SARAIVA JUNIOR, J. C. Geomorfologia dos maciços costeiros de Caucaia-Ceará. 2009. 150 f. Dissertação (Mestrado em Geografia) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-04-09T20:53:07Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_jcsaraivajunior.pdf: 3111511 bytes, checksum: 109e97280efb2dcb8de3d6ee7571c184 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-04-09T21:17:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_jcsaraivajunior.pdf: 3111511 bytes, checksum: 109e97280efb2dcb8de3d6ee7571c184 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-09T21:17:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_jcsaraivajunior.pdf: 3111511 bytes, checksum: 109e97280efb2dcb8de3d6ee7571c184 (MD5) Previous issue date: 2009 / The geomorphological characterization of the 600m high crystalline coastal massifs of Caucaia City, that integrates the Metropolitan Region of Fortaleza, Ceará, and the appropriation of the nature by various social sectors, are the main objective of this research. Divided into four parts, this research first discusses the methodological basis which contemplates the geomorphologic evolution of the sector of research, based on the ‘Uniformitarianism Principle” and the discussions about the appropriation of nature, through the environmental analysis, in an attempt to understand the complex society-nature relationship and varied forms of use and occupation. Throughout the dissertation, the physical environment and their interconnections is discussed integrating geological, geomorphologic, climatic, hydrological, pedological and biogeographical data, featuring an environmental framework, mainly marked by rain precipitation, which is concentrated in the first semester of the year, with a water deficit in the period extending from August to December. The crystalline mountains type geomorphology has great importance in the organization of the drainage system, as it is the water divisor for all the hydrological basins in the area. The soils and associated vegetation show physiological changes with altitude and slope declivity. As a result of the action on ten ten of millions of years of natural processes such as tectonic (uplift of basement in the Cretaceous time and marginal flexure especially along the Tertiary), climate action (external action and changes in weather patterns) and eustatic (with changes in the erosion base level). The evolution of the relief is contextualized in the division of the super-continent Gondwana, driven by processes that culminated in the generation of the Atlantic Ocean and formation of passive transform continental margin of Brazilian Northeast. The data obtained allowed to identify the geomorphological units that have been developed in a folded geological structure, presenting features such hog-backs and comb. This is the first time that folded controlled morphology is indicated, described and analyzed in Ceará territory. Other features as sugar-loafs, multi-convex relief type and inselbergs also occur in the vicinities of the hog-backs. The relationship between these high slopes with the adjacent planation surface (Sertaneja) and the coastal plain are also discussed. Finally, we discuss the ‘nature x society’ relationship in the area. The appropriation of the geomorphologic features began before the colonization of Ceará State by Portuguese, with the presence of indigenous communities. The gradual transformation of the landscape was made through a complex urbanization process, exhibiting various forms of use and occupation as agricultural areas, residential areas, for vacations and living, as well as ecological and religious tourism activities, besides mining economical activity. The mercantilization of nature is mainly linked to real estate market, highly increasing in the area. The development and appropriation of nature today results in environmental degradation and lack of nature to less favored population. / A caracterização geomorfológica dos maciços cristalinos costeiros do município de Caucaia, integrante da Região Metropolitana de Fortaleza, Ceará, bem como a apropriação das paisagens naturais por variados segmentos sociais, representa o principal objetivo desta pesquisa. Dividido em quatro partes, este trabalho discute, no primeiro momento, a base metodológica que contempla a evolução geomorfológica do setor de pesquisa, baseada no Princípio do Atualismo. A discussão acerca da apropriação dos aspectos geomorfológicos foi realizada através da análise ambiental, na tentativa de compreender a complexa relação sociedade-natureza e variada formas de uso e ocupação. Ao longo da dissertação, o meio físico e suas interconexões é abordado integrando dados geológicos, geomorfológicos, climáticos, hidrológicos, pedológicos e fitogeográficos, caracterizando um quadro ambiental marcado, sobretudo, pelas precipitações pluviais concentradas no primeiro semestre e déficit hídrico no período que se estende de agosto a dezembro. Os maciços cristalinos, com altitudes máximas da ordem de 600m, possuem importância ímpar na organização hidrográfica do município de Caucaia, pois constituem interflúvios de todas as sub-bacias existentes no município. Os solos e cobertura vegetal associados possuem variações verificadas diante da mudança das altitudes e grau de declividade das vertentes. Esses elevados relevos, situados à vanguarda da planície costeira, representam o resultado da ação, por dezenas de milhões de anos, de processos naturais como os tectônicos (soerguimento no Cretáceo e flexura marginal, ao longo do Terciário, sobretudo), climáticos (ação externa e mudanças nos padrões climáticos) e eustáticos (com mudanças de nível de base). A evolução dos relevos é contextualizada na divisão do super-continente Gondwana, impulsionada pelos processos que culminaram com a geração do Oceano Atlântico e formação da margem continental passiva transformante do Nordeste brasileiro. Os dados obtidos possibilitaram identificar as unidades geomorfológicas como os maciços costeiros modelados em estruturas dobradas, apresentando feições como hog-backs e combe. Trata-se da primeira indicação, descrição e análise de relevo em estrutura dobrada no Estado do Ceará. No contato com a estrutura dobrada dissecada, ocorrem