Parâmetros de Enrocamento

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Determinação de parâmetros de enrocamento em obras de terra 
O enrocamento é constituído por elementos rochosos obtidos através do desmonte de maciços. 
Sua principal característica é que, quando submetidos a uma variação de tensão, sofre 
transformações estruturais devido ao deslocamento, rotação e quebras de partículas. 
Enrocamentos bem graduados possuem menor índice de vazios do que aqueles que possuem 
granulometria uniforme, quando compactados com a mesma energia. Consequentemente, são 
mais resistentes e menos deformáveis que os uniformes. Para materiais mais granulares, a 
envoltória (Mohr-Coulomb) possui uma curvatura maior, enquanto amostras mais fofas 
permanecem mais retas e, quanto maior a curvatura, mais atenuante é a queda do ângulo de 
atrito com o aumento das tensões. 
As forças de contato devem transmitir-se sob menor número de contatos e, consequentemente, 
com magnitude mais elevada, o que ocasiona um maior grau de fraturamento. Como trata-se 
de um enrocamento uniforme, possui menor resistência e mais deformabilidade do que um 
enrocamento granular. Sabendo disso, optar pela adição de finos pode reduzir o fraturamento 
das partículas. 
Veiga Pinto (1982) procurou definir os efeitos da modelagem nas propriedades mecânicas, 
destacando que a utilização de granulometrias com diâmetro máximo das partículas superior a 
50 mm permite obter características de tensão x deformação e de resistências mais próximas as 
do enrocamento em escala real. 
Para curvas uniformes com o mesmo grau de compacidade, diâmetros menores se traduzem em 
menores forças de contato. Porém, partículas de menores diâmetros também significam 
menores resistências ao cisalhamento. O gráfico a seguir apresenta as tensões médias 
necessárias para causar o esmagamento das partículas de uma distribuição uniforme em função 
do seu diâmetro: 
 
Logo, pode-se inferir que a modelagem de enrocamentos a partir de distribuições 
granulométricas paralelas a de campo com as mesmas condições de imbricamento exibe menor 
fraturação e consequentemente menor deformabilidade, do que o material em escala real (falta 
de similaridade dinâmica). 
Durante o processo de modificação do estado de tensão dos enrocamentos, a deformação do 
material origina dois efeitos distintos nas partículas e na estrutura granular. O primeiro deles 
ocorre na fase inicial do carregamento, devido a compressão elástica da partícula de rocha 
(tensão = tensão resistente), pode ocorrer a ruptura ou quebra das partículas. Como 
consequência disso, ocorre o segundo efeito, que consiste no rearranjo através do rolamento e 
deslizamento das partículas entre si. 
Sob alta tensão de confinamento, a compressão de materiais granulares é acompanhada por 
uma quantidade substancial de quebras de partículas, enquanto sob baixa tensão, os 
deslocamentos intergranulares predominam através de um rearranjo estrutural. 
Leps (1970) realizou uma análise detalhada sobre a influência da tensão de confinamento na 
resistência ao cisalhamento, observando a redução do ângulo de atrito com o aumento da 
tensão normal efetiva e para o mesmo nível de tensão o ângulo de atrito ø’ aumenta com o 
estado de compacidade. 
A influência do estado de tensão na resistência dos enrocamentos pode ser determinada pela 
expressão a seguir, que relaciona o ângulo de atrito (ø’) com as tensões principais na ruptura ( 
σ1r ′ σ3 ′ ), considerando materiais não coesivos: 
 
Algumas bibliografias tem indicado a utilização da curva de Mello (1977) como representação 
dos parâmetros de resistência do enrocamento. A envoltória é dada pela equação a seguir: 
 
τ e σ são as tensões cisalhantes e normal ao plano de ruptura e a e b são os parâmetros de 
resistência do material, obtidos através do ajuste da curva aos resultados de ensaio. Este tipo 
de curva surgiu porque muitos pesquisadores, ao estudar maciços rochosos, começaram a notar 
que o critério de Coulomb, não era suficiente para descrever as propriedades de superfícies 
irregulares. 
Entretanto, Maia (2001) interpretou 36 ensaios de autores diversos e definiu os parâmetros a e 
b para diferentes tipos de modelagem, compilando-os em um gráfico que representa uma faixa 
das envoltórias com seus limites superior e inferior, conforme a seguir: 
 
 
 
 
 
O significado físico das constantes a e b não é claro pois a depende do sistema de unidades 
utilizados e do valor adotado em b. O que leva a crer que a adoção de um critério adimensional 
pode ser útil para basear uma grande quantidade de materiais. Com base nisso, foi proposto 
que a envoltória de ruptura de Mello (1977) fosse expressa adimensionalmente, de acordo com 
a seguinte equação: 
 
Nela, a2 e b2 são adimensionais e independentes do sistema de unidades adotado para as 
tensões. 
Outra opção é a utilização da envoltória expressa em termos das tensões principais na ruptura: 
 
INDRARATNA et.al. (1993) apresenta, na Tabela 2.13, parâmetros adimensionais das envoltórias 
de resistência em termos de tensões no plano de ruptura e em termos das tensões principais 
para diversos materiais 
DOUGLAS (2002), acredita que a resistência ao cisalhamento dos enrocamentos para uma dada 
tensão confinante pode ser vista como uma única combinação de um ângulo de atrito básico 
(resistência entre superfícies de rocha), Φb mais uma componente de distância, menos uma 
parcela causada pela perda da aspereza do contato dos grãos devido ao 
esmagamento/cisalhamento. Desta forma, o ângulo de atrito (ângulo de resistência) é dado pela 
equação: