Os meios rochosos são compostos por blocos de rochas intactos e por descontinuidades. As descontinuidades representam zonas de baixa rigidez, onde as propriedades do maciço estão degradadas, reduzindo a resistência do mesmo. Elas também constituem caminhos para o fluxo de fluidos no interior da rocha. O estudo do comportamento hidráulico-mecânico acoplado existente nos meios porosos é realizado pela poroelasticidade, que relaciona os campos de tensões e deformações no maciço, gerados pela deformação mecânica do esqueleto e pela ação do fluido pressurizado nos poros. Uma abordagem micromecânica permite estender os resultados clássicos da teoria de poroelasticidade para o caso de juntas que são capazes de transferir esforços ao longo de suas faces. Neste contexto, o meio rochoso heterogêneo é substituído por um meio homogêneo equivalente, pela aplicação do conceito de mudança de escala da teoria da homogeneização, que possibilita a determinação das propriedades efetivas do maciço. Demonstra-se que, para certas distribuições geométricas das juntas, é possível obter soluções analíticas para o comportamento do maciço pela aplicação de estimativas como, por exemplo, o esquema Mori-Tanaka, onde as juntas são modeladas como esferoides. Um modelo numérico via método dos elementos finitos, que considera explicitamente as juntas, é usado para comparar os resultados obtidos. / Rock media are composed by blocks of intact rock and discontinuities. Discontinuities represent zones of low stiffness, where the mass properties of the rock are degraded, with reduced resistance. They also provide ways for fluid flow within the rock. The study of coupled mechanical-hydraulic behavior existing in porous media is perfomed by poroelasticity, which relates the stress and strain fields in a rock mass generated by the mechanical deformation of the skeleton and the action of pressurized fluid in the pores. A Micromechanics approach allows to extend the classical results of the theory of poroelasticity to the case of joints that are able to transfer stresses along their faces. In this context, a heterogeneous rock media is replaced by an equivalent homogeneous medium by applying the micro-macro approach from the theory of homogenization, which allows the determination of the effective properties of the rock mass. It is shown that, for some geometric distributions of the joints, it is possible to obtain analytical solutions for the rock behavior by applying estimates methods as the Mori-Tanaka scheme, where the joints are modeled as oblong spheroids. A numerical model via the finite element method, where the joints are considering explicitly, is used in order to compare the results.

Uma maneira de analisar a estabilidade de túneis escavados em maciços rochosos fraturados é a baseada na teoria da análise limite utilizando um critério de resistência macroscópico desenvolvido a partir da teoria de homogeneização. Este trabalho primeiramente descreve o comportamento mecânico dos constituintes do maciço rochoso fraturado e os métodos usuais de análise. Posteriormente é descrita a teoria da análise limite e da homogeneização em análise limite, utilizando estas teorias é apresentado o critério de resistência macroscópico para maciços rochosos fraturados em estado plano de deformações desenvolvido por Fréard (2000) e desenvolvido um critério de resistência macroscópico para maciços rochosos fraturados para o caso tridimensional. A partir destes critérios aplicaram-se mecanismos de ruptura para se encontrar limites superiores da função de estabilidade. Assim permitindo a análise da previsibilidade do colapso do túnel estação Pinheiros do metrô de São Paulo o qual os resultados apresentavam a possibilidade de prever o colapso. / One way of analyze the stability of tunnels excavated at fractured rock masses is based on the theory of yield design using a macroscopic strength criterion developed from the theory of homogenization. This dissertation first describes the mechanical behavior of the fractured rock mass constituents and the usual methods of analysis. Later is described the yield design theory and the theory of homogenization applied to the yield design using these theories is presented macroscopic strength criterion for fractured rock masses in a state plan developed by Fréard (2000) and developed a macroscopic strength criterion for rock masses fractured to the three-dimensional case. Based on these criteria were applied failure mechanisms to meet the upper bounding of the stability function. So it’s possible to analyze the predictability of the collapse of the tunnel-station Pinheiros of the Sao Paulo subway which the results showed the possibility of predicting the collapse.

