Geologia de Engenharia

Prévia do material em texto

GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.1 
 
2. PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
 
 
 
2.1 Introdução 
Todos os processos geológicos estão de certa maneira dependentes das propriedades dos minerais e 
rochas. Erupções vulcânicas, movimentos tectónicos, os efeitos das acções de erosão e alteração, e 
mesmo as vibrações sísmicas, envolvem sempre determinadas características dos minerais e rochas. 
Consequentemente, um conhecimento básico dos materiais constituintes da terra é essencial para a 
compreensão de todos os fenómenos geológicos. A classificação geológica dos terrenos inclui 
sempre alguma informação básica sobre o comportamento a esperar destes em relação à 
implantação de obras de Engenharia Civil. 
2.2 Minerais 
O termo mineral pode ter vários significados consoante a formação da pessoa que o utiliza. De facto 
os minerais são substâncias por vezes muito comuns. As areias e outros solos são dois exemplos 
comuns de substâncias compostas essencialmente por minerais. Um mineral é qualquer substância 
sólida inorgânica. Cada mineral tem uma estrutura química definida que lhe confere um conjunto 
único de propriedades físicas. 
A rocha, por contraste, pode ser definida simplesmente como um agregado de um ou mais minerais. 
O termo agregado significa que os minerais se apresentam misturados mas mantendo as suas 
propriedades individuais. Apesar da maioria das rochas serem compostas por mais de um mineral, 
alguns minerais podem apresentar-se em grandes quantidades impuras. Nestas circunstâncias são 
considerados como rochas. Um exemplo comum é o mineral calcite que frequentemente é o 
constituinte principal de grandes unidades rochosas que são os calcários. 
Actualmente são conhecidos mais de quatro mil minerais. Só algumas dezenas são mais abundantes 
e constituem a maioria dos minerais que formam as rochas. 
Os minerais são sólidos formados por processos não orgânicos. A maior parte dos minerais possui 
uma estrutura ordenada de átomos (estrutura cristalina) e uma composição química particular 
correspondente a um conjunto definido de características. Para a identificação de um mineral são 
observadas determinadas propriedades físicas que, em geral, não necessitam a utilização de meios 
A-PDF Merger DEMO : Purchase from www.A-PDF.com to remove the watermark
http://www.a-pdf.com
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.2 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
sofisticados. Entre as propriedades de um mineral constituinte de uma determinada rocha algumas 
podem ter uma influência directa nas propriedades desta. 
Nos minerais, e também nas rochas, as propriedades podem ser vectoriais ou escalares conforme 
dependem ou não da direcção em que são medidas ou observadas. A dureza, a clivagem, a 
resistência à compressão são exemplos de propriedades vectoriais enquanto que o peso volúmico e a 
porosidade são propriedades escalares. 
As propriedades vectoriais podem ser contínuas (ex. resistência à compressão) ou descontínuas (ex. 
clivagem). Relativamente às propriedades direccionais contínuas, se um mineral ou rocha apresentar 
sempre o mesmo valor para uma determinada propriedade independentemente da direcção em que 
esta é medida o material diz-se isotrópico para essa propriedade. Pelo contrário, se houver uma 
direcção em que a propriedade apresenta um valor máximo e outra em que o valor observado é 
mínimo o material diz-se anisotrópico. 
Além das propriedades dos minerais referidas em seguida existem outras que não têm um interesse e 
influência directa na Engenharia Civil (características de luminosidade, eléctricas e magnéticas por 
exemplo). 
2.2.1 Forma Cristalina 
A maior parte dos minerais não exibe uma forma cristalina, tal como a representada em dois 
exemplares da Figura 2.1 para o mineral quartzo, que reflecte externamente o arranjo interno dos 
átomos constituintes. A razão é porque a maior parte dos cristais forma-se num espaço sem as 
condições óptimas necessárias para o crescimento destes resultando num aglomerado sem uma 
geometria definida embora a matéria continue a ser toda cristalina. 
 
 
Figura 2.1 − Vários aspectos físicos do mesmo mineral (quartzo). 
 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.3 
2.2.2 Cor 
A cor é uma propriedade óbvia de um mineral mas não é muito adequada à sua identificação. Alguns 
minerais podem apresentar cores variadas resultantes da inclusão de impurezas na sua estrutura 
cristalina. O quartzo apresenta cores que vão deste o branco ao negro, passando pelo verde, rosado e 
púrpura. Outros minerais apresentam uma cor que não varia significativamente. Os minerais de brilho 
metálico, por exemplo, apresentam na sua grande generalidade, cores constantes e definidas, 
facilitando a sua identificação. A cor de um mineral deve ser observada numa superfície recente, uma 
vez que pode sofrer alterações. 
2.2.3 Risca 
A risca ou traço de um mineral é a cor do pó desse mineral. Enquanto a cor dum mineral pode variar o 
mesmo já não acontece tão frequentemente com a cor do seu pó pelo que esta pode ser utilizada 
como característica de identificação. Minerais que macroscopicamente apresentam cores idênticas 
podem apresentar cores de traço absolutamente distintas, pelo que podem ser diferenciados através 
desta propriedade. 
De um modo geral, os minerais de brilho metálico ou submetálico produzem traços pretos ou de cor 
escura enquanto que os minerais de brilho não-metálico produzem traços incolores ou de cores 
claras. 
2.2.4 Brilho 
Define-se o brilho como a aparência ou qualidade da luz reflectida pela superfície do mineral. 
Consideram-se três tipos fundamentais de brilho: 
• Brilho metálico − característico dos minerais opacos, ou quase opacos, e que têm a aparência 
brilhante de um metal; as superfícies destes minerais são bastante reflectoras; 
• Brilho não-metálico − característico de substâncias transparentes ou translúcidas e sem a 
aparência brilhante de um metal; no brilho não-metálico incluem-se, entre outros, os seguintes 
tipos de brilho: vítreo, resinoso, nacarado e gorduroso. 
2.2.5 Clivagem 
A ruptura de alguns minerais ocorre, preferencialmente, segundo superfícies planas e brilhantes. A 
esta propriedade dá-se o nome de clivagem e aos planos, segundo os quais ela ocorre, planos de 
clivagem. Estes correspondem a planos de fraqueza na estrutura cristalina desses minerais, ou seja, 
correspondem a planos reticulares entre os quais as forças de ligação são fracas. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.4 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
2.2.6 Fractura 
Designa-se por fractura ao modo pelo qual um mineral se rompe quando a ruptura não ocorre ao 
longo de superfícies de clivagem. As superfícies de fractura não correspondem, ao contrário das 
superfícies de clivagem, a planos reticulares da estrutura do mineral, mas sim a superfícies que os 
intersectam e segundo as quais as ligações químicas são mais fracas. 
2.2.7 Dureza 
A dureza é uma propriedade importante dos minerais uma vez que cada mineral apresenta valores 
característicos, facilmente determináveis. Podemos definir dureza como sendo a resistência que um 
mineral oferece ao ser riscado por outro ou por um objecto. A dureza também depende da estrutura 
interna do cristal (tal como as outras propriedades físicas), isto é, quanto mais fortes forem as 
ligações químicas mais duro é o mineral. A dureza é uma propriedade geologicamente importante 
uma vez que traduz a facilidade ou dificuldade com que um mineral se desgasta quando submetido à 
acção abrasiva da água, do vento e do gelo nos processos de erosão e transporte. 
Em 1822, Friedrich Mohs, um mineralogista alemão, imaginou uma escala de dureza baseada na 
capacidade de um mineral riscar outro. A escala de Mohs (Tabela 2.1), composta por dez minerais de 
dureza conhecida, permite determinar a dureza relativa de um mineral, mediante a facilidade ou 
dificuldade com que é riscado por outro.2.2.8 Peso volúmico e densidade 
A densidade relativa indica quantas vezes um material é mais pesado do que um igual volume de 
água a 4º C. Se um mineral tem densidade relativa 2, isto significa que ele pesa duas vezes mais que 
o mesmo volume de água. O peso volúmico ou peso específico (ver exemplos para minerais na 
Tabela 2.2) define-se como o peso por unidade de volume e será referido adiante com mais detalhe 
como propriedade das rochas. 
2.3 O ciclo das rochas 
As rochas estão todas envolvidas num ciclo de transformação que se pode repetir indefinidamente. O 
ciclo das rochas (Figura 2.2) é um meio de visualizar a origem dos três tipos básicos de rochas e o 
modo como os vários processos geológicos transformam um tipo de rocha noutro diferente. O 
conceito do ciclo das rochas pode ser considerado como a base da geologia física. As setas na Figura 
2.2 indicam os processos químicos e físicos e as caixas representam os materiais da terra. 
 
