturais da tectônica deformadora daqueles relativos à tectônica formadora do Grupo Jacadigo e sugerida uma conformação braquianticlinal das rochas aflorantes na área urbana de Corumbá, no Maciço do Urucum e nas áreas adjacentes. / At the south of Corumbá, Mato Grosso do Sul state, there are huge topographic elevations made of Jacadigo Groups neoproterozoic sedimentary deposits. Those mountains are known as Maciço do Urucum. The basal unit named Urucum Formation is composed by siliciclastic rocks with maximum thickness of 200 to 300m. The sucession continues with mixed GIF (granular iron formation) and siliciclastic deposits for approximately 100m, and more 300m of almost only BIFs (banded iron formations). In the surroundings of Maciço do Urucum there are carbonatic rocks from the Corumbá Group, mainly from Bocaina and Tamengo formations. This research presents detailed information about sedimentology and stratigraphy of the Maciço do Urucum area and surrounding rocks. The integrated facies and paleocurrents analysis produced the following interpretations: tectonic mechanisms responsible for accommodation spaces, sedimentary basin orientation, filling styles, regional geotectonic implication and iron formation depositional models. About the filling style, six depositional systems of the here named Jacadigo Basin were interpreted: (I) alluvial fan system; (II) lacustrine system; (III) fluvial braided system; (IV) main water body system; (V) subaquatic gravitational flow system; and (VI) carbonate platform system. Those systems were classified in three tectonic system tracts. The first three depositional systems are made of continental siliciclastics and refer to the rift initiation; the main water body and associated gravitational flow systems corresponds to the rift climax; and the carbonate platform to the post rift. The post rift is characterized by the transition between Urucum and Bocaina formations. This transition reflects the geodynamic significance of Jacadigo and Corumbá groups. The spatial distribution of the depositional systems and associated paleocurrent patterns indicated a WNW-ESE orientation to the master fault zone of Jacadigo Basin. This interpretation implies the correlation of Jacadigo Group and Chiquitos-Tucavaca Belt instead of Paraguai Belt, as proposed before. The neoproterozoic units distribution at the geotectonic context of Chiquitos-Tucavaca and Paraguai belts corroborated the adjacent position of Jacadigo Basin to a triple junction supposedly a plume generated uplift. Rocks of Jacadigo Group and Morro do Puga, usually interpreted as glacial deposits, are interpreted here as sedimentation response to tectonics with no necessary relation to glacial processes. Deformation and formation tectonic structural elements were distinguished and a braquianticlinal structure is suggested for the units in the Corumbá and Maciço do Urucum area.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas, Programa de Pós-Graduação em Geografia, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T08:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 294394.pdf: 22061693 bytes, checksum: 9c722f22b44ea70b91f693436d0832ca (MD5) / A acelerada expansão urbana em áreas com restrições à ocupação, como encostas íngremes ou planícies de inundação, resulta cada vez mais em prejuízos lato sensu à população. No Brasil, os últimos desastres naturais evidenciaram que a situação econômica não é a única condição para ser afetado. Contudo, as populações mais empobrecidas são aquelas que ainda mais sofrem com perdas materiais e humanas. A área de estudo dessa pesquisa é o Maciço do Morro da Cruz (MMC), em Florianópolis, SC, Brasil, em cujas encostas estão localizadas dezesseis comunidades carentes. O objetivo da presente tese é analisar a vulnerabilidade socioambiental a escorregamentos dos moradores dos assentamentos precários do MMC com vistas à gestão de riscos. Além de indicadores consagrados nos estudos dessa temática, como idade, educação e habitação, considerou-se que o capital social também contribuiria para caracterizar a vulnerabilidade. Ainda investigou-se o que poderia prejudicar a consolidação da coesão social dos moradores, como a violência, relacionada principalmente com o tráfico de entorpecentes. Para a hierarquização da vulnerabilidade socioambiental utilizou-se dados do Cadastro Único (CADUNICO) e foi aplicada a técnica Analytic