Os meios rochosos são compostos por blocos de rochas intactos e por descontinuidades. As descontinuidades representam zonas de baixa rigidez, onde as propriedades do maciço estão degradadas, reduzindo a resistência do mesmo. Elas também constituem caminhos para o fluxo de fluidos no interior da rocha. O estudo do comportamento hidráulico-mecânico acoplado existente nos meios porosos é realizado pela poroelasticidade, que relaciona os campos de tensões e deformações no maciço, gerados pela deformação mecânica do esqueleto e pela ação do fluido pressurizado nos poros. Uma abordagem micromecânica permite estender os resultados clássicos da teoria de poroelasticidade para o caso de juntas que são capazes de transferir esforços ao longo de suas faces. Neste contexto, o meio rochoso heterogêneo é substituído por um meio homogêneo equivalente, pela aplicação do conceito de mudança de escala da teoria da homogeneização, que possibilita a determinação das propriedades efetivas do maciço. Demonstra-se que, para certas distribuições geométricas das juntas, é possível obter soluções analíticas para o comportamento do maciço pela aplicação de estimativas como, por exemplo, o esquema Mori-Tanaka, onde as juntas são modeladas como esferoides. Um modelo numérico via método dos elementos finitos, que considera explicitamente as juntas, é usado para comparar os resultados obtidos. / Rock media are composed by blocks of intact rock and discontinuities. Discontinuities represent zones of low stiffness, where the mass properties of the rock are degraded, with reduced resistance. They also provide ways for fluid flow within the rock. The study of coupled mechanical-hydraulic behavior existing in porous media is perfomed by poroelasticity, which relates the stress and strain fields in a rock mass generated by the mechanical deformation of the skeleton and the action of pressurized fluid in the pores. A Micromechanics approach allows to extend the classical results of the theory of poroelasticity to the case of joints that are able to transfer stresses along their faces. In this context, a heterogeneous rock media is replaced by an equivalent homogeneous medium by applying the micro-macro approach from the theory of homogenization, which allows the determination of the effective properties of the rock mass. It is shown that, for some geometric distributions of the joints, it is possible to obtain analytical solutions for the rock behavior by applying estimates methods as the Mori-Tanaka scheme, where the joints are modeled as oblong spheroids. A numerical model via the finite element method, where the joints are considering explicitly, is used in order to compare the results.

O estudo da mecânica da fratura de rochas é extremamente importante pois o processo de ruptura das rochas se dá em grande parte por propagação de trinca e as teorias clássicas da resistência dos materiais baseadas na mecânica do contínuo possuem critérios de ruptura que não lidam com a propagação da trinca. Um parâmetro fundamental da Mecânica da Fratura de Rochas é a tenacidade à fratura, que é o parâmetro que indica a habilidade de materiais idealmente frágeis resistir ao fraturamento por esforços de fadiga ou estático. Constam deste trabalho uma revisão da literatura sobre tenacidade à fratura de rochas, a descrição dos três tipos de ensaios (sugeridos pela ISRM, 1988 e 1995) e das amostras usadas para a realização destes, bem como seus resultados e conclusões. No apêndice tem-se um embasamento teórico dos ensaios. Visa-se com esta pesquisa capacitar o laboratório de mecânica das rochas da EESC-USP com técnica e instrumental necessário para a determinação de tenacidade à fratura para o modo I de propagação sugeridos pela ISRM. Os equipamentos mais sofisticados para a realização desses ensaios já estavam à disposição do laboratório, restou somente a aquisição ou desenvolvimento de pequenos dispositivos de montagem ou preparação das amostras. / The study of Rock Fracture Mechanics is extremely important since rock failure generally occur by propagating fracture. The classic failure criteria and theories based on solid mechanics do not deal directly with fracture processes. A fundamental parameter in Rock Fracture Mechanics is the fracture toughness which indicate its material resistance to crack propagation. This work contains a review of the literature about rock fracture toughness, testing procedures and calculations recommended by ISRM, 1988 and 1995 testing results are also included, as well as, theorical background about testing. The aim of this research is to make available the determination of fracture toughness suggested by ISRM. Sophisticated equipment, used in the release of this tests, was already available in the laboratory, it remained only the acquisition of simple devices.

A ocupação do espaço subterrâneo tem assumido importância crescente na sociedade atual; destaca-se no Sul do Brasil o uso de escavações subterrâneas em empreendimentos hidrelétricos, executadas nas rochas efusivas da Formação Serra Geral (FSG). Algumas destas obras registraram tensões elevadas nos maciços rochosos, as quais ocasionaram grandes prejuízos por não terem sido previstas em projetos e não terem solução adequada quando são utilizadas correlações empíricas. Tendo em vista estas dificuldades no desenvolvimento dos projetos, esta tese teve o objetivo de estudar o comportamento das rochas efusivas da FSG e utilizar os dados na simulação numérica de túneis. Foi feito o acompanhamento da execução de cerca de 650m do túnel de adução da UHE Castro Alves, tendo sido coletados os dados de geologia, resultados da instrumentação da obra e coletadas amostras das rochas encontradas no túnel. Foram realizados ensaios de laboratório em corpos de prova para determinar o comportamento tensão versus deformação destes materiais e suas envoltórias de ruptura. Foram obtidas correlações entre alguns dos parâmetros. Os parâmetros determinados nos ensaios (rocha intacta) foram extrapolados para o maciço rochoso. Diversos dados da obra, bem como o cruzamento entre eles e os parâmetros geomecânicos obtidos foram colocados em uma plataforma SIG, a qual se mostrou uma ferramenta bastante útil e de grande potencialidade para uso nestes projetos. Com os parâmetros geomecânicos determinados para o maciço foi realizada uma análise numérica 3D do túnel escavado, a partir da qual foi feita uma retro-análise dos deslocamentos medidos em campo, sendo possível estimar o valor de K0 de campo de cerca de 1,3. Foram também realizadas análises paramétricas para estudar a importância da correta estratigrafia dos derrames basálticos (especialmente a presença das brechas) e a simulação de tensões horizontais elevadas, tendo se demonstrado a necessidade de análises deste tipo para verificação de soluções adequadas em túneis em maciços com estas condicionantes. / In the present society the underground occupation has become increasingly relevant. In Southern Brazil it is possible to observe the use of underground excavation applied to tunneling for hydro electric power plants, as carried out in the Serra Geral Formation (FSG) effusive rocks. Some of these tunnels showed high stresses in the rock mass, which resulted in time and money wasted as it was not expected in the project development and also because there was not a suitable solution found when empirical correlations were applied. Considering these difficulties during the project development, this thesis studies the FSG effusive rocks behavior and the utilization of tunnel data for numerical simulations. About 650m of tunnel excavation has been monitored at the UHE Castro Alves. Geology data, instrumentation results and rock samples have been obtained. To determine the shear stress versus strain behavior, laboratory tests were carried out. The correlation between some parameters was obtained and test parameters of the intact rock were extrapolated to the rock mass. A SIG platform has been used with the field data and the geomechanical parameters; it appears to be a useful tool with great potential for this kind of work. Since the geomechanical parameters have been determined, a FEM 3D analysis was carried out; field displacements back-analysis from the 3D analysis made possible the estimation of a K0 value approximately equal to 1,3. Parametrical analyses were also carried out to study the relevance of considering the correct rock strata and the effects of high horizontal stresses on the numerical simulation results, which showed the need for this kind of analysis in tunnels excavated under these conditions.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 9035273 bytes, checksum: 309210e2946157c33b9a3a555deaca1b (MD5) Previous issue date: 2014-10-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Rock mass classification is a important procedure for the analysis of the mechanical behavior of a rock and its discontinuities, under the several applications on engineering projects such as, for example, underground mining. The present study has the aim of perform a geomechanical classification of the rock masses occurring under surface at Volta Grande mine, located in Nazareno, Minas Gerais State, Southeast Brazil, in order to evaluate the technical feasibility of development of an underground mine. Currently Volta Grande mine operates only an open pit mine for Tantalum in a pegmatitic body. Because its high waste-ore ratio both operational and commercial feasibility can become impracticable, as this ratio is expected to increase with open pit depth. All data necessary to classify the underground rock mass by using the two most widespread classification systems RMR and Q were collected to accomplish the proposed goals. Data were collected in 28 boreholes located on geological cross-sections, spread all over the area, previously selected in order to allow an adequate geological and geomechanical characterization of the study area for the initial underground proposed depth (150m). Sampling was done both for different rock and weathering grades types, in a quantity sufficient to perform all physical, point load, compressive strength, triaxial and wave velocity propagation tests. All tests were performed according to International Society for Rock Mechanics (ISRM) 2007 methods. Results were compared with similar rock- types results from the literature in order to evaluate its applicability. Results shows that both classification systems are in accordance with rock masses from superficial field observations. Nevertheless, it was observed that Q system was much more sensitive then RMR system, resulting in a higher number of rock mass classes. This higher sensitivity results mainly from RQD, Jn, Ja and Jr parameters, resulting in a very compartmentalized rock mass, considered not feasible for design purposes. Based on that assumption, RMR system is more recommended for using