 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.5 
 
Tabela 2.1: Escala de Mohs. 
Mineral Dureza 
Talco 1 
Gesso 2 
Calcite 3 
Fluorite 4 
Apatite 5 
Felspato 6 
Quartzo 7 
Topázio 8 
Corindo 9 
Diamante 10 
 
Tabela 2.2: Pesos volúmicos de minerais. 
Mineral γ (kN/m3) 
Biotite 27,5-31,4 
Calcite 26,7 
Caulinite 25,5 
Feldspato 25,0-27,1 
Gesso 22,8 
Halite 21,2 
Hematite 51,6 
Moscovite 27,1-28,2 
Pirite 49,2 
 
 
Rocha Ígnea
Rocha
Metamórfica
Sedimentos
Rocha
Sedimentar
Pressão e temperatura
Arrefecimento
e solidificação Fusão
Erosão, transporte e deposição
Ero
são
, tra
nsp
orte
 e d
epo
siç
ão
Erosão,
transporte
e deposição
Pressão e
temperatura
Cimentação e compactação
(litificação)
MAGMA
 
Figura 2.2 − O ciclo das rochas. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.6 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
O primeiro tipo de rochas, designadas como ígneas (formadas pelo fogo), origina-se quando um 
material no estado líquido chamado magma arrefece e solidifica. Este processo chamado cristalização 
pode ocorrer muito abaixo da superfície da terra ou, no seguimento de uma erupção vulcânica, à 
superfície desta. Em profundidade o arrefecimento é normalmente lento enquanto que à superfície é 
rápido. As rochas ígneas resultantes têm assim características diferentes. 
Quando as rochas ígneas ficam expostas à superfície da terra podem sofrer processos de alteração e 
erosão que vão lentamente desagregando e decompondo as rochas. Os materiais resultantes podem 
ser transportados por vários meios (gravidade, água, glaciares, vento e ondas) constituindo os 
sedimentos. A partir do momento em que são depositados, normalmente em camadas horizontais (no 
oceano, por exemplo), irão sofrer um processo de litificação (conversão para rocha). Os sedimentos 
são litificados pela compactação resultante do peso das camadas superiores e pela cimentação 
resultante da precipitação de matéria mineral transportada pela água de percolação que preenche os 
poros. As rochas sedimentares resultantes encontram-se assim profundamente enterradas podendo 
ser envolvidas em processos tectónicos de formação de montanhas ou ser submetidas a grandes 
pressões e temperaturas. As rochas sedimentares irão sofrer as consequências da sua alteração de 
ambiente e transformar-se em outros tipos de rochas (rochas metamórficas). Eventualmente as 
rochas metamórficas poderão ser submetidas a pressões e temperaturas ainda maiores, fundindo e 
constituindo outra vez magma fechando, assim, o ciclo das rochas. 
O percurso indicado pelo círculo não é necessariamente o percurso seguido na transformação das 
rochas em tipos diferentes. As rochas ígneas, antes de serem expostas a processos de erosão e 
alteração à superfície, podem ser submetidas a pressões e temperaturas em profundidades maiores e 
transformar-se em rochas metamórficas. Por outro lado, rochas metamórficas e sedimentares podem 
ser expostas à superfície a processos de erosão e transformar-se em sedimentos de onde podem 
resultar novas rochas sedimentares. 
Ao estudar as características dos três tipos de rochas é importante ter sempre em consideração o 
ciclo das rochas. Estas podem parecer que são grandes massas imutáveis quando na realidade não o 
são. As modificações demoram geralmente períodos de tempo que ultrapassam na maior parte dos 
casos a escala humana de tempo. 
2.4 Rochas ígneas 
As rochas ígneas formam-se quando o magma arrefece e cristaliza. Esta rocha fundida, com origem a 
profundidades até 200 km no interior da Terra, compõe-se de elementos encontrados nos minerais do 
tipo silicatos e de alguns gases, sobretudo vapor de água, todos confinados no magma pela pressão 
das rochas confinantes. Como a massa magmática é menos densa que os maciços de rochas 
circundantes força o seu movimento em direcção à superfície podendo escapar-se de modo violento 
produzindo uma erupção vulcânica (Figura 2.3). O material expelido durante uma erupção vulcânica 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.7 
pode ser acompanhado pela libertação de gases devido à diminuição de pressão à superfície 
originando explosões por vezes muito violentas. Acompanhando a projecção de blocos rochosos a 
erupção pode gerar o derrame de grandes quantidades de lava, cuja composição é semelhante à do 
magma mas sem a maior parte dos componentes gasosos. 
 
 
Figura 2.3 − Erupção vulcânica. 
 