ainda pães-de-açúcar, relevos mamelonizados e inselbergs. Além da evolução dos relevos elevados, discute-se a relação entre esses relevos e as superfícies de piso adjacentes, no caso a Superfície de Aplainamento Sertaneja (Depressão Sertaneja) e Tabuleiros Costeiros. Para finalizar, apresentamos os relevos como recurso natural, que constituiu a base para organização da sociedade local. A apropriação dos aspectos geomorfológicos iniciou antes da colonização do Ceará, pela presença de comunidades indígenas. A transformação das paisagens vem sendo progressiva, através de urbanização complexa, expondo formas diversas de uso e ocupação, como áreas agrícolas, zona residencial destinada ao veraneio ou à moradia fixa, exploração do potencial ecoturístico, religioso e mineração. A mercantilização da natureza é apresentada, sobretudo, diante da atuação do mercado imobiliário sobre a área de pesquisa. A ocupação crescente de todos esses espaços naturais hoje resulta em degradação ambiental, e em escassez de natureza para os menos favorecidos.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Geotécnica. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-12T15:57:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO_InfluênciaMonitoramentoFluido.pdf: 7480117 bytes, checksum: 9246c84830308b3969ac870f537c8b0b (MD5) / Approved for entry into archive by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2016-01-12T18:30:58Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO_InfluênciaMonitoramentoFluido.pdf: 7480117 bytes, checksum: 9246c84830308b3969ac870f537c8b0b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-13T16:13:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) DISSERTAÇÃO_InfluênciaMonitoramentoFluido.pdf: 7480117 bytes, checksum: 9246c84830308b3969ac870f537c8b0b (MD5) Previous issue date: 2015 / No Brasil, a pesquisa geológica de minério de ferro utiliza, em grande escala, o método de sondagem rotativa testemunhada diamantada.Com o objetivo de ampliar o desempenho da sondagem, este trabalho estabelece, através de um estudo de caso, uma metodologia que demonstra a influência de se ter uma formulação do fluido compatível com as litologias perfuradas, além da influência do monitoramento de suas propriedades e dos parâmetros de perfuração. A metodologia compreende algumas etapas como desenvolvimento operacional, formulação do fluido e monitoramentos executados, confirmação dos litotipos e contatos a partir da descrição geológica detalhada e perfilagem geofísica, avaliação do maciço, investigação de possíveis interferências das litologias perfuradas e os efeitos da metodologia na produtividade e custo.O estudo foi realizado na Mina de Brucutu da Mineradora Vale S.A, localizada no Quadrilátero Ferrífero, onde diversos problemas operacionais são apontados durante a execução da sondagem, devido principalmente à porção friável.Foram executados cinco furos realizando o controle e monitoramento do fluido, bem como dos parâmetros de perfuração. Para permitir a comparação dos resultados, cada furo foi executado com variações diferentes no fluido e também com diferentes escalas de monitoramento. Com o intuito de investigar as interferências positivas e negativas das litologias perfuradas, amostras do material perfurado das regiões onde houve perda frequente de lama foram submetidas a diferentes análises, como distribuição granulométrica, geração de lama da própria amostra e caracterização química e mineralógica. A metodologia estabelecida garantiu uma perfuração eficiente, rápida, segura e com custo compatível com a operação. Em relação às campanhas anteriores, a aplicação da metodologia possibilitou uma redução de 41,18% no tempo de execução médio dos furos, um acréscimo de 81,01% na taxa de penetração diária e de 69,51% na produtividade média, com uma redução nos custos fixos em torno de 41%. Comprovou-se também que o melhor desempenho é obtido quando se trabalha somente com fluido polimérico, e executando monitoramento das propriedades do fluido e dos parâmetros de perfuração. _________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The diamond drilling method is the most used in large scale on iron ore exploration in Brazil. This work has the aim to increase the drilling performance, so that it establishes, through a case study, a methodology that demonstrates the influence of adequate fluid formulation and monitoring of its properties and drilling parameters, and it’s compatibility to the drilled lithologies. The methodology comprises some steps as operational development, the fluid formulation and its monitoring, confirmation of rock types and contacts, by detailed geological description and geophysical well logging, rock structure evaluation, investigation of possible interference of the drilled lithologies and the effects of methodology in productivity and cost. The study took place at the Brucutu mine site by Vale SA, located in the Iron Quadrangle, where several operational problems are pointed out during the drilling execution, mainly due to the presence of friable rocks. Five holes were executed subjected to its drilling parameters and fluid monitoring and controlling. In order to comparison of results, each hole was monitored with different variations in the fluid and different monitoring types. In order to investigate the positive and negative interference of the drilled lithology, where fluid’s losses occurred, samples were collected and underwent to different analysis such as particle size distribution, sample own mud generation and chemical and mineralogical characterization. The results were quite satisfactory. The established methodology ensured an efficient, fast and safety drilling with compatible operation cost and well preserved cores. In comparison with previous drilling programs at Brucutu Mine, the application of the methodology enables a reduction of 41.18% in the average runtime of holes execution, increases the daily penetration rate at 81.01% and productivity in 69.51% and a decreased at the fixed costs around 41%. The study also showed that the best performance is obtained when is used only polymer fluid, and fluid properties and drilling parameters were monitoring and controlling during the whole operation.