during feasibility studies as it encompasses several thin different class layers, resulting in a more applicable and handle system. It must be highlighted that the present study results are for feasibility studies only and cannot be applied for executive purposes, as much more quantity of data would be necessary. The final result points to a technical feasibility of underground mining, resulting in an increase of mine lifetime, reduction of waste-ore ratio, and provision of important initial mechanical information for excavation and support studies. / A classificação de maciços rochosos é um procedimento importante para a análise do comportamento mecânico das rochas e suas descontinuidades frente às solicitações que lhes serão impostas em decorrência de projetos de engenharia como, por exemplo, os de minas subterrâneas. O presente estudo teve por objetivo realizar a classificação geomecânica dos maciços rochosos da mina de Volta Grande, Nazareno-MG, Brasil, em profundidade, visando a avaliação da viabilidade técnica de implantação de lavra subterrânea. Atualmente, a mina opera a céu aberto a lavra de um corpo Pegmatítico intrusivo, em Anfibolito como rocha encaixante, para obtenção de Tântalo, que é um produto de alto valor agregado. A retirada do Pegmatito através de lavra a céu aberto pode se tornar inviável operacional e economicamente, pois o corpo do minério possui um mergulho de 20 graus para Sudeste, resultando em um aumento significativo da relação estéril-minério com o aumento da profundidade da cava. Para a realização do estudo foram coletados dados necessários à classificação dos maciços existentes em profundidade pelos dois métodos mais difundidos no mundo inteiro para este propósito - o sistema RMR e o sistema Q. A aplicação destes métodos demandou a caracterização geológico-geotécnica da área de estudo por meio da interpretação de testemunhos de sondagem obtidos em 28 furos, cuja distribuição espacial está relacionada à mRock mass classification applied to Volta Grande underground mine site, Nazareno, Minas Geraisalha de seções geológicas selecionadas previamente ao início do trabalho de campo, de maneira a permitir uma adequada caracterização da geologia e da geomecânica em profundidade para a área de estudo. A coleta de dados foi sistematizada fazendo-se o uso de uma planilha específica para obtenção dos parâmetros de classificação. Foram realizadas amostragens em testemunhos de sondagem, por litotipos e graus de alteração, em quantidade suficiente para a realização dos ensaios de caracterização física, de determinação da resistência à compressão puntiforme, compressão uniaxial, compressão triaxial e determinação da velocidade de propagação de ondas, todos realizados de acordo com as metodologias sugeridas pela International Society for Rock Mechanics ISRM. Os resultados destes ensaios foram comparados com os resultados de trabalhos semelhantes encontrados na literatura, a fim de se avaliar sua aplicabilidade. Os resultados da classificação geomecânica mostram que ambos os sistemas representam muito bem os maciços da mina de Volta Grande. No entanto, percebeu-se que o sistema Q é muito mais sensível em relação ao sistema RMR, principalmente nas mudanças de litologia, e essa sensibilidade aumentada para os parâmetros RQD, J n , J r e J a se traduz em resultados que, em alguns intervalos analisados, não se traduzem em ganho significativo em relação à condição geral observada para os maciços. Por isso, recomenda-se a utilização do sistema RMR em detrimento do sistema Q no intuito de diminuir a subdivisão do maciço em pequenas faixas com classes diferentes aumentando a segurança nas decisões uma vez que os resultados do sistema RMR permitiram a individualização, para a maioria dos intervalos, de uma menor subdivisão em faixas com pouca espessura, sendo considerado, por este motivo, o modelo geomecânico mais coerente para etapa de estudos de viabilidade técnica de uma lavra subterrânea. Ressalta- se que as classes de maciço foram definidas em etapa de projeto de viabilidade, não sendo, portanto, sugerida sua utilização na fase de projeto executivo, para o que se necessitaria de uma maior quantidade de dados. Do ponto de vista geotécnico o modelo final da classificação geomecânica dos maciços da mina de Volta Grande demonstra a viabilidade do início de uma lavra subterrânea, o que resultaria em aumento da vida útil da mina e diminuição da geração de estéril; além de fornecer informações iniciais para se inferir sobre tempo de auto-sustentação e tipos de contenção, se necessário, para um possível projeto de lavra subterrânea.

A ocupação do espaço subterrâneo tem assumido importância crescente na sociedade atual; destaca-se no Sul do Brasil o uso de escavações subterrâneas em empreendimentos hidrelétricos, executadas nas rochas efusivas da Formação Serra Geral (FSG). Algumas destas obras registraram tensões elevadas nos maciços rochosos, as quais ocasionaram grandes prejuízos por não terem sido previstas em projetos e não terem solução adequada quando são utilizadas correlações empíricas. Tendo em vista estas dificuldades no desenvolvimento dos projetos, esta tese teve o objetivo de estudar o comportamento das rochas efusivas da FSG e utilizar os dados na simulação numérica de túneis. Foi feito o acompanhamento da execução de cerca de 650m do túnel de adução da UHE Castro Alves, tendo sido coletados os dados de geologia, resultados da instrumentação da obra e coletadas amostras das rochas encontradas no túnel. Foram realizados ensaios de laboratório em corpos de prova para determinar o comportamento tensão versus deformação destes materiais e suas envoltórias de ruptura. Foram obtidas correlações entre alguns dos parâmetros. Os parâmetros determinados nos ensaios (rocha intacta) foram extrapolados para o maciço rochoso. Diversos dados da obra, bem como o cruzamento entre eles e os parâmetros geomecânicos obtidos foram colocados em uma plataforma SIG, a qual se mostrou uma ferramenta bastante útil e de grande potencialidade para uso nestes projetos. Com os parâmetros geomecânicos determinados para o maciço foi realizada uma análise numérica 3D do túnel escavado, a partir da qual foi feita uma retro-análise dos deslocamentos medidos em campo, sendo possível estimar o valor de K0 de campo de cerca de 1,3. Foram também realizadas análises paramétricas para estudar a importância da correta estratigrafia dos derrames basálticos (especialmente a presença das brechas) e a simulação de tensões horizontais elevadas, tendo se demonstrado a necessidade de análises deste tipo para verificação de soluções adequadas em túneis em maciços com estas condicionantes. / In the present society the underground occupation has become increasingly relevant. In Southern Brazil it is possible to observe the use of underground excavation applied to tunneling for hydro electric power plants, as carried out in the Serra Geral Formation (FSG) effusive rocks. Some of these tunnels showed high stresses in the rock mass, which resulted in time and money wasted as it was not expected in the project development and also because there was not a suitable solution found when empirical correlations were applied. Considering these difficulties during the project development, this thesis studies the FSG effusive rocks behavior and the utilization of tunnel data for numerical simulations. About 650m of tunnel excavation has been monitored at the UHE Castro Alves. Geology data, instrumentation results and rock samples have been obtained. To determine the shear stress versus strain behavior, laboratory tests were carried out. The correlation between some parameters was obtained and test parameters of the intact rock were extrapolated to the rock mass. A SIG platform has been used with the field data and the geomechanical parameters; it appears to be a useful tool with great potential for this kind of work. Since the geomechanical parameters have been determined, a FEM 3D analysis was carried out; field displacements back-analysis from the 3D analysis made possible the estimation of a K0 value approximately equal to 1,3. Parametrical analyses were also carried out to study the relevance of considering the correct rock strata and the effects of high horizontal stresses on the numerical simulation results, which showed the need for this kind of analysis in tunnels excavated under these conditions.

A ocupação do espaço subterrâneo tem assumido importância crescente na sociedade atual; destaca-se no Sul do Brasil o uso de escavações subterrâneas em empreendimentos hidrelétricos, executadas nas rochas efusivas da Formação Serra Geral (FSG). Algumas destas obras registraram tensões elevadas nos maciços rochosos, as quais ocasionaram grandes prejuízos por não terem sido previstas em projetos e não terem solução adequada quando são utilizadas correlações empíricas. Tendo em vista estas dificuldades no desenvolvimento dos projetos, esta tese teve o objetivo de estudar o comportamento das rochas efusivas da FSG e utilizar os dados na simulação numérica de túneis. Foi feito o acompanhamento da execução de cerca de 650m do túnel de adução da UHE Castro Alves, tendo sido coletados os dados de geologia, resultados da instrumentação da obra e coletadas amostras das rochas encontradas no túnel. Foram realizados ensaios de laboratório em corpos de prova para determinar o comportamento tensão versus deformação destes materiais e suas envoltórias de ruptura. Foram obtidas correlações entre alguns dos parâmetros. Os parâmetros determinados nos ensaios (rocha intacta) foram extrapolados para o maciço rochoso. Diversos dados da obra, bem como o cruzamento entre eles e os parâmetros geomecânicos obtidos foram colocados em uma plataforma SIG, a qual se mostrou uma ferramenta bastante útil e de grande potencialidade para uso nestes projetos. Com os parâmetros geomecânicos determinados para o maciço foi realizada uma análise numérica 3D do túnel escavado, a partir da qual foi feita uma retro-análise dos deslocamentos medidos em campo, sendo possível estimar o valor de K0 de campo de cerca de 1,3. Foram também realizadas análises paramétricas para estudar a importância da correta estratigrafia dos derrames basálticos (especialmente a presença das brechas) e a simulação de tensões horizontais elevadas, tendo se demonstrado a necessidade de análises deste tipo para verificação de soluções adequadas em túneis em maciços com estas condicionantes. / In the present society the underground occupation has become increasingly relevant. In Southern Brazil it is possible to observe the use of underground excavation applied to tunneling for hydro electric power plants, as carried out in the Serra Geral Formation (FSG) effusive rocks. Some of these tunnels showed high stresses in the rock mass, which resulted in time and money wasted as it was not expected in the project development and also because there was not a suitable solution found when empirical correlations were applied. Considering these difficulties during the project development, this thesis studies the FSG effusive rocks behavior and the utilization of tunnel data for numerical simulations. About 650m of tunnel excavation has been monitored at the UHE Castro Alves. Geology data, instrumentation results and rock samples have been obtained. To determine the shear stress versus strain behavior, laboratory tests were carried out. The correlation between some parameters was obtained and test parameters of the intact rock were extrapolated to the rock mass. A SIG platform has been used with the field data and the geomechanical parameters; it appears to be a useful tool with great potential for this kind of work. Since the geomechanical parameters have been determined, a FEM 3D analysis was carried out; field displacements back-analysis from the 3D analysis made possible the estimation of a K0 value approximately equal to 1,3. Parametrical analyses were also carried out to study the relevance of considering the correct rock strata and the effects of high horizontal stresses on the numerical simulation results, which showed the need for this kind of analysis in tunnels excavated under these conditions.

A RS471/BR153 é uma importante rodovia de integração, pois atravessa o estado do RS diagonalmente (Noroeste – Sudeste). O trecho estudado nesta dissertação localiza-se entre os municípios de Herveiras e Vera Cruz, coincidente com descida do planalto até a região central do estado. Durante o detalhamento do projeto e na construção da obra foram encontrados diversos problemas geotécnicos, os quais são sucintamente descritos. O texto apresenta as condicionantes geotécnicas de três subtrechos: (a) planalto, composto de rochas ácidas de origem vulcânica e grau de fraturamento muito alto; (b) descida da serra, composto pelos derrames da formação Serra Geral (brechas ácidas e basálticas e derrames basálticos) e (c) planície, com a presença de rochas sedimentares e materiais coluvionares. Além disto, há uma região especial onde o traçado atravessa uma sela topográfica coincidente com uma falha regional, com cortes de cerca de 60 m de altura através de rochas ácidas, básicas e brechas vulcânicas. A dissertação apresenta estudos dos processos de quedas de blocos rochosos que têm ocorrido nos cortes da rodovia. Foi utilizado um procedimento que correlaciona as leituras obtidas com o martelo Schmidt (Esclerômetro) e o coeficiente de restituição normal (RN) das rochas em diversos locais. Utilizando estes dados experimentais, foram executadas simulações de queda de blocos em quatro seções transversais bastante distintas com o uso do programa RocFall. Para cada seção foram simulados cinco cenários: (a) a existência de alargamentos para construção de áreas de retenção de blocos, (b) inexistência destas áreas, (c) a existência de preenchimento de uma ou várias banquetas existentes nos taludes de corte, e (d) o abatimento da seção com eliminação das banquetas. Foram também simulados quatro tipos de elementos de proteção: barreiras de baixa altura em concreto, camadas de areia fofa, barreiras metálicas flexíveis e proteção superficial dos taludes. A existência de áreas de retenção de blocos mostrou ser uma ótima medida, com frequências de invasão de pista geralmente abaixo de 1%, podendo chegar a 6,5% em condições de grande acúmulo de material. O melhor desempenho foi obtido pela instalação de camadas de areia fofa, obtendo-se todas as frequências abaixo de 2%. O uso de barreiras rígidas de 81 cm de altura teve um bom desempenho para taludes de baixa altura, chegando a detenções de até 25% dos blocos em trajetória de invasão. As barreiras flexíveis e proteções superficiais geraram resultados satisfatórios, mas que podem ser melhorados com outras modulações e dimensões. / The RS471/BR153 is an important road of integration, that cross RS state diagonally (northwest - southeast). The segment studied on this dissertation is located between the towns of Vera Cruz and Herveiras, coincident with the descent way from the plateau to the central state region. During the design and during the road construction several geotechnical problems were faced, which are briefly described. The text presents the geotechnical constraints of 3 segments: (a) plateau, composed of acid rocks of volcanic origin and very high degree of fracturing, (b) hills of the mountain, made up of volcanic rocks of Serra Geral formation (acid and basaltic breccias, basaltic flows) and (c) the plain, with the presence of sedimentary rocks and colluvial materials. There is also a special region where the road crosses a topographic saddle which it coincides with a regional fault, with cuts of about 60 m high through acid and basic rocks and volcanic breccia. The dissertation presents studies of rock falls that have occurred in the road cuts. A procedure that correlates the readings obtained with the Schmidt hammer (rebound hammer) and the normal coefficient of restitution (RN) of the rocks was carried out for measures taken at several locations. With these experimental data, simulations of falling boulders in four very different cross sections were done using the program RocFall. For each section five situations were simulated: (a) enlargements for the construction of rockfall catchment areas (b) the absence of these areas, (c) the existence of accumulation in the benchs of the cuts, and (d) the reduction of the section with bench removal. Four types of elements of protection were tested: concrete low barriers, layers of sand, flexible metal barriers and slope surface protection. The existence of rockfall catchment areas was shown to be a very good measure with frequencies of track invasion usually below 1% reaching 6.5% on conditions of large material accumulation. The best performance was obtained by the installation of sand layers, with all frequencies below 2%. The use of rigid barriers of 81 cm high had a good performance for low-slope heights, reaching up to 25% block retention. The use of flexible barriers and surface protections also had a good performance. / La RS471/BR153 es una importante carretera de integración, atraviesa el estado de RS diagonalmente (Noroeste-Sureste). El tramo estudiado en esta disertación se localiza entre los municipios de Herveiras y Vera Cruz, y coincide con el descenso desde el altiplano hasta la región central del estado. Durante las etapas de detalle y construcción de la obra fueron encontrados diversos problemas geotécnicos que son brevemente descritos. El texto presenta los condicionantes geotécnicos de tres subtramos: (a) altiplano, compuesto por rocas ácidas de origen volcánico y grado de fracturamiento muy alto; (b) descenso de la sierra, compuesto por los derrames de la formación Serra Geral (brechas ácidas y basálticas e derrames basálticos) y (c) planicie, con rocas sedimentarias y materiales coluviales. Además, hay una región donde el trazado atraviesa una “silla” topográfica que coincide con una falla regional, con cortes de aproximadamente 60 m de altura a través de rocas ácidas, básicas y brechas volcánicas. La disertación presenta estudios de procesos de caídas de rocas que han ocurrido en algunos cortes. Fue utilizado un procedimiento que correlaciona las lecturas obtenidas con el martillo Schmidt (Esclerómetro) y el coeficiente de restitución normal (RN) de las rocas en diferentes lugares. Con estos datos experimentales, fueron ejecutadas simulaciones de caídas de rocas en cuatro secciones transversales bastante distintas usando el programa RocFall. En cada sección fueron simulados cinco escenarios: (a) existencia de sobreanchos para la construcción de áreas de retención de rocas, (b) inexistencia de estas áreas, (c) existencia de relleno en una o más gradas existentes en los taludes de corte, y (d) diminución de la pendiente de los taludes y eliminación de las gradas. También fueron simulados cuatro tipos de elementos de protección: barreras de baja altura en concreto, capas de arena suelta, barreras metálicas flexibles y protección superficial de los taludes. La existencia de áreas de retención de rocas mostro ser una excelente medida, con frecuencias de invasión de pista generalmente inferiores a 1%, pudiendo llegar a 6,5% en condiciones de gran acumulación de material. El mejor desempeño fue obtenido con la instalación de capas de arena suelta, con todas las frecuencias por debajo de 2%. El uso de barreras rígidas de 81 cm de altura tuvo un buen desempeño para taludes de baja altura, llegando a detenciones de hasta 25% de los bloques en trayectoria de invasión. Las barreras flexibles y protecciones superficiales generaron resultados satisfactorios, que podrían ser mejorados con otras modulaciones y dimensiones.

A RS471/BR153 é uma importante rodovia de integração, pois atravessa o estado do RS diagonalmente (Noroeste – Sudeste). O trecho estudado nesta dissertação localiza-se entre os municípios de Herveiras e Vera Cruz, coincidente com descida do planalto até a região central do estado. Durante o detalhamento do projeto e na construção da obra foram encontrados diversos problemas geotécnicos, os quais são sucintamente descritos. O texto apresenta as condicionantes geotécnicas de três subtrechos: (a) planalto, composto de rochas ácidas de origem vulcânica e grau de fraturamento muito alto; (b) descida da serra, composto pelos derrames da formação Serra Geral (brechas ácidas e basálticas e derrames basálticos) e (c) planície, com a presença de rochas sedimentares e materiais coluvionares. Além disto, há uma região especial onde o traçado atravessa uma sela topográfica coincidente com uma falha regional, com cortes de cerca de 60 m de altura através de rochas ácidas, básicas e brechas vulcânicas. A dissertação apresenta estudos dos processos de quedas de blocos rochosos que têm ocorrido nos cortes da rodovia. Foi utilizado um procedimento que correlaciona as leituras obtidas com o martelo Schmidt (Esclerômetro) e o coeficiente de restituição normal (RN) das rochas em diversos locais. Utilizando estes dados experimentais, foram executadas simulações de queda de blocos em quatro seções transversais bastante distintas com o uso do programa RocFall. Para cada seção foram simulados cinco cenários: (a) a existência de alargamentos para construção de áreas de retenção de blocos, (b) inexistência destas áreas, (c) a existência de preenchimento de uma ou várias banquetas existentes nos taludes de corte, e (d) o abatimento da seção com eliminação das banquetas. Foram também simulados quatro tipos de elementos de proteção: barreiras de baixa altura em concreto, camadas de areia fofa, barreiras metálicas flexíveis e proteção superficial dos taludes. A existência de áreas de retenção de blocos mostrou ser uma ótima medida, com frequências de invasão de pista geralmente abaixo de 1%, podendo chegar a 6,5% em condições de grande acúmulo de material. O melhor desempenho foi obtido pela instalação de camadas de areia fofa, obtendo-se todas as frequências abaixo de 2%. O uso de barreiras rígidas de 81 cm de altura teve um bom desempenho para taludes de baixa altura, chegando a detenções de até 25% dos blocos em trajetória de invasão. As barreiras flexíveis e proteções superficiais geraram resultados satisfatórios, mas que podem ser melhorados com outras modulações e dimensões. / The RS471/BR153 is an important road of integration, that cross RS state diagonally (northwest - southeast). The segment studied on this dissertation is located between the towns of Vera Cruz and Herveiras, coincident with the descent way from the plateau to the central state region. During the design and during the road construction several geotechnical problems were faced, which are briefly described. The text presents the geotechnical constraints of 3 segments: (a) plateau, composed of acid rocks of volcanic origin and very high degree of fracturing, (b) hills of the mountain, made up of volcanic rocks of Serra Geral formation (acid and basaltic breccias, basaltic flows) and (c) the plain, with the presence of sedimentary rocks and colluvial materials. There is also a special region where the road crosses a topographic saddle which it coincides with a regional fault, with cuts of about 60 m high through acid and basic rocks and volcanic breccia. The dissertation presents studies of rock falls that have occurred in the road cuts. A procedure that correlates the readings obtained with the Schmidt hammer (rebound hammer) and the normal coefficient of restitution (RN) of the rocks was carried out for measures taken at several locations. With these experimental data, simulations of falling boulders in four very different cross sections were done using the program RocFall. For each section five situations were simulated: (a) enlargements for the construction of rockfall catchment areas (b) the absence of these areas, (c) the existence of accumulation in the benchs of the cuts, and (d) the reduction of the section with bench removal. Four types of elements of protection were tested: concrete low barriers, layers of sand, flexible metal barriers and slope surface protection. The existence of rockfall catchment areas was shown to be a very good measure with frequencies of track invasion usually below 1% reaching 6.5% on conditions of large material accumulation. The best performance was obtained by the installation of sand layers, with all frequencies below 2%. The use of rigid barriers of 81 cm high had a good performance for low-slope heights, reaching up to 25% block retention. The use of flexible barriers and surface protections also had a good performance. / La RS471/BR153 es una importante carretera de integración, atraviesa el estado de RS diagonalmente (Noroeste-Sureste). El tramo estudiado en esta disertación se localiza entre los municipios de Herveiras y Vera Cruz, y coincide con el descenso desde el altiplano hasta la región central del estado. Durante las etapas de detalle y construcción de la obra fueron encontrados diversos problemas geotécnicos que son brevemente descritos. El texto presenta los condicionantes geotécnicos de tres subtramos: (a) altiplano, compuesto por rocas ácidas de origen volcánico y grado de fracturamiento muy alto; (b) descenso de la sierra, compuesto por los derrames de la formación Serra Geral (brechas ácidas y basálticas e derrames basálticos) y (c) planicie, con rocas sedimentarias y materiales coluviales. Además, hay una región donde el trazado atraviesa una “silla” topográfica que coincide con una falla regional, con cortes de aproximadamente 60 m de altura a través de rocas ácidas, básicas y brechas volcánicas. La disertación presenta estudios de procesos de caídas de rocas que han ocurrido en algunos cortes. Fue utilizado un procedimiento que correlaciona las lecturas obtenidas con el martillo Schmidt (Esclerómetro) y el coeficiente de restitución normal (RN) de las rocas en diferentes lugares. Con estos datos experimentales, fueron ejecutadas simulaciones de caídas de rocas en cuatro secciones transversales bastante distintas usando el programa RocFall. En cada sección fueron simulados cinco escenarios: (a) existencia de sobreanchos para la construcción de áreas de retención de rocas, (b) inexistencia de estas áreas, (c) existencia de relleno en una o más gradas existentes en los taludes de corte, y (d) diminución de la pendiente de los taludes y eliminación de las gradas. También fueron simulados cuatro tipos de elementos de protección: barreras de baja altura en concreto, capas de arena suelta, barreras metálicas flexibles y protección superficial de los taludes. La existencia de áreas de retención de rocas mostro ser una excelente medida, con frecuencias de invasión de pista generalmente inferiores a 1%, pudiendo llegar a 6,5% en condiciones de gran acumulación de material. El mejor desempeño fue obtenido con la instalación de capas de arena suelta, con todas las frecuencias por debajo de 2%. El uso de barreras rígidas de 81 cm de altura tuvo un buen desempeño para taludes de baja altura, llegando a detenciones de hasta 25% de los bloques en trayectoria de invasión. Las barreras flexibles y protecciones superficiales generaron resultados satisfactorios, que podrían ser mejorados con otras modulaciones y dimensiones.