A rocha resultante da solidificação da lava é classificada como extrusiva ou vulcânica, sendo o basalto 
o exemplo mais conhecido. Quando o magma não alcança a superfície pode eventualmente solidificar 
e cristalizar em profundidade, num processo bastante mais lento formando uma massa sólida de 
cristais imbricados entre si. As rochas ígneas produzidas deste modo são chamadas intrusivas ou 
plutónicas, das quais o granito é o exemplo mais abundante (Figura 2.4), e só aparecem à superfície 
após a actuação de movimentos tectónicos e a acção de processos de erosão das camadas de 
rochas superiores. Quando a solidificação do magma se verifica em profundidades intermédias, 
formando filões, as rochas resultantes designam-se por hipoabissais (exemplo do dolerito). 
A velocidade do arrefecimento do magma vai originar cristais de diferentes tamanhos. Um 
arrefecimento lento produz cristais de grandes dimensões enquanto que um arrefecimento rápido irá 
originar uma massa rochosa formada por cristais de pequenas dimensões, por vezes impossíveis de 
observar sem meios de ampliação. Quando o arrefecimento é extremamente rápido não há formação 
de cristais formando-se uma matéria sólida sem estrutura cristalina (matéria amorfa). 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.8 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
 
Figura 2.4 − Formação característica dos maciços graníticos (Serra da Estrela). 
 
2.4.1 Textura e composição mineral 
Existe uma grande variedade de rochas ígneas que se diferenciam com base na sua textura e 
composição mineral. O termo textura, quando aplicado a rocha ígneas, é usado para descrever a 
aparência geral da rocha com base no tamanho e disposição dos seus cristais interligados. A textura é 
uma característica muito importante da rocha porque pode revelar informação qualitativa importante 
sobre o ambiente em que a rocha foi formada e sobre as suas propriedades, como por exemplo, a 
resistência e deformabilidade. 
Quando grandes massas de magma solidificam a grande profundidade formam-se rochas ígneas com 
uma textura de grãos grossos (Figura 2.5.a). A sua aparência é de um agregado de cristais 
interligados com tamanho suficiente para serem identificados individualmente por simples observação 
(textura fanerítica). As rochas ígneas formadas à superfície ou em pequenas bolsas magmáticas a 
pouca profundidade têm um arrefecimento rápido originando uma textura de grãos finos por vezes 
impossíveis de diferenciar sem recorrer a observação microscópica (textura afanítica e Figura 2.5.b). 
Para ter uma ideia dasdiferentes velocidades de arrefecimento do magma, uma rocha vulcânica pode 
formar-se em alguns minutos enquanto que uma rocha plutónica pode resultar do arrefecimento de 
uma grande massa de magma durante milhares de anos. 
Nem todos os minerais componentes do magma cristalizam à mesma velocidade. Alguns podem já ter 
um certo tamanho quando outros iniciam a sua cristalização. Por exemplo quando o magma aflora à 
superfície pode já conter alguns cristais levando assim a massa ainda líquida a arrefecer mais 
rapidamente originando uma rocha com uma textura particular de cristais grandes envolvidos por uma 
matriz de cristais mais pequenos (textura porfirítica). 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.9 
 
(a) (b) 
Figura 2.5 − (a) Granito – Textura de grãos grossos (fanerítica); (b) Riolito – Textura de grão muito fino 
(afanítica). 
 
2.4.2 Classificação das rochas ígneas 
As rochas ígneas são classificadas, ou agrupadas, com base na sua textura e composição mineral. As 
várias texturas ígneas resultam dos diferentes padrões de arrefecimento enquanto que a composição 
mineral de uma rocha ígnea depende dos componentes do magma inicial e do ambiente de 
cristalização. 
As rochas do lado direito da Tabela 2.3 são compostas por determinados minerais cuja cristalização 
se dá em primeiro lugar. O seu alto conteúdo em ferro e magnésio faz com que tenham uma cor 
escura e uma maior densidade que outras rochas. O basalto é a rocha ígnea extrusiva mais comum. 
As ilhas dos Açores, com excepção de Santa Maria, são todas constituídas principalmente por 
basaltos. No lado esquerdo da Tabela 2.3 estão as rochas ígneas com minerais que são os últimos a 
cristalizar. O granito é a rocha ígnea intrusiva mais comum, em parte pela sua abundância e pelo seu 
uso generalizado na construção e decoração. O granito está geralmente associado aos processos 
tectónicos ligados à formação de montanhas. Por ser mais resistente à erosão e alteração que as 
outras rochas forma frequentemente o núcleo principal das cadeias montanhosas. 
É importante notar que duas rochas podem ter a mesma composição mineral mas texturas diferentes. 
O granito, rocha intrusiva de grão grosso, tem o seu equivalente vulcânico no riolito, rocha de grão 
muito fino. Existe uma grande variedade de rochas entre as de composição granítica e basáltica, das 
quais se referem alguns exemplos na Tabela 2.3. 
 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.10 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
Tabela 2.3: Rochas ígneas mais comuns. 
 
Félsico 
(granítico) 
Intermédio 
(andesítico) 
Máfico 
(basáltico) 
Ultramáfico 
Intrusivo (grão grosso) 
Extrusivo (grão fino) 
Granito 
Riolito 
Diorito 
Andesito 
Gabro 
Basalto 
Peridotito 
— 
Composição Mineral 
Quartzo 
Feldspato potássico 
Feldspato sódico 
Hornblenda 
Feldspato sódico 
Feldspato cálcico 
Feldspato cálcico 
Piroxena 
Olivina 
Piroxena 
Componentes Minerais 
Secundários 
Moscovite 
Biotite 
Hornblenda 
Biotite 
Piroxena 
Olivina 
Hornblenda 
Feldspato 
cálcico 
Notas: Félsico – grupo de minerais de cor clara; o nome vem de feldspato, feldspatóide e sílica; 
 Máfico – com minerais ferromagnesianos de cor escura; biotite, piroxena, hornblenda. 
 