Hierarchy Process (AHP). A avaliação foi realizada sob duas perspectivas, pela capacidade de resposta e pela exposição física dos moradores. O capital social foi analisado através de dados do Cadastro Habitacional (CADASTRO HABITACIONAL), da Prefeitura Municipal de Florianópolis. A análise desses resultados permitiu a identificação dos elementos agregadores de capital social no MMC. Com base em referências internacionais, analisou-se o contexto da gestão de riscos no MMC, entre ações e agentes envolvidos nesse processo. O Alto da Caieira foi o assentamento que apresentou a maior vulnerabilidade socioambiental, seguido do Morro do Mocotó e Morro da Queimada. A vulnerabilidade socioambiental no MMC tem correlação mais forte com a exposição física do que com a capacidade de resposta. Identificou-se baixa participação comunitária dos moradores do MMC, em instituições sociais, ao contrário do inicialmente suposto. Dentre aqueles que participam de atividades comunitárias, destacou-se a participação em entidades religiosas, associação de moradores, Organizações Não Governamentais e escolas de samba, identificados como elementos agregadores de capital social. A análise da configuração da paisagem ao longo do período de 2004 a 2010 permitiu verificar uma intensa alteração, relacionada, sobretudo, com a melhoria da infra-estrutura. Os resultados obtidos conduziram ao reconhecimento das práticas da gestão de risco na área de estudo. Constataram-se inúmeras ações isoladas que foram realizadas para a avaliação e a redução do risco no MMC. Todavia, há ainda muitos desafios para a plena gestão do risco no MMC, relacionadas principalmente com o efetivo desempenho dos atores envolvidos.

Orientador: Antonio Misson Godoy / Banca: Antenor Zanardo / Banca: Marco Aurélio Farias de Oliveira / Banca: Romulo Machado / Banca: Ticiano José Saraiva dos Santos / Resumo: O Maciço do Rio Apa ocorre no sudoeste do estado de Mato Grosso do Sul e corresponde à porção meridional do Cráton Amazônico de idade dominantemente Paleoproterozóica. O Complexo Rio Apa, mais antigo, é constituído por ortognaisses migmatíticos, além de anfibolitos, tonalitos e granodioritos. O Grupo Alto Tererê é composto por xistos, biotita - muscovita gnaisses e quartzitos micáceos, comumente granatíferos, além de rochas metabásicas, em fácies anfibolito baixa. O Grupo Amonguijá é definido pela Suíte Intrusiva Alumiador que representa um batólito de composição sieno- a monzogranítica e pela Suíte Vulcânica Serra da Bocaina composta por rochas vulcanoclásticas de composição álcali - riólito a monzoriólitos e produtos piroclásticos. Sobreposta, a leste e a sul ocorrem as rochas metassedimentares Neoproterozóicas da Faixa de Dobramento Paraguai (grupos Cuiabá, Corumbá e Jacadigo-Formação Urucum). O quadro estrutural - metamórfico é identificado por 5 fases deformacionais, mas sua atual estruturação tectônica-metamórfica passa pelo arranjo tectônico superimposto da Faixa de Dobramentos Paraguai. As rochas do Complexo Rio Apa, Grupo Alto Tererê e Grupo Amonguijá registram uma evolução estrutural reliquiar antiga definida pelas fases (Dn-1 e Dn). As fases deformacionais (Dn+1 e Dn+2) encontram-se visíveis principalmente nas rochas da Faixa de Dobramento Paraguai, enquanto deformações (Dn+3) superimpõem a todas as sequências / Abstract: Geological and structural frame of the Rio Apa Massif, southeastern of the Amazonian Craton (MS), Brasil Rio Apa Massif crops out in the Mato Grosso do Sul state and corresponds to the southeastern portion of the Amazonian Craton dominantly Paleoproterozoic in age. Rio Apa Complex is oldest and it is composed mainly by migmatitic orthogneisses, beyond amphybolites, tonalities and granodiorite. Alto Tererê Group is composed by schists, biotite-muscovite gneisses and micaceous quartzites generally rich in garnets, beyond metabasic rocks of low amphibolite facies. The Amonguijá Group is constituted by Alumiador Intrusive Suite, which is represented by a sieno to monzogranitic batholith and Serra da Bocaina Volcanic Suite composed of volcanoclastic rocks of alkali riolites to monzoriolites compositions and pyroclastic products. Overlaying towards East and South occurs Neoproterozoic metasedimentary rocks from the Paraguai Folded Belt (Cuiabá, Corumbá and Jacadigo Groups-Urucum Formation). Structural-metamorphic framewok is identified by five deformational phases but the actual tectonic and metamorphic structure shows the superposed tectonic array of the Paraguai Folded Belt. Rocks from Rio Apa Complex, Alto Tererê Group and Amonguijá Group record an older structural evolution defined by (Dn-1 and Dn). The deformational phases (Dn+1 and Dn+2) are visible mainly in rocks of Paraguai Folded Belt beyond the last deformation (Dn+3) that imprints all sequences / Doutor

O comportamento geomecânico de túneis em rocha é fortemente influenciado pelas estruturas geológicas (descontinuidades) presentes no maciço. Do ponto de vista geométrico, estas estruturas são caracterizadas por parâmetros que descrevem suas orientações, frequências e comprimentos. Estes parâmetros, na maioria dos casos, são determinados em campanhas de campo, com bússola geológica e trena. Entretanto, limitações de tempo e acesso dificultam a execução destes trabalhos, impossibilitando a obtenção de números elevados de dados, que possibilitam análises estatísticas mais complexas. Para superar estas dificuldades, no presente estudo, o mapeamento das descontinuidades foi realizado em imagens do túnel Monte Seco, pertencente a Estrada de Ferro Vitória Minas (EFVM), obtidas por scanner a laser 3D. Neste mapeamento, tanto a orientação, quanto a posição e o comprimento dos traços das descontinuidades foram determinados com boa precisão, possibilitando a verificação da distribuição da intensidade de fraturamento de diferentes trechos, ao longo do túnel. Utilizando estes trechos diferenciados pela intensidade de fraturamento, foram elaboradas análises estatísticas mais complexas e adequadas (por janelas de amostragem e linhas de varredura) para determinação da orientação, comprimento médio dos traços e espaçamentos médios das famílias de descontinuidades. Com os parâmetros geométricos das descontinuidades, o modelo probabilístico de blocos rígidos foi construído, utilizando o software 3DEC. Assim, os parâmetros mecânicos das descontinuidades foram estimados utilizando correlações empíricas (a partir de descrições do maciço rochoso realizadas em mapeamentos geológicos por dentro do túnel), além de alguns ensaios de campo e laboratório. As análises com este modelo foram executadas para verificação da queda de blocos, e comparadas com as seções atuais do túnel. Os resultados indicaram que diferentes critérios de ruptura devem ser utilizados para diferentes tipos de descontinuidades (fraturas e foliação), e evidenciaram a importância de estimativas mais coerentes de parâmetros geométricos das descontinuidades nos resultados finais das análises. / The geomechanical behaviour of rock tunnels is strongly influenced by geological structures in the rock mass. Rock discontinuities are geometrically characterized by parameters that describes their orientations, frequency and lengths. In most cases, these parameters are determined in field inspections, using geological compass and measuring tapes. However, timeframes and access limitation hinder this procedure, making it impossible to obtain large amount of data that allow complex statistical analysis. To overcome these difficulties, here the discontinuity mapping was performed using images of the Monte Seco tunnel, obtained by 3D terrestrial laser scanning. In this case, the orientation, position and trace length of each discontinuity was determined with precision, allowing the verification of the fracture intensity distribution in different parts of the tunnel. Using these parts (differentiated by its fracture intensities), statistical analyses were performed, using sampling windows and scanlines, in order to determine the orientation mean trace length and spacing of discontinuity sets. Once the geometrical parameters of discontinuity sets were determined, a probabilistic model of rigid blocks was generated, using the 3DEC software. Thus, the mechanical parameters of discontinuity sets were estimated by empirical correlations (performed using descriptions of the rock mass obtained during geological inspections in the tunnel), and some laboratory and field tests. The analyses with this model were performed to verify the instability of blocks (block falls), and compared with actual cross sections of the tunnel. The results indicate that different failure criteria must be used for different discontinuity types (fractures and foliation), and revealed the importance of consistent estimated of geometrical parameters of discontinuity sets.

Uma solução computacional geral e expansível de análise da interação estrutura-maciço de solos foi desenvolvida adotando metodologia orientada a objetos. A técnica computacional apresenta um menu de retaguarda que torna a manipulação dos dados de entrada e os processos computacionais mais criteriosos e seguros. Os materiais possuem comportamento perfeitamente elástico-linear, enquanto o mecanismo de transferência de carga estrutura-solo é não linear. O maciço de solos é modelado através de dados de sondagens SPT e mapeamento geotécnico. A fundação é discretizada verticalmente para se obter as matrizes de flexibilidade da estrutura de fundação (MFEF) e do maciço de solos (MFMS). O processo interativo básico consiste em obter o vetor de recalques nos apoios pelo produto do vetor de cargas verticais com as matrizes MFEF e MFMS. Na seqüência, calcula-se o vetor de redistribuição de cargas pelo produto do vetor de recalques com a matriz de rigidez da superestrutura (MRS). Um procedimento iterativo condiciona a convergência de recalques e cargas verticais nos apoios. A solução foi utilizada para analisar o comportamento de edifícios de diferentes geometrias em planta e espacial, variando o perfil geotécnico do maciço suporte e a técnica de execução da estrutura de fundação. / A general and expansible computational code based in the oriented to object programming technique was developed aiming the soil-structure interaction analysis. This computational technique has a special feature that makes the data input operations and the computer processing safer and more criterious. This model considers that all materials behaves as perfectly linear elastic materials, although the soilstructure transfer mechanism is of non-linear nature. The soil mass compressibility and resistance are modelled from soil data obtained from geotechnical mapping techniques and SPT boreholes data. The flexibility matrix (MFEF) of the structural foundation elements and the flexibility matrix (MFMS) of soil mass elements are obtained through a numerical discretization procedure. The basic interative process consists in the calculation of the supports displacement vectors obtained by the multiplication of the vertical load vector by the MFEF and the MFMS matrix. Finally, the load redistribution is obtained by the multiplication of the displacement vector by the structural rigidity matrix (MRS). The uniqueness of the solution is guaranteed by the convergence of the displacements and vertical supports reactions by using an iterative procedure. This computational code was applied to the analysis of the behaviour of spatial framed buildings with varied geometry, taking into account different geotechnical soil conditions and different types of foundations.

Pedreiras que sofreram uma extração precária ou sem planejamento no passado, apresentam, atualmente, áreas de riscos operacionais ligadas, sobretudo, à geotecnia dos taludes. Desmontes esculturais são aplicados na indústria mineral visando a melhorias nas questões ambientais e geotécnicas. O objetivo deste trabalho foi aplicar técnicas de desmontes esculturais para solucionar problemas na segurança operacional, os quais são relacionados diretamente com a instabilidade das bancadas. Além disso, identificar a relação da qualidade do maciço rochoso no resultado do desmonte e a viabilidade desse projeto nas questões técnicas e econômicas. Os desmontes experimentais foram aplicados em uma mina de calcário da Região Metropolitana da cidade de São Paulo, modificando a geometria do plano de fogo e o carregamento dos furos. O desempenho dos experimentos foi medido a partir de indicadores de performance, os quais serão relacionados com um mapa de distribuição do RQD da parede da bancada, construído a partir de um mapeamento geomecânico. A viabilidade do projeto foi dimensionada a partir de parâmetros operacionais, de segurança e econômico. As análises mostraram que as regiões que apresentaram o maior valor de RDQ tiveram o melhor resultado no desmonte, comprovando, assim, a influência da qualidade do maciço na qualidade do desmonte. Apesar de o desmonte escultural aumentar o custo anual do empreendimento, os impactos positivos gerados na segurança e na operação são significativos: redução no volume de matacos e na geração de blocos soltos na parede da bancada, menor tempo de carregamento dos caminhões e queda do efeito backbreak. Os resultados dos experimentos também mostram que a aplicação do desmonte escultural pode ser uma solução aos problemas nas áreas de riscos do empreendimento. Com isso, há um aumento na vida útil da cava e o incremento no custo torna-se um investimento no negócio, tornando o projeto viável. / Precarious material extraction or unplanned exploitation of quarries in the past resulted today in many operational problems of entire zones of those sites, mainly because of slopes instability. Contour blasting is applied in mining industry to respond to environmental and geotechnical-related issues. The objective of this work is thus to apply contour blasting techniques to solve problems related to operational safety, which are directly related to slopes instability. The strong impact of rock mass quality on the results of blasting as well as on technical and economic sustainability of the project is also stressed out in this study. Blasting experiments were performed in a calcareous mine in the metropolitan region of São Paulo (Brazil). Parameters such as blasting pattern and hole loading have been modified. The efficiency of those tests was then measured with key performance indicators and compared to the distribution of RQD values at the surface of the slope, which was mapped thanks to a preliminary geomechanical study. The assessment of project sustainability was based on operational, safety and economic parameters. The analysis of the results showed that regions with a higher RQD presented a better blasting efficiency, which proved the importance of the rock mass quality on the blasting quality. In spite of representing a higher annual cost than regular blasting techniques, contour blasting has a significant positive impact on safety and operations: reduction in volume of over rock blocks, decreasing number of loose blocks at the surface of the slope, decreasing duration of truck loading and less backbreak effect. The experimental results thus showed that the application of contour blasting can be a solution in risk-exposed areas of a quarry as it enables to increase the operating life of the site, which turns the higher cost of contour blasting into a durable investment and improves the sustainability of the project.

O comportamento geomecânico de túneis em rocha é fortemente influenciado pelas estruturas geológicas (descontinuidades) presentes no maciço. Do ponto de vista geométrico, estas estruturas são caracterizadas por parâmetros que descrevem suas orientações, frequências e comprimentos. Estes parâmetros, na maioria dos casos, são determinados em campanhas de campo, com bússola geológica e trena. Entretanto, limitações de tempo e acesso dificultam a execução destes trabalhos, impossibilitando a obtenção de números elevados de dados, que possibilitam análises estatísticas mais complexas. Para superar estas dificuldades, no presente estudo, o mapeamento das descontinuidades foi realizado em imagens do túnel Monte Seco, pertencente a Estrada de Ferro Vitória Minas (EFVM), obtidas por scanner a laser 3D. Neste mapeamento, tanto a orientação, quanto a posição e o comprimento dos traços das descontinuidades foram determinados com boa precisão, possibilitando a verificação da distribuição da intensidade de fraturamento de diferentes trechos, ao longo do túnel. Utilizando estes trechos diferenciados pela intensidade de fraturamento, foram elaboradas análises estatísticas mais complexas e adequadas (por janelas de amostragem e linhas de varredura) para determinação da orientação, comprimento médio dos traços e espaçamentos médios das famílias de descontinuidades. Com os parâmetros geométricos das descontinuidades, o modelo probabilístico de blocos rígidos foi construído, utilizando o software 3DEC. Assim, os parâmetros mecânicos das descontinuidades foram estimados utilizando correlações empíricas (a partir de descrições do maciço rochoso realizadas em mapeamentos geológicos por dentro do túnel), além de alguns ensaios de campo e laboratório. As análises com este modelo foram executadas para verificação da queda de blocos, e comparadas com as seções atuais do túnel. Os resultados indicaram que diferentes critérios de ruptura devem ser utilizados para diferentes tipos de descontinuidades (fraturas e foliação), e evidenciaram a importância de estimativas mais coerentes de parâmetros geométricos das descontinuidades nos resultados finais das análises. / The geomechanical behaviour of rock tunnels is strongly influenced by geological structures in the rock mass. Rock discontinuities are geometrically characterized by parameters that describes their orientations, frequency and lengths. In most cases, these parameters are determined in field inspections, using geological compass and measuring tapes. However, timeframes and access limitation hinder this procedure, making it impossible to obtain large amount of data that allow complex statistical analysis. To overcome these difficulties, here the discontinuity mapping was performed using images of the Monte Seco tunnel, obtained by 3D terrestrial laser scanning. In this case, the orientation, position and trace length of each discontinuity was determined with precision, allowing the verification of the fracture intensity distribution in different parts of the tunnel. Using these parts (differentiated by its fracture intensities), statistical analyses were performed, using sampling windows and scanlines, in order to determine the orientation mean trace length and spacing of discontinuity sets. Once the geometrical parameters of discontinuity sets were determined, a probabilistic model of rigid blocks was generated, using the 3DEC software. Thus, the mechanical parameters of discontinuity sets were estimated by empirical correlations (performed using descriptions of the rock mass obtained during geological inspections in the tunnel), and some laboratory and field tests. The analyses with this model were performed to verify the instability of blocks (block falls), and compared with actual cross sections of the tunnel. The results indicate that different failure criteria must be used for different discontinuity types (fractures and foliation), and revealed the importance of consistent estimated of geometrical parameters of discontinuity sets.