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UTILIZAÇÃO DA MICROSÍSMICA PARA ESTIMATIVA DO ESTADO DE TENSÃO IN SITU EM ESCAVAÇÕES SUBTERRÂNEAS 5ª Jornada Ibero-americana da Rede Meio Ambiente Subterrâneo.

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1 UTILIZAÇÃO DA MICROSÍSMICA PARA ESTIMATIVA DO ESTADO DE TENSÃO IN SITU EM ESCAVAÇÕES SUBTERRÂNEAS 5ª Jornada Ibero-americana da Rede Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade Geotecnia Subterrânea 13 a 16 de Junho de 2012 Ouro Preto BRASIL Gustavo Paneiro, Carlos Dinis da Gama CERENA/DECivil, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa MICROSÍSMICA PARA LAS ESTIMACIONES DEL ESTADO DEL ESFUERZO IN SITU EN ESCAVACIONES SUBTERRÁNEAS Rede Ibero-americana Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade MASyS, Argentina, Bolívia, Brasil, Chile, Cuba, Equador, Espanha, México, Peru, Portugal e Venezuela

2 CONTEÚDO INTRODUÇÃO O EFEITO DE KAISER O MÉTODO EA PARA ESTIMATIVA DO ESTADO DE TENSÃO ESTIMATIVA DA TENSÃO IN SITU ATRAVÉS DO MÉTODO DRA DISCUSSÃO CONCLUSÕES

3 INTRODUÇÃO EMISSÃO ACÚSTICA Libertação de energia elástica na sequência da alteração do estado de tensão/deformação do material. Muravin (2009) A história da aplicação das emissões acústicas pode ser dividida em dois principais períodos: Período pré tecnológico; Período tecnológico

4 INTRODUÇÃO Período pré tecnológico: Encontra-se associado a fenómenos acústicos que se percecionam na vida quotidiana: A fratura de pedras; A fratura de ossos; O crepitar da madeira a arder, etc.

5 INTRODUÇÃO A emissão acústica (EA) foi também utilizada pelos artesãos, com o desenvolvimento das suas habilidades, para controlo da qualidade da sua produção, tendo sido esta, provavelmente, a primeira utilidade das emissões acústicas. Nos metais, o termos choro do estanho (sons audíveis produzidos pela germinação mecânica de estanho puro, durante a deformação plástica) foi cunhado por volta de 3700 A.C. pelos fundidores na Ásia Menor.

6 INTRODUÇÃO SÉCULO VIII Gebber refere que Júpiter (estanho) emite um som áspero quando trabalhado, enquanto que Marte (ferro) soa muito quando forjado. SÉCULO XIX Emissões audíveis provenientes de vários materiais, tais como o ferro, estanho, cádmio e zinco.

7 INTRODUÇÃO 1924P. Ehrenfest e A. Yoffe Em 1924, P. Ehrenfest e A. Yoffe observaram que o processo de deformação por corte do sal e do zinco é acompanhado por alguns efeitos sonoros. A partir destas constatações foram iniciadas as investigações científicas sobre os fenómenos acústicos.

8 INTRODUÇÃO F. Kishinouye, 1933 Sismologista, desenvolveu ensaios sobre madeiras para verificação dos fenómenos acústicos F. Forster e E. Scheil, 1936 Criaram e aplicaram instrumentação para o registo de emissões acústicas geradas durante transformações martensíticas (processo aplicado aos aços que se caracteriza pela transformação da austenite em martensite que confere maior resistência ao aço ).

9 INTRODUÇÃO Os primeiros estudos publicados acerca do fenómeno das emissões acústicas, nos anos 40, referiam-se ao problema da previsão de golpes de terreno em explorações mineiras. Esta técnica é ainda utilizada na mecânica das rochas, em estudos quer laboratoriais, quer de campo.

10 INTRODUÇÃO

11 EFEITO DE KAISER A primeira investigação significativa das emissões acústicas nos metais (aço, zinco, alumínio, cobre e chumbo) foi efetuada por Kaiser. A inexistência de emissões acústicas detetáveis num nível de sensibilidade fixo, até que sejam excedidos níveis de tensão anteriormente aplicados.

12 EFEITO DE KAISER ENSAIO DE FLEXÃO SOBRE TRÊS PONTOS

13 EFEITO DE KAISER ENSAIO DE FLEXÃO SOBRE TRÊS PONTOS Rocha xistosa

14 EFEITO DE KAISER ENSAIO DE COMPRESSÃO Rocha granítica

15 MÉTODO EA PARA ESTADO DE TENSÃO O método EA para determinação das tensões in situ baseia-se no princípio do efeito de Kaiser.

16 MÉTODO EA PARA ESTADO DE TENSÃO A análise deste fenómeno supõe que uma tensão previamente aplicada pode ser detetada através da aplicação de uma carga numa amostra de rocha a um ponto onde se verifique um aumento substancial da atividade microsísmica.

17 MÉTODO EA PARA ESTADO DE TENSÃO Por vezes, a atividade microssísmica poderá estar presente em níveis de tensão abaixo da tensão máxima previamente aplicada, sendo tanto maior quanto maior a alteração do maciço rochoso que representa. Esta situação encontra-se muito provavelmente associada a movimentos de fricção ao longo das fraturas existentes

18 DESCRIÇÃO DAS AMOSTRAS ENSAIADAS

19 AmostraProf. (m)Descrição Xistos siliciosos cinzentos Xistos verdes Xistos púrpuros (vermelhos escuros)) Xistos cinzentos 58A B Xistos grafíticos negros 82A Xistos negro/cinzento 112A

20 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NO ENSAIO

21

22 RESULTADOS ALCANÇADOS Amostra 15

23 RESULTADOS ALCANÇADOS Amostra 112

24 RESULTADOS ALCANÇADOS Amostraσ AE A B A A10.10 Valores de tensão a partir dos quais se verifica emissão acústica

25 MÉTODO DRA DRA (Deformation Rate Analysis) O método DRA (Deformation Rate Analysis) foi originalmente proposto do Yamamoto (Yamamoto et. al 1991) e utiliza as propriedades inelásticas das rochas sobre compressão para determinação da tensão in situ a partir de amostras de rocha.

26 MÉTODO DRA Efetuando-se a relação entre ij a tensão aplicada,, verificar-se-á que, a partir de um determinado valor 0, existe um inflexão da curva, correspondendo esta ao valor da tensão in situ.

27 RESULTADOS OBTIDOS Amostra 15

28 RESULTADOS OBTIDOS Amostra 58

29 RESULTADOS OBTIDOS Amostraσ DRA A B/ A A7.96

30 DISCUSSÃO As amostras ensaiadas correspondem a testemunhos de sondagens verticais, sendo que, será possível estimar, teoricamente, a tensão in situ a que estariam sujeitas, através da seguinte relação: onde Theo corresponde à tensão vertical, à densidade média do maciço rochoso (27 kN/m 3 ) e h à profundidade.

31 DISCUSSÃO

32 CONCLUSÃO Os ensaios efetuados sobre as 11 amostras mostram que as tensões in situ determinadas experimentalmente por dois métodos que utilizam as propriedades inelásticas dos materiais rochosos coincidem, na sua maioria, com as determinações teóricas. Não obstante, a correlação entre resultados não é uniforme para todas as profundidades, sendo que, a partir de 450 m, os valores experimentais afastam- se dos valores teóricos.

33 CONCLUSÃO Este facto poderá estar relacionado com perturbações do estado de tensão in situ a partir dessas profundidades. Tal situação foi de facto verificada mais tarde, em campo. A utilização do Efeito de Kaiser constitui uma ferramenta muito útil para a determinação do estado de tensão in situ dos materiais rochosos, principalmente porque se baseia em ensaios não destrutivos.

34 CONCLUSÃO Este facto poderá estar relacionado com perturbações do estado de tensão in situ a partir dessas profundidades. Tal situação foi de facto verificada mais tarde, em campo. A utilização do Efeito de Kaiser constitui uma ferramenta muito útil para a determinação do estado de tensão in situ dos materiais rochosos, principalmente porque se baseia em ensaios não destrutivos.

35 5ª Jornada Ibero-americana da Rede Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade Geotecnia Subterrânea 13 a 16 de Junho de 2012 Ouro Preto BRASIL Rede Ibero-americana Meio Ambiente Subterrâneo e Sustentabilidade MASyS, Argentina, Bolívia, Brasil, Chile, Cuba, Equador, Espanha, México, Peru, Portugal e Venezuela OBRIGADO!


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