Submitted by Israel Vieira Neto (israel.vieiraneto@ufpe.br) on 2015-03-03T18:20:06Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Ítalo final.pdf: 5327201 bytes, checksum: 88970597f61fdd4e128178674c2d9ed7 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-03T18:20:06Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Ítalo final.pdf: 5327201 bytes, checksum: 88970597f61fdd4e128178674c2d9ed7 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-10-29 / A mineração normalmente tem fase inicial onde se desenvolve uma análise prévia da quantidade e qualidade do minério passível de ser extraído de um modo rentável. Neste contexto, é fundamental a elaboração de um modelo geomorfológico representativo do corpo mineral, que reflita de forma conveniente as suas características geológicas e geométricas. Nessa fase inicial a precisão dos resultados, em função da carência de dados de campo e necessidade de custos reduzidos, não é normalmente o fator decisivo na seleção dos alvos de pesquisa geológica de detalhe, admitindo-se variações de até 30% nos valores determinados. Consequentemente as incertezas são grandes e refletem a carência de informações associadas ao baixo investimento que se realiza nessa etapa. O desenvolvimento contínuo das ferramentas computacionais, em especial as ferramentas de computação gráfica, permite que modelos geométricos das ocorrências minerais possam ser elaborados de uma maneira rápida e precisa com baixo custo operacional. O objetivo desta dissertação é desenvolver uma metodologia para modelagem geométrica de maciços rochosos a partir do uso de softwares de baixo custo e ilustrar na prática a aplicação da mesma para determinação do volume de maciços rochosos. Como caso de estudo, foi feita a modelagem de um maciço rochoso localizado no distrito de Jussaral, a sudoeste do município do Cabo de Santo Agostinho. Tal modelagem foi construída mediante a elaboração de um modelo de blocos do maciço rochoso a partir de 3 modelos digitais de terreno (DTM) elaborados com 3 metodologias distintas e comparação dos volumes do maciço rochoso em uma área pré-determinada (área base) e cubagem de reservas em uma cava hipotética (cava experimental) Os resultados foram comparados em termos de diferença percentual em relação ao dado mais confiável obtido em ortofotocartas confeccionadas pela Fundação de Desenvolvimento da Região Metropolitana do Recife – FIDEM.

Os sistemas de classificação maciços rochosos e as redes neurais artificiais possuem diversas similaridades. Existem características que estão presentes nos dois tipos de sistemas: bases de dados são usadas para o seu desenvolvimento; e pesos são parte da representação do conhecimento. Os principais sistemas de classificação geomecânicas (Sistema Q e RMR) podem ser escritos como representações neurais locais. Tais representações permitem uma melhor compreensão do processo de classificação e identificação de padrões realizado pelas classificações convencionais. Experimentos convencionais foram realizados com modelos de redes neurais não-supervisionados. Os modelos não supervisionados permitiriam uma melhor compreensão da distribuição dos dados no espaço de feições. Um modelo supervisionado para escavações subterrâneas em todo domínio do espaço de feições. Importantes relações entre características foram encontradas. / Rock mass classification systems and artificial neural networks have several similarities. There is some characteristics present in both systems: data bases are used in they development, and weights are part of the knowledge representation. The main rock mass classification systems (Q-system and RMR) can be written as local neural network representations. This representation helps a better understanding of the pattern classification and identification process made by the conventional classifications. Computational experiments were made with unsupervised and supervised neural networks models. Unsupervised models allow a better understanding of the data in the feature space. A supervised model allow to make a mapping of the support type used in underground excavation in all feature space domain. Important relations between domain regions characteristics and type of support used were found.

Tese de mestrado. Mestrado integrado em Engenharia Civil - Especialização em Geotecnia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

BASTOS, F. H. Movimentos de massa no Maciço de Baturité(Ce) e contribuições para estratégias de planejamento ambiental. 2012. 257 f. Tese (Doutorado em Geografia) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2012. / Submitted by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2014-04-01T17:16:47Z No. of bitstreams: 1 2012_tese_fhbastos.pdf: 24227076 bytes, checksum: 8fb123dc5867b416d1b03b809eb11795 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2014-04-01T17:17:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_tese_fhbastos.pdf: 24227076 bytes, checksum: 8fb123dc5867b416d1b03b809eb11795 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-04-01T17:17:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_tese_fhbastos.pdf: 24227076 bytes, checksum: 8fb123dc5867b416d1b03b809eb11795 (MD5) Previous issue date: 2012 / The gravitational mass movements are characterized by a significant dissipation of energy responsible for the material displacement on the slopes of relief. These events are due to many factors, both natural and anthropogenic, and are very important to understand the geomorphological evolution and identification of morphodynamic risk areas. The Baturité massif (CE), located near the metropolitan region of Fortaleza stands out as the most significant humid mountain in the state, with a rainfall indicator that can reach up to 1.500 mm annually and a complex landscape mosaic, where stands the presence of humid forest that contrasts with the area of caatinga. In view of its socio-environmental aspects, was established a protected area called “APA da Serra de Baturité” in the 1990s, in order to ensure the sustainability of humid ecosystems. The elevation of this massif is around 800m, and there may be peaks above 1,000m. From the geomorphological point of view, there is a variety of features such as relief dissected in the slopes, hills interspersed with little plains in plateau, and surfaces of erosion and deposition in the lower surrounding areas (“sertões and tabuleiros”). In wetter areas is significant evidence of weathering mantles associated with the presence of acrisols. The distribution and characteristics of mass movement on slopes vary by natural factors from each area. In Baturité massif, mass movements have been identified only in areas with more significant slopes, which are basically in the hillside and on the plateau, especially near roads and areas of agriculture. In dissected wet hillside occur rotational and translational slides associated with mudflows and stone and debris fall. In dissected dry hillside occur shallow translational slides and stone and debris fall. In plateau occur translational and rotational slides and rock and debris fall, but with power capacity below the above-mentioned slopes. In inselbergs and rocky domes may occur stone falls. In the other surrounding areas, according to the most plans reliefs were not observed mass movements. Regarding susceptibility to the occurrence of mass movements, there were identified areas with high susceptibility in the west, south and part of the eastern hillsides, areas with average susceptibility in the other sectors of the massif, and low susceptibility in the surrounding areas. This information about the mass movements can contribute to regional environmental planning strategies. The Baturité massif presents a series of environmental administrative problems with inadequate licensing, management of conservation units and delineation of areas of permanent preservation. Associated with the abovementioned there is no environmental strategies that incorporate studies of mass movements. Therefore strategies must be taken, legal and administrative, aiming the solution of some problems related to environmental management. / Os movimentos gravitacionais de massa se caracterizam por uma significativa dissipação de energia responsável pelo deslocamento de material nas encostas de relevos. Esses eventos decorrem de vários fatores, naturais e antrópicos, e são muito importantes na compreensão da evolução geomorfológica e na identificação de áreas de risco morfodinâmico. O maciço de Baturité (CE), localizado próximo à Região Metropolitana de Fortaleza, se apresenta como a mais expressiva serra úmida do estado, com índices pluviométricos que podem atingir totais acima de 1.500mm anuais e um complexo mosaico paisagístico, de onde se destaca a presença de mata úmida que contrasta com o domínio das caatingas em que se encontra. Tendo em vista suas características socioambientais, foi instituída uma unidade de conservação denominada APA da Serra de Baturité, na década de 1990, com o intuito de garantir a sustentabilidade dos ecossistemas úmidos. A altitude média desse maciço gira em torno de 800m, podendo ocorrer cristas acima de 1.000m. Do ponto de vista geomorfológico, constata-se uma grande variedade de feições tais como relevos dissecados nas vertentes, colinas intercaladas com planícies alveolares no platô, e superfícies de erosão e de deposição