2.5 Rochas sedimentares 
Os materiais resultantes dos processos erosivos constituem a base para a formação das rochas 
sedimentares. A palavra sedimentar ilustra a natureza destas rochas uma vez que significa o 
resultado do processo de deposição dos sedimentos em suspensão ou transportados por um fluido, 
normalmente a água. Os geólogos estimam que as rochas sedimentares constituem apenas 5% da 
camada exterior de 16 km de espessura da Terra. No entanto a importância deste grupo de rochas é 
muito maior do que aquela que esta percentagem poderia indicar. A maioria de formações rochosas à 
superfície são de natureza sedimentar (cerca de 75%) o que está relacionado com o facto de os 
sedimentos se acumularem à superfície da terra (Figura 2.6). 
Como as rochas sedimentares têm a sua origem na deposição sucessiva de camadas horizontais de 
sedimentos apresentam-se normalmente em estratos cuja inclinação varia consoante a acção de 
movimentos tectónicos ao longo da vida geológica das formações. 
É de referir que muitas rochas sedimentares têm uma grande importância económica. O carvão, por 
exemplo, é classificado como uma rocha sedimentar. O petróleo e o gás natural são também 
encontrados em associação com outras rochas sedimentares tais como por exemplo o sal-gema. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.11 
2.5.1 Litificação 
A litificação inclui os processos que transformam sedimentos não consolidados em rochas 
sedimentares sólidas. Um dos processos mais comuns é a compactação, ou seja a acção do peso 
das camadas de sedimentos suprajacentes. À medida que os sedimentos são comprimidos pelo peso 
das camadas superiores há uma redução considerável do volume dos poros. Com o peso de milhares 
de metros de outras camadas a actuar durante milhares de anos originam-se as rochas sedimentares 
dispostas em estratos originariamente horizontais. A compactação tem um efeito maior sobre 
sedimentos de partículas finas como as argilas originando, por exemplo, os xistos argilosos. 
Alguns maciços de rochas sedimentares podem apresentar estratificação entrecruzada resultante de 
períodos de sedimentação espaçados no tempo e de acidentes tectónicos (ex. falhas) (Figura 2.7). 
A cimentação constitui outro processo importante através do qual os sedimentos se transformam em 
rochas sedimentares. O material de cimentação pode ser transportado pela percolação de água 
através dos poros existentes entre as partículas dos sedimentos. Com o tempo, o cimento vai 
precipitando sobre os grãos preenchendo os vazios e criando ligações físicas entre as partículas. 
Calcite, sílica e óxido de ferro são alguns dos cimentos mais comuns. A identificação do tipo de 
cimento é relativamente fácil de fazer: a calcite reage com o ácido clorídrico, a sílica é o cimento mais 
duro e o óxido de ferro confere uma cor alaranjada ou vermelha à rocha. 
 
 
Figura 2.6 − Maciço de rochas sedimentares (Baleal, Peniche). 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.12 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
 
 
Figura 2.7 − Maciço sedimentar com estratificação entrecruzada (La Corniche, Beirute). 
 
2.5.2 Classificação das rochas sedimentares 
Os materiais que se acumulam como sedimentos têm duas origens principais. Os sedimentos podem 
ser acumulações de materiais resultantes dos processos erosivos e transportados na forma de 
partículas. As rochas sedimentares são neste caso chamadas de detríticas. O segundo grande grupo 
de origem dos sedimentos corresponde aos materiais produzidos por precipitação química, de origem 
inorgânica ou orgânica. São as chamadas rochas sedimentares químicas. 
2.5.2.1 Rochas sedimentares detríticas 
Embora exista uma grande variedade de minerais e fragmentos de rochas na composição das rochas 
detríticas os principais componentes são minerais de argila e quartzo. Os minerais de argila são o 
produto mais abundante resultante da alteração dos minerais do grupo dos silicatos, especialmente os 
feldspatos. Por outro lado o quartzo deve a sua grande abundância ao facto de ser muito resistente, 
tanto do ponto de vista mecânico como químico. 
O tamanho das partículas é a característica principal que permite distinguir os vários tipos de rochas 
sedimentares detríticas (Figura 2.8 e Tabela 2.4). 
O tamanho das partículas de uma rocha detrítica pode ser usualmente correlacionado com a energia 
do meio de transporte dos sedimentos. As correntes de água e vento distribuem as partículas por 
tamanhos: quanto maior for a força da corrente maior será o tamanho das partículas. Os cascalhos 
são transportados por correntes de rios, ondas, deslizamentos de terrenos e glaciares. Uma menor 
energia é necessária para transportar asareias, nomeadamente correntes de água com menor 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.13 
velocidade e ventos (formação de dunas). Os siltes e areias depositam-se de modo lento e as 
acumulações destes materiais estão normalmente associadas com águas paradas de lagos, lagoas, 
pântanos e ambientes marinhos profundos. 
 
 
(a) 
 
(b) 
 
(c) 
 
(d) 
Figura 2.8 − Rochas sedimentares detríticas comuns: (a) Conglomerado − Pudim; (b) Conglomerado − Brecha; 
(c). Arenito; (d). Xisto argiloso. 
 
Tabela 2.4: Classificação do tamanho das partículas das rochas detríticas. 
Nome do Sedimento Diâmetro (mm) Rocha Detrítica 
Cascalho > 2 mm Conglomerado: Pudim e Brecha 
Areia 2 – 0,06 mm Arenito 
Silte 0,06 – 0,002 mm Siltito 
Argila < 0,002 mm Argilito 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.14 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
2.5.2.2 Rochas sedimentares químicas 
Em contraste com as rochas detríticas, formadas a partir de grãos sólidos resultantes da erosão e 
alteração de rochas, os sedimentos de origem química resultam de materiais que são transportados 
em solução até lagos e mares. Estes materiais não permanecem em solução na água indefinidamente 
e acabam por sofrer uma precipitação depositando-se em sedimentos. Esta precipitação pode ter uma 
origem inorgânica mas também pode ser o resultado de processos orgânicos. Um exemplo de um 
depósito resultante de uma acção inorgânica é o sal após a evaporação da água marinha originando 
posteriormente o sal-gema (por exemplo). A acumulação de conchas, por vezes microscópicas, de 
animais é um exemplo de origem orgânica de sedimentos. 
O calcário é a rocha sedimentar química mais comum. É composta essencialmente pelo mineral 
calcite e pode ser formada por processos tanto inorgânicos como orgânicos, sendo estes últimos os 
mais comuns. A origem orgânica da maior parte dos calcários pode não ser tão evidente porque a 
maior parte das conchas sofre processos consideráveis de transformação antes de se constituírem 
em rochas. 
2.6 Rochas metamórficas 
Grandes áreas de rochas metamórficas estão expostas em todos os continentes em regiões 
relativamente planas conhecidas por escudos. Outras formações de rochas metamórficas constituem 
uma parte importante de muitas cadeias de montanhas. Mesmo o interior estável continental, 
geralmente coberto por rochas sedimentares, tem como base rochas metamórficas. Em todas estas 
formações as rochas metamórficas apresentam-se geralmente muito deformadas e com penetração 
de grandes massas ígneas (exemplo dos batólitos, principal formação dos granitos). De facto, partes 
significativas da crusta terrestre são compostas por rochas metamórficas associadas com rochas 
ígneas. 
O metamorfismo (mudança de forma) constitui a transformação de uma rocha preexistente, que pode 
ser ígnea, sedimentar ou mesmo metamórfica (Figura 2.2). Os agentes de transformação ou de 
metamorfismo incluem o calor, pressão e fluidos quimicamente activos, que produzem modificações 
de textura e composição mineral. O metamorfismo pode ocorrer com um grau de baixa intensidade 
fazendo com que por vezes seja difícil distinguir a rocha original da final. Noutros casos a 
transformação é tão intensa que não é possível identificar a rocha de origem. No metamorfismo de 
grau elevado, características estruturais tais como planos de estratificação, fósseis e espaços vazios 
vesiculares, que poderiam existir na rocha original são completamente destruídas. 
Quando as rochas são submetidas a acções intensas de calor e pressão direccional comportam-se de 
modo plástico donde resultam dobras por vezes de aspecto intrincado (Figura 2.9). É importante 
referir que durante os processos de metamorfismo de grau elevado a rocha mantém-se sempre no 
estado sólido porque uma vez atingida a fusão desta entra-se num processo de natureza ígnea. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.15 
 
Figura 2.9 − Maciço de rochas metamórficas deformadas (ISRM). 
 
O processo de metamorfismo inicia-se quando uma rocha é submetida a condições diferentes 
daquelas em que se formou originalmente. A rocha começa então a sofrer transformações até atingir 
um estado de equilíbrio com o novo ambiente. Estas modificações ocorrem a profundidades a partir 
de alguns quilómetros até próximo da fronteira entre a crusta e o manto. A formação de rochas 
metamórficas ocorre em zonas completamente inacessíveis ao contrário de muitas rochas 
sedimentares e algumas ígneas, donde resulta o seu estudo ser mais difícil. 
O metamorfismo pode ser de três tipos: o metamorfismo regional ocorre na formação de cadeias de 
montanhas quando grandes quantidades de rochas são submetidas a tensões de elevada intensidade 
e altas temperaturas associadas com os grandes níveis de deformação; o metamorfismo de contacto 
sucede quando a rocha fica perto ou em contacto com uma massa de magma, onde as altas 
temperaturas são a causa primária das transformações das rochas encaixantes; finalmente o 
metamorfismo dinâmico ou cataclástico ocorre quando a rocha é submetida pressões muito elevadas 
e bruscas como por exemplo em zonas de falhas. 
2.6.1 Agentes de Metamorfismo 
O agente de metamorfismo mais importante é, talvez, o calor. As rochas que se formam perto da 
superfície são submetidas a calor intenso quando uma massa de rocha derretida as atravessa num 
movimento ascendente. Também pode ocorrer a situação de determinadas rochas formadas num 
ambiente superficial sejam obrigadas a localizar-se posteriormente a profundidades muito maiores 
onde as temperaturas são substancialmente superiores. Alguns minerais, tais como os argilosos, 
tornam-se instáveis quando estão enterrados a temperaturas de alguns quilómetros começando a 
recristalizar-se dando origem a novos minerais. Os minerais componentes das rochas ígneas são 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.16 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
estáveis a temperaturas e pressões relativamente altas sendo, por isso, necessárias profundidades 
superiores a 20 km ou mais para que o metamorfismo possa ocorrer. 
A pressão, tal como a temperatura, também aumenta com a profundidade. Todas as rochas 
enterradas são submetidas à acção do peso das camadas superiores. As formações rochosas 
também são submetidas a pressões resultantes dos processos de formação das cadeias 
montanhosas. Neste caso a pressão é direccional fazendo com que a estrutura da rocha adquira 
formas características visíveis, como por exemplo nos planos de xistosidade dos gnaisses e das 
ardósias. 
A água contendo iões em solução é o fluido quimicamente activo mais comum que tem influência no 
metamorfismo. As rochas contêm geralmente água nos espaços porosos e esta funciona como 
catalisador na migração dos iões. Em certas circunstâncias os minerais podem recristalizar em 
configurações mais estáveis e, noutros casos, a troca de iões entre minerais através da água pode 
resultar na formação de minerais completamente novos. 
2.6.2 Modificação de textura e composição mineralóg ica 
O grau de metamorfismo é reflectido na composição mineralógica da rocha e na sua textura (Tabela 
2.5). Quando as rochas são submetidas a metamorfismo de baixo grau tornam-se mais compactas, 
logo mais densas. 
Tabela 2.5: Descrição de algumas rochas metamórficas comuns. 
Ardósia 
Rocha de grão muito fino composta por grãos microscópicos de micas; 
resultante do metamorfismo de grau baixo do argilito e xisto argiloso. 
Xisto 
Rocha metamórfica mais comum composta em grande parte por 
partículas visíveis; pode resultar também do metamorfismo do argilito e 
xisto argiloso mas com grau mais intenso. 
Textura 
foliada 
Gneisse 
Na maior parte dos casos com a composição do granito; a característica 
principal é o aspecto de bandas muito dobradas de cores alternadas 
escuras e claras. 
Mármore 
Resultado do metamorfismo do calcário; apresenta grandes cristais de 
calcite imbricados entre si; as coloraçõesque apresenta para além do 
branco resultam da presença de impurezas. Textura 
não foliada 
Quartzito 
Rocha metamórfica comum formada a partir do arenito quartzoso; o 
aspecto pode ser semelhante ao mármore mas apresenta uma dureza 
muito maior. 
 
Debaixo das pressões de metamorfismo, alguns grãos de minerais são reorientados e realinhados 
perpendicularmente à direcção das tensões actuantes (Figura 2.10). No entanto, nem todas as rochas 
metamórficas que sofreram a acção de pressões orientadas têm uma estrutura foliada. Nestas rochas 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.17 
a pressão tem uma acção muito limitada como agente de metamorfismo. Por exemplo, quando um 
calcário de grão fino sofre um metamorfismo, os pequenos cristais de calcite combinam-se para 
formar cristais imbricados relativamente grandes. A rocha resultante tem uma aparência similar a uma 
rocha ígnea de grão grosso. Este equivalente metamórfico do calcário é chamado mármore. 
Em resumo, os processos metamórficos provocam muitas modificações nas rochas, incluindo 
aumento da densidade, crescimento de cristais grandes, reorientação dos grãos minerais podendo 
resultar numa aparência de bandas conhecida como foliação ou xistosidade. 
A foliação é uma propriedade que as rochas apresentam que se manifesta pela facilidade de se 
fracturarem segundo planos mais ou menos paralelos. Esta propriedade resulta, em muitos casos, de 
um alinhamento de minerais que possuem uma clivagem predominante segundo uma dada direcção. 
Xistosidade é um tipo de foliação. Neste caso esta é originada pela presença de grande quantidade de 
micas que estão orientadas na rocha. 
Lineação é uma propriedade das rochas apresentarem linhas ou traços que resultam do alinhamento 
de minerais prismáticos (em muitos casos). 
 
 
Antes Depois 
 
Figura 2.10 − Origem da estrutura foliada do gneisse. 
 
 
Tensão 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.1 
 
3. PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
 
 
3.1 Introdução 
Algumas propriedades das rochas têm uma importância particular no planeamento, execução e custo 
dos projectos de engenharia civil nos quais estão envolvidas modificações do estado in situ (tensão e 
deformação) de maciços rochosos. O conhecimento destas propriedades índice, que podem ser 
avaliadas a partir de testes em laboratório ou no campo, possibilita a classificação das rochas e dos 
maciços rochosos de acordo com vários critérios técnicos. A classificação dos maciços rochosos 
depende naturalmente do estado da matriz rochosa (rocha intacta) e das superfícies de 
descontinuidades que intersectam o maciço. Num documento diferente serão abordados os 
parâmetros em que se baseiam as diferentes classificações dos maciços rochosos. 
Para as rochas não há ainda sistemas de classificação geomecânica aceites pela generalidade da 
comunidade técnica. Contudo, os critérios mais correntes de classificação do "material rocha" 
baseiam-se, na sua maioria, nos parâmetros módulo de elasticidade (E), resistência à compressão 
simples (σc) e velocidade de propagação das ondas ultrassónicas (Vp e Vs), por serem, por um lado, 
valores que facilmente podem ser obtidos através de ensaios e, por outro, por caracterizarem de 
modo significativo o comportamento mecânico da rocha. Os ensaios para obtenção destes 
parâmetros são frequentemente realizados sobre amostras cilíndricas colhidas nas sondagens 
executadas durante a fase de prospecção geotécnica (Figura 3.1). É usual utilizarem-se provetes com 
uma relação l/d (l – altura; d – diâmetro) compreendida entre 2,5 e 3, e diâmetro mínimo com cerca de 
54 mm, obtido com um amostrador duplo da série NX. 
3.2 Propriedades de identificação 
A rocha intacta é constituída por uma assemblagem mais ou menos compacta de grãos cristalinos e, 
nalguns casos, matéria amorfa. O termo matriz rochosa poderá ser mais correcto uma vez que poderá 
existir já algum grau de alteração e fracturação nesse aglomerado de grãos. A 
Figura 3.2 apresenta alguns exemplos de matrizes rochosas com texturas diferentes características 
dos tipos de rochas referidos. As rochas são assim sólidos policristalinos, descontínuos e que podem 
exibir uma certa anisotropia derivada de uma orientação preferencial na sua estrutura. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.2 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
 
Figura 3.1 − Caixa de sondagem com indicação das profundidades e ensaios a realizar. 
 
 
rocha ígnea 
(granito) 
Aglomerado compacto de grãos com 
volume de vazios reduzido 
rocha sedimentar 
(conglomerado) 
Grãos arredondados e maior 
volume de vazios 
rocha metamórfica 
(micaxisto) 
Grãos orientados numa direcção 
preferencial 
 
Figura 3.2 − Exemplos de estruturas de rochas. 
 
As rochas são então constituídas por grãos minerais sólidos interligados e por descontinuidades ou 
vazios existentes entre esses grãos. As propriedades da matriz rochosa dependem, assim, das 
características destes grãos (mineralogia), sendo muito influenciadas pelo tamanho e arranjo espacial 
dos grãos minerais (estrutura ou textura da rocha) e também pela forma, quantidade e distribuição 
das descontinuidades ou vazios. A determinação da composição mineralógica das rochas conduz, 
juntamente com a sua textura, tamanho dos grãos, cor, e outras propriedades, à sua classificação 
geológica (Tabela 3.1). 
Referem-se em seguida algumas propriedades físicas mais importantes na identificação das rochas. 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.3 
 
Tabela 3.1 − Principais grupos de rochas. 
Família dos Granitos Granito, sienito, 
riolito, traquito, … 
Família dos Dioritos Diorito, andesito, … Rochas ígneas 
Famílias dos Basaltos e Gabros Gabro, dolerito, 
diabase, basalto, … 
R. metamórficas massivas Gneisse
1, corneanas, 
quartzitos, mármores, … Rochas metamórficas 
R. metamórficas xistosas Xistos, micaxistos, ardósias, xistos mosqueados, … 
R. sedimentares carbonatadas Calcários, cré, dolomias, travertinos, … 
R. sedimentares siliciosas Grés, arenitos, 
conglomerados, … 
Rochas sedimentares 
R. sedimentares 
carbonatadas-siliciosas Margas, grauvaques, … 
Nota1: o gneisse tem foliação mas não tem xistosidade. 
 
3.2.1 Porosidade 
As descontinuidades representam os defeitos ou vazios existentes no meio contínuo formado pelos 
minerais constituintes da matriz rochosa. A presença e o desenvolvimento destes vazios estão 
estreitamente relacionados com a deformação e a rotura das rochas. A quantidade de vazios é 
avaliada pela porosidade (n) que é a razão entre o volume de vazios de uma amostra de rocha e o seu 
volume total. 
( )100×=
V
V
n v 
A porosidade é normalmente expressa em percentagem considerando-se para as rochas 10% como 
um valor médio, 5% um valor baixo e 15% um valor alto. Nos solos, onde os grãos minerais se podem 
separar mais facilmente (pelo menos por agitação na água), a porosidade assume valores 
substancialmente maiores (Tabela 3.2). Os vazios são constituídos pelos poros e fissuras da rocha e 
não estão necessariamente todos interligados. A porosidade total (n) resulta assim da porosidade 
correspondente aos poros (np) e da porosidade das fissuras (nf). 
Por esta razão, são por vezes definidos dois tipos de porosidade para as rochas: a total e a efectiva, 
esta última correspondente ao volume de vazios acessível à passagem de fluidos, normalmente a 
água. A uma escala maior, para os maciços rochosos, podemos ainda distinguir a porosidade primária 
correspondente ao volume dos poros entre os fragmentos das rochas clásticas e a porosidade 
secundária produzida pela fracturação e alteração posteriores da rocha. A primeira é característica de 
toda a massa rochosa e a segunda depende da história de alteração da rocha, podendo variar muito 
no mesmo maciço rochoso. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.4 PROPRIEDADES ÍNDICEE CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
Tabela 3.2 − Valores da porosidade de solos e rochas. 
Tipo de rocha ou solo Porosidade máxima (%) 
Solo > 50 
Areia e seixo 20 – 47 
Argila > 49 
Areia cimentada 5 – 25 
Arenito 10 – 15 
Calcário e mármore 5 
Calcário oolítico 10 
Cré até 50 
Rochas ígneas < 1,5 
Rochas metamórficas geralmente muito baixa 
3.2.2 Peso volúmico 
Peso volúmico ou peso específico (γ) é o peso da unidade de volume da rocha. Atendendo à 
variabilidade da quantidade de água presente na rocha considera-se o peso volúmico seco (γd) da 
rocha como um parâmetro mais representativo. 
V
W=γ 
V
Ws
d =γ 
W – Peso total da amostra de rocha 
Ws – Peso total da amostra de rocha seca na estufa 
V – Volume total da amostra de rocha 
 
Notar na Tabela 3.3 a maior densidade característica das rochas ígneas e metamórficas em 
comparação com as rochas sedimentares. 
Tabela 3.3 − Valores do peso volúmico seco de algumas rochas. 
Rocha γ d (kN/m3) 
Granito 26,0 
Diorito 27,9 
Basalto 27,1 
Sal-gema 20,6 
Gesso 22,5 
Calcário denso 20,9 
Argilito 22,1 
Xisto argiloso 25.7 
Mármore 27,0 
Micaxisto 27,6 
 
A quantidade de água na rocha pode ser quantificada pelo teor em água (w) que é a razão entre o 
peso da água presente numa determinada amostra e o seu peso seco. O peso volúmico da rocha é, 
por esse motivo, muito variável. 
( )100×=
s
w
W
W
w 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.5 
3.2.3 Permeabilidade 
A facilidade de escoamento da água através de um meio contínuo é avaliada através do coeficiente 
de permeabilidade (k). A permeabilidade das rochas, em comparação com a dos solos, é geralmente 
muito baixa (Tabela 3.4). O seu valor cresce sensivelmente com a fissuração e o grau de alteração. O 
nível de anisotropia2 da permeabilidade depende da orientação preferencial das fissuras. 
O estado de tensão na rocha influencia consideravelmente a sua permeabilidade. O aumento das 
tensões de compressão provoca o fecho das fissuras e a diminuição da permeabilidade, mas, a partir 
de um certo limite, o aumento das tensões pode iniciar o aparecimento de novas fracturas provocando 
o aumento da permeabilidade. A variação da permeabilidade da rocha pode também variar com a 
pressão da água que circula nos seus vazios e descontinuidades: o aumento da pressão da água 
tende a abrir as fissuras aumentando a permeabilidade. 
A caracterização da permeabilidade da rocha (e dos maciços rochosos) voltará a ser abordada no 
contexto das classificações de maciços rochosos. 
Tabela 3.4 − Permeabilidades de solos e rochas. 
Rocha n k (m / seg.) 
Areia uniforme 29 - 50 5,0 x 10-5 – 2,0 x 10-3 
Areia e seixo 20 – 47 1,0 x 10-5 – 1,0 x 10-3 
Areia siltosa 23 – 47 1,0 x 10-5 – 5,0 x 10-5 
Argilas > 49 1,0 x 10-10 – 1,0 x 10-7 
Granodiorito 0,004-0,005 9,8 x 10-11 
Granito 0,008 1,96 x 10-10 
Basalto 0,007 2,94 x 10-10 
Calcário 1 0,004 9,8 x 10-11 
Calcário 2 0,03 9,8 x 10-10 
Calcário 3 0,39 7,65 x 10-6 
 
Nota2: Anisotropia − Condição de variabilidade de propriedades físicas e mecânicas de um corpo rochoso ou 
mineral segundo direcções diferentes, como, por exemplo, a resistência à compressão simples ou a variação da 
velocidade de propagação de ondas sísmicas em massas rochosas estratificadas segundo diferentes direcções. 
3.2.4 Durabilidade 
A durabilidade é a resistência da rocha aos processos de alteração e fragmentação sendo também 
conhecida por alterabilidade. O contacto da rocha com a água e o ar, muitas vezes através de obras 
de engenharia civil como escavações e terraplenos, pode ocasionar a degradação das suas 
características mecânicas. 
O ensaio “slake durability test” (Figura 3.3), consiste em submeter material rochoso previamente 
fragmentado a ciclos normalizados de secagem, humidificação e acção mecânica. Os fragmentos são 
colocados dentro de redes metálicas cilíndricas com determinada abertura parcialmente imersas na 
água que rodam em torno de um eixo horizontal. O choque dos fragmentos de rocha entre si e o 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.6 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
contacto com a água favorecem a sua desagregação e alteração. A secagem dos fragmentos é 
realizada em estufas após o que pode seguir-se outra humidificação e acção mecânica. 
O índice de durabilidade (ID) corresponde à percentagem de rocha seca que fica retida nos tambores 
de rede metálica após 1 ou 2 ciclos completos (ID1 ou ID2). 
( )
amostra da inicial Peso
ciclos doisou um de depois seco Peso
% =DI 
 
Figura 3.3 − Ensaio “slake durability test”. 
3.2.5 Velocidades de ondas sísmicas 
As propriedades elásticas das rochas são determinadas por um lado pela elasticidade dos minerais 
que as compõem e por outro lado pela importância e pela morfologia das descontinuidades, 
nomeadamente fissuras e fracturas. Em particular, as velocidades de propagação das ondas sísmicas 
longitudinais, Vl ou Vp (ondas de compressão), e das ondas transversais Vs variam significativamente 
com a presença de descontinuidades. 
A realização de ensaios, não destrutivos, para determinação destas velocidades em provetes, que vão 
ser submetidos posteriormente a ensaios de compressão uniaxial, é muito frequente existindo vários 
métodos que permitem a determinação dos valores quer da velocidade de propagação das ondas 
longitudinais (Vp), quer das ondas transversais (Vs). 
Conhecidos estes valores, torna-se possível determinar as características elásticas dinâmicas através 
das seguintes expressões: 
Módulo de elasticidade longitudinal 
)(
)43(
22
22
2
sp
sp
sd VV
VV
VE
−
−
= ρ 
Módulo de elasticidade transversal 
)1(2
2
d
d
sd
E
VG
υ
ρ
+
== 
Coeficiente de Poisson 
)(2
2
22
22
sp
sp
d VV
VV
−
−
=υ 
( ρ representa a massa específica ) 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.7 
Teoricamente, as velocidades das ondas que atravessam o provete de rocha dependem 
exclusivamente das suas características elásticas e da sua massa específica. Na prática a rede de 
fissuras do provete vai fazer diminuir o valor das velocidades. 
A velocidade de propagação das ondas pode então ser utilizada para detectar a presença de 
descontinuidades nas rochas e mesmo quantifica-las através da razão entre o valor medido de Vp na 
rocha estudada e o valor de Vp
* máximo para a rocha com porosidade nula (Tabela 3.5). Este valor 
não é o mesmo para todas as rochas e depende essencialmente da velocidade de propagação das 
ondas nos diferentes minerais presentes na rocha (Tabela 3.6) e da percentagem presente de cada 
um dos minerais constituintes da rocha. 
Tabela 3.5 − Velocidades padrões de rochas Vp* (n = 0%). 
ROCHA Vp* (m/s) ROCHA Vp* (m/s) 
Gabro 7000 Dolomite 6500 – 7000 
Basalto 6500 – 7000 Arenito e quartzito 6000 
Calcário 6000 - 6500 Rochas graníticas 5500 - 6000 
 
A velocidade padrão das rochas é determinada pela relação 
iP
i
i
P V
C
V ,
*
1
∑= onde Ci é a percentagem 
em volume do constituinte mineral i da rocha e Vp,i a velocidade das ondas longitudinais no mineral i. 
Tabela 3.6 − Velocidades longitudinais de minerais Vp. 
MINERAL Vp (m/s) MINERAL Vp (m/s) 
Quartzo 6050 Calcite 6600 
Olivina 8400 Dolomite 7500 
Augite 7200 Magnetite 7400 
Anfíbola 7200 Gesso 5200 
Moscovite 5800 Epídoto 7450 
Ortóclase 5800 Pirite 8000 
Plagioclase 6250 
 
A qualidade da rocha, em relação ao seu estado de alteração e fracturação, pode ser avaliada pelo 
índice de qualidade da rocha obtido pela relação %100* ×=
P
P
V
V
IQ (ver exemplos na Tabela 3.7). 
Tabela 3.7 − Exemplo de variação da velocidade das ondas sísmicas longitudinais em função da porosidade. 
Porosidade total n % Vp (m/s) - calcários Vp (m/s) – grés e quartzitos 
1 6500 5900 
5 6000 5200 
10 5200 4700 
20 4000 3200 
30 3000 - 
45 1850 - 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.8 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
Experiências conduzidas por Formaintraux (1976) permitiramconcluir que, para rochas não fissuradas 
o valor de IQ é afectado pelos poros da rocha (vazios naturais), variando de acordo com a expressão 
IQ =100−1,6×np , onde np representa a porosidade da rocha (relação entre o volume de vazios e o 
volume total da rocha), expressa em percentagem. 
A presença de uma pequena quantidade de fissuras conduz a uma diminuição do valor do índice de 
qualidade. Na Figura 3.4 apresenta-se o gráfico com a classificação proposta por Formaintraux, que 
permite avaliar a qualidade da rocha, em termos da fissuração, em função do índice de qualidade 
obtido da forma anteriormente descrita. 
Do mesmo modo que a fissuração em provetes de rocha afecta os valores das velocidade de 
propagação das ondas, também a fracturação ou as descontinuidades nos terrenos, principalmente se 
estas estiverem abertas, irão afectar as velocidades de propagação que se obtêm em ensaios 
realizados in situ. 
 
Figura 3.4 − Classificação da qualidade das rochas em função do seu estado de fissuração 
(a recta que passa no ponto com n = 0% e IQ = 100% correspone à equação IQ =100−1,6×np). 
 
3.3 Propriedades de resistência e deformabilidade 
3.3.1 Ensaio de compressão simples ou uniaxial 
Pese embora o facto de as rochas que constituem os maciços se encontrarem em geral submetidas a 
estados de tensão triaxiais, tem interesse o estudo do comportamento das rochas quando submetidas 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.9 
a compressão simples pois, tal estudo, permite pôr em evidência fenómenos com interesse 
fundamental na mecânica dos maciços rochosos. O caso prático mais importante em que os maciços 
rochosos se encontram submetidos a um estado de compressão simples é o dos pilares de minas. 
O ensaio de compressão simples é corrente na determinação das características mecânicas das 
rochas. A resistência à compressão simples ou uniaxial é determinada num provete de rocha de forma 
cilíndrica submetido a uma tensão normal σ nas bases igual à razão da força normal N pela área da 
base A (Figura 3.5). Os provetes podem ter outras formas (cúbica ou prismática) mas normalmente 
são retirados de tarolos recolhidos em sondagens. A preparação da amostra deve ter um cuidado 
especial na rectificação da superfície das bases que irão sofrer compressão para garantir uma forma 
cilíndrica perfeita. 
 
 
 
 
Figura 3.5 − Ensaio de compressão uniaxial. 
 
O comportamento da rocha é normalmente não reversível, o que significa que a deformação sofrida 
pela amostra nunca poderá ser recuperada na totalidade se houver uma descarga (Figura 3.6). Isso 
deve-se ao facto de as fissuras iniciais presentes em qualquer rocha fecharem no início da 
compressão levando a uma diminuição da compressibilidade da amostra (E0<Ec). Segue-se uma fase 
de comportamento aproximadamente elástico. A relação entre a tensão vertical e a respectiva 
deformação é normalmente do tipo representado na Figura 3.6. 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.10 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
Figura 3.6 − Ensaio de compressão – Curva de compressibilidade típica. 
 
As diferenças de resposta mecânica entre uma rocha dura e uma rocha branda (Figura 3.7) mostram 
que a pequena deformabilidade do primeiro tipo está associada a uma rotura súbita com uma 
resistência residual praticamente nula. As rochas brandas são as que exibem maior deformabilidade, 
sobretudo no início do carregamento. 
 
 
 
Figura 3.7 − Comparação das curvas de tensão-deformação de uma rocha dura e de uma rocha branda. 
 
A Figura 3.8 sintetiza o que se pode considerar o comportamento típico das rochas submetidas à 
compressão simples. Apresentam-se os diagramas das extensões longitudinais (ε1 = εl = ∆h/h) e das 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.11 
extensões transversais (ε3 = εt = ∆D/D) em função da tensão aplicada. Na mesma figura está também 
indicada a variação relativa de volume (∆V/V = ε1 – 2ε3 = (1-2ν) ε1). 
 
 
Figura 3.8 − Principais fases do comportamento de uma rocha durante um ensaio de compressão. 
 
Analisando com mais detalhe as principais fases do comportamento de uma rocha 
durante um ensaio de compressão, podemos identificar cinco valores característicos da tensão 
vertical (σ1 = σv) que limitam diferentes tipos de comportamento da amostra: 
• σ1S tensão de fecho das fissuras 
• σ1F tensão de início de fissuração 
• σ1L tensão limite de fissuração 
• σ1M tensão de resistência máxima (σc) 
• σ1R tensão de resistência residual 
σ 1 tensão principal máxima (σ v) 
Deformações