nos setores circunvizinhos mais baixos (sertões e tabuleiros). Nas áreas mais úmidas evidenciam-se expressivos mantos de intemperismo, associados com a presença de argissolos. A distribuição e características dos movimentos de massa em encostas variam de acordo com os fatores naturais de cada área. No maciço de Baturité, foram identificados movimentos de massa somente nas áreas com declives mais significativos, que se encontram basicamente nas vertentes e no platô, sobretudo próximos de rodovias e áreas de cultivo agrícola. Na vertente dissecada úmida ocorrem deslizamentos rotacionais e translacionais associados com fluxos de lama e quedas de blocos. Na vertente dissecada seca acontecem deslizamentos translacionais rasos e quedas de blocos. No platô acontecem deslizamentos translacionais e rotacionais e quedas de blocos, porém com capacidade energética inferior às vertentes anteriormente citadas. Nos inselbergs e pães de açúcar podem ocorrer quedas de blocos. Nas demais áreas circunvizinhas, em função dos relevos mais planos, não foram constatados movimentos de massa. Com relação à suscetibilidade à ocorrência de movimentos de massa, foram identificadas áreas com alta suscetibilidade, nas vertentes ocidental, meridional e parte da oriental, áreas com suscetibilidade média nos demais setores elevados do maciço, e baixa suscetibilidade nas áreas circunvizinhas. As informações levantadas acerca dos movimentos de massa podem contribuir para estratégias de planejamento ambiental regional. O maciço de Baturité apresenta uma série de problemas administrativos no âmbito ambiental associados com licenciamentos inadequados, gestão de unidade de conservação e delimitação de áreas de preservação permanente. Associado a isso, não existem estratégias de planejamento ambiental que incorporem estudos de movimentos de massa. Dessa forma, devem ser tomadas medidas estratégias, jurídicas e administrativas, voltadas para a solução de alguns problemas no âmbito da gestão ambiental.

Os sistemas de classificação maciços rochosos e as redes neurais artificiais possuem diversas similaridades. Existem características que estão presentes nos dois tipos de sistemas: bases de dados são usadas para o seu desenvolvimento; e pesos são parte da representação do conhecimento. Os principais sistemas de classificação geomecânicas (Sistema Q e RMR) podem ser escritos como representações neurais locais. Tais representações permitem uma melhor compreensão do processo de classificação e identificação de padrões realizado pelas classificações convencionais. Experimentos convencionais foram realizados com modelos de redes neurais não-supervisionados. Os modelos não supervisionados permitiriam uma melhor compreensão da distribuição dos dados no espaço de feições. Um modelo supervisionado para escavações subterrâneas em todo domínio do espaço de feições. Importantes relações entre características foram encontradas. / Rock mass classification systems and artificial neural networks have several similarities. There is some characteristics present in both systems: data bases are used in they development, and weights are part of the knowledge representation. The main rock mass classification systems (Q-system and RMR) can be written as local neural network representations. This representation helps a better understanding of the pattern classification and identification process made by the conventional classifications. Computational experiments were made with unsupervised and supervised neural networks models. Unsupervised models allow a better understanding of the data in the feature space. A supervised model allow to make a mapping of the support type used in underground excavation in all feature space domain. Important relations between domain regions characteristics and type of support used were found.

A caracterização de um maciço rochoso constitui um passo essencial na geologia de engenharia, proporcionando a possibilidade de previsão do comportamento deste maciço frente às inúmeras solicitações de qualquer obra a ser realizada. No caso de obras subterrâneas urbanas, como linhas metroviárias, por exemplo, a caracterização geológico-geotécnica de maciços rochosos é fundamental para a identificação de condicionantes geológicos associados à sua estabilidade, sendo eficaz na determinação de parâmetros geotécnicos que influenciarão no projeto de escavação desse maciço, seja este através do método convencional (NATM) ou mecanizado, com o uso de tuneladoras (TBM). Feições estruturais como planos de foliação, dobras, falhas e sistemas de fraturas merecem atenção especial por estarem associadas a zonas de fraqueza, além de todas as características geomecânicas do maciço. Em zonas urbanizadas como a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) as condições geológicas, geomorfológicas e de ocupação dificultam a exposição e a identificação destas feições em superfície. Neste contexto foram desenvolvidas novas técnicas para facilitar o acesso às feições supracitadas. Dentre estas se encontra o televisionamento óptico (OPTV, OTV, Optical Televiewer), que consiste na obtenção de imagens 360º das paredes dos furos de sondagem, fornecendo o que pode ser considerado um testemunho virtual de sondagem. O televisionamento óptico é uma tecnologia introduzida no Brasil desde 2001, entretanto apenas recentemente tendo sido introduzido no manual de sondagens da ABGE (2013), contudo não havendo especificações sobre metodologia de aquisição, de interpretação e possibilidades de aplicação. Este trabalho apresenta sugestões para a aquisição destas imagens, sua interpretação e sugestões de aplicações em obras de engenharia, tendo como exemplo a aplicação em projetos de obras subterrâneas do Metrô de São Paulo. No caso específico de escavações subterrâneas urbanas, o conhecimento do subsolo é essencial, já que sua construção é uma atividade a ser desenvolvida dentro do contexto urbano, podendo provocar interferências significativas com a comunidade, implicando em um alto risco à população lindeira. Somado a isto há o fato de que um maciço pouco conhecido poderá implicar em contenções superdimensionadas, aumentando o custo da obra ou subdimensionadas, aumentando o seu risco. Conforme citado em ISRM (1978), à medida que as descrições de maciços rochosos e suas descontinuidades se tornem mais completas e unificadas, será viável projetar estruturas de engenharia em rocha reduzindo os gastos e aumentando a confiabilidade da interpretação e extrapolação dos resultados. / The rock mass characterization is an essential step in engineering geology, providing the possibility of performance prediction of this massive due to numerous requests of any work to be done. In the case of urban underground works, such as subway lines, for example, geological and geotechnical characterization of rock masses is critical for identifying geological conditions linked to its stability, being effective in determining the geotechnical parameters that influence the design of massive excavation, whether by the conventional method (NATM), or mechanized, using tunneling boring machines (TBM). Structural features such as foliation planes, folds, faults and fracture systems deserve special attention as they are associated with weakness zones in addition to all the geomechanical characteristics of the massif. In urbanized areas, such as São Paulo Metropolitan Region (RMSP), geological, geomorphological and occupation hinders exposure and identification of these features on the surface. In this context, new techniques have been developed to facilitate access to the above features. Among these new techniques is the optical televiewer (OPTV, OTV), which is to obtain 360° images of the borehole walls, providing what might be considered a virtual core of a borehole. The optical televiewer has been a technology introduced in Brazil since 2001, but only recently has been published in ABGE 1 Borehole Manual (2013), however, there are no specifications on the acquisition methodology, interpretation and application possibilities. This paper presents suggestions for the acquisition of these images, their interpretation and suggestions of applications in engineering works, taking as an example the design in projects of underground works of the São Paulo Metro. In the specific case of urban underground excavations ground knowledge is essential, since its construction is an activity to be developed within the urban context, which could cause significant interference with the community, resulting in a high risk to neighboring population. Added to this is the fact that a little-known mass can result in oversized contention, increasing the cost of the work or undersized, increasing its risk. As mentioned in ISRM (1978), as the descriptions of rock masses and discontinuities become more complete and unified, it will be feasible to design engineering structures in rock reducing the costs and increasing the reliability of the interpretation and extrapolation of the results.

Nesta tese o autor estabelece um método sistemático de quantificação de risco em obras subterrâneas em maciço rochoso fraturado utilizando de maneira eficiente conceitos de confiabilidade estrutural. O método é aplicado a um caso de estudo real da caverna da Usina Hidrelétrica Paulo Afonso IV, UHE-PAIV. Adicionalmente, um estudo de otimização de projeto com base em risco quantitativo também é apresentado para mostrar as potencialidades do método. A estimativa do risco foi realizada de acordo com as recomendações da Organização de Auxílio contra Desastres das Nações Unidas, UNDRO, onde o risco pode ser estimado como a convolução entre as funções de perigo, vulnerabilidade e perdas. Para a quantificação da confiabilidade foram utilizados os métodos de aproximação FORM e SORM com uso de acoplamento direto e de superfícies de resposta polinomial quadráticas. A simulação de Monte Carlo também foi utilizada para a quantificação da confiabilidade no estudo de caso da UHE-PAIV devido à ocorrência de múltiplos modos de falha simultâneos. Foram avaliadas as ameaças de convergência excessiva das paredes, colapso da frente de escavação e a queda de blocos. As funções de perigo foram estimadas em relação à intensidade da ameaça como razão de deslocamento da parede ou volume do bloco. No caso da convergência excessiva, um túnel circular profundo foi estudado com o intuito de comparar a qualidade de aproximação da técnica numérica (FLAC3D com acoplamento direto) em relação à solução exata. Erros inferiores a 0,1% foram encontrados na estimativa do índice de confiabilidade ß. Para o caso da estabilidade de frente foram comparadas duas soluções da análise limite da plasticidade contra a solução obtida numericamente. Já no caso de queda de bloco, verificou-se que as recomendações de parcialização do sistema de classificação geomecânica Q incrementa consideravelmente a segurança da escavação conduzindo a padrões da prática mais avançada, por exemplo, de um ß de 2,04 para a escavação a seção plena até 4,43 para o vão recomendado. No estudo de caso, a segurança da caverna da UHE-PAIV foi estudada perante a queda de blocos utilizando o software Unwedge. A probabilidade de falha individual foi integrada no comprimento da caverna e o conceito de sistema foi utilizado para estimar a probabilidade de falha global. A caverna apresentou uma probabilidade de falha global de 3,11 a 3,22% e um risco de 7,22x10-3 x C e 7,29x10-3 x C, sendo C o custo de falha de um bloco de grandes dimensões. O bloco mais crítico apresentou um ß de 3,63. No estudo de otimização foram utilizadas duas variáveis de projeto, a espessura do concreto projetado e o número de tirantes por metro quadrado. A configuração ótima foi encontrada como o par [t, nb] que minimiza a função de custo total. Também, um estudo de sensibilidade foi realizado para avaliar as influências de alguns parâmetros no projeto ótimo da escavação. Finalmente, os resultados obtidos sugerem que as análises quantitativas de risco, como base para a avaliação e gestão de risco, podem e devem ser consideradas como diretriz da prática da engenharia geotécnica, uma vez que estas análises conciliam os conceitos básicos de projeto como eficiência mecânica, segurança e viabilidade financeira. Assim, a quantificação de risco é plenamente possível. / In this thesis the author establishes a systematic method for quantifying the risk in underground structures in fractured rock masses using structural reliability concepts in an efficient way. The method is applied to the case study of the underground cavern of Paulo Afonso IV Hydroelectrical Power Station UHE-PAIV. Additionally, an optimization study was conducted in order to show a potential application of the method. The estimation of the risk was done according to the recommendations of the United Nations Disaster Relief Organization UNDRO where risk can be estimated as the convolution between the hazard, vulnerability and losses functions. FORM and SORM were used as approximation methods for the reliability quantification by means of Direct Coupling and Quadratic Polynomial Response Surfaces. A Monte Carlo simulation was also used to quantify the reliability of the cavern UHE-PAIV because of the presence of multiple failure modes in the numerical model. In this study 3 types of threads were evaluated: excessive wall convergence, face stability and wedge block fall. Hazard functions were built relative to the thread intensities such as wall convergence ratio or block size. In the case of excessive wall convergence a deep circular tunnel was studied meaning to compare the quality of the approximation of the reliability technique (FLAC3D with direct coupling) to the exact solution. Errors below 0.1% were found in the reliability index ß estimation. The reliability of the face stability was evaluated using two limit analysis solutions against the numeric estimation. For the block stability it was verified that the sequential excavation recommended by the Q system increases considerably the reliability of the excavation leading safety to modern standard levels, e.g. from a ß equal to 2.04 for a full section excavation to 4.43 for a partial excavation. In the case study of the UHE-PAIV, the reliability of the underground cavern was estimated using the commercial software Unwedge. The probability of failure of individual blocks was integrated along the length of the cavern and the concept of structural system was used to estimate the global probability of failure. The cavern presented a probability of failure of 3.11% to 3.22% and a risk of 7.22x10-3 x C and 7.29x10-3 x C - where C is the cost of failure of a large block. The critical individual block showed a ß equal to 3.63. The optimization was performed considering two design variables − liner thickness and number of bolt per square meter. The optimal design was found as the pair, [t, nb] which minimizes the total cost function. Also, a sensibility analysis was conducted to understand the influence of some parameters in the location of the optimal excavation design. Concluding, the results obtained here suggest that the quantitative risk analyses, as a base for the risk assessment and management, can and must be considered as a north for the practice of geotechnical engineering owing that these analyses reconcile the basic concepts of mechanical efficiency, safety and financial feasibility. Thus, risk quantification is fully affordable.

O presente trabalho foi realizado para estudar o efeito sobre a propagação de fraturas em juntas não-persistentes quando existe uma variação da rugosidade nas juntas. Para esta abordagem, foram analisados os modos de coalescência, o ângulo de início das fraturas, a resistência à compressão e deformação de modelos de argamassa contendo juntas não-persistentes e submetidos a estados biaxiais de tensão. Na literatura especializada encontram-se vários trabalhos que estudam o comportamento de juntas lisas não-persistentes. Infelizmente, este tipo de juntas não leva em conta os efeitos da dilatância e do aumento do atrito. Neste estudo, desenvolveu-se um método para produzir juntas rugosas não-persistentes dentro dos moldes de argamassa. Desta forma, conseguiu-se comparar os diferentes modos de ruptura, tanto para as juntas lisas como as rugosas. A configuração geométrica usada foi de 15 juntas com 'alfa' = 54 graus; 'beta' = 60 graus; Lj = Lb = 50mm e d = 25mm. Onde 'alfa' é o ângulo gerado entre o plano de uma junta e o plano formado entre as pontas de juntas não-coplanares, 'beta' é a inclinação da junta com respeito ao plano de tensão maior, Lb denota à distância entre juntas paralelas coplanares, Lj é o comprimento da junta e d é a distância entre juntas paralelas não coplanares. Estes parâmetros mantiveram-se constantes em todos os ensaios, tanto para as juntas lisas (JRC = 0) como as rugosas (JRC = 6,96 e JRC = 12,25). Usando os parâmetros acima mencionados, observou-se que o tipo de ruptura sempre aconteceu por escalonamento. Para as amostras contendo as juntas lisas, JRC = 0, o mecanismo principal de coalescência entre as juntas é a tração. Para estas juntas, os ângulos de início das fraturas, em média, resultaram de 64º e 65º para esquerda e direita, respectivamente. Em média, a resistência a compressão normalizada ('sigma'nor = 'sigma'1 - 'sigma'2 / 'sigma'cs; onde 'sigma'1 e 'sigma'2 são as tensões principais e 'sigma'cs é a resistência média à compressão simples) destes corpos de prova resultou ter o valor mais baixo, 'sigma'nor = 0,52, e a maior deformação, 'épsilon' = 0,0057. No caso das juntas com JRC = 6,7, a coalescência ocorreu tanto por tração como por cisalhamento, descrevendo um caminho ondulante entre as pontas das juntas. O ângulo médio de início das fraturas foi de 40º para o lado esquerdo e 48º para o lado direito. A resistência média normalizada destes corpos a compressão foi de 'sigma'nor = 0,54 e uma deformação de 'épsilon' = 0,0053. Com as juntas com JRC = 12,3, a coalescência também apresentou ambos os mecanismos, tração e cisalhamento, seguindo uma direção inclinada no início e trajetória reta no meio. Os ângulos de início obtidos foram 5º no lado esquerdo e 20º do lado direito. Os valores maiores de resistência média normalizada e o valor médio menor de deformação foram obtidos nestes tipo de juntas, sendo estes de 'sigma'nor = 0,59 e 'épsilon' = 0,0045. Verificou-se então que a rugosidade tem uma grande influência sobre a propagação da fratura, afetando grandemente o modo de coalescência, o ângulo de início de propagação das fraturas e a resistência e deformação total dos corpos de prova / The present experimental study was conducted to investigate the effect of joint roughness on the fracture propagation of models with non persistent joints. For this approach the parameters investigated are : coalescence, the crack initiation angle, the compressive strength and deformation of the mortar samples containing non-persistent rough joints under biaxial loading. There are many works in specialized literature that study the behavior of non-persistent smooth joints, unfortunately, this kind of approach does not take into account the effect of the dilation and the increase of friction due to the joint roughness. In this study, a new method was developed to produce non-persistent rough joints inside the mortar models. With this method it was possible to compare the different paths of rupture generated for the smooth and for the rough joints. Each sample had 15 joints with 'alfa' = 54º; 'beta' = 60º; Lj = Lb = 50mm and d = 25mm. Where 'alfa' is the formed angle between the joint plane and the plane generated by two non coplanar joint tips, 'beta' is the joint inclination angle with the principal plane stress, Lb is the distance between coplanar joints, Lj is the length of the joint, d is the distance between two non-coplanar joints. These parameters remained constant in all the tests; the only variation permitted was in the joint roughness : from smooth joints (JRC = 0) to rough joints (JRC = 6,96 and JRC = 12,25). Using the mentioned parameters before it was always obtained the stepping failure. For the samples containing smooth joints, JRC = 0, the main mechanism of coalescence is tension. For these joints the average crack initiation angles, had resulted of 64º and 65º for left and right side, respectively. The average normalized compression strength ('sigma'nor = 'sigma'1 - 'sigma'2 / 'sigma'cs; where 'sigma'1 and 'sigma'2 are the principal stresses and 'sigma'cs is the average compression strength) of these tests resulted to have the lowest value, 'sigma'nor = 0,52, and the highest deformation, 'épsilon' = 0,0057. In the case of joints with JRC = 6,7; the mechanisms of coalescence are tension and shear, growing in a waving path between the joint tips. The average crack initiation angle was of 40º for the left side and 48º for the right side of the joint. The average normalized compression strength of these tests was of 'sigma'nor = 0,54 and deformation 'épsilon' = 0,0053. With joints having JRC = 12,3; the coalescence also presents both mechanisms, tension and shear, following a direction inclined in the beginning and a straight line in the middle of the way. The crack initiation angles had been : 5º in the left side and 20º of the right side. The highest values of average normalized strength resistant and the lowest average value of deformation were found in this type of joint, being of 'sigma'nor = 0,59 e 'épsilon' = 0,0045 respectively. With this approach, it was verified that the joint roughness influence the fracture propagation, affecting the coalescence, the crack initiation angle, the resistance and total deformation of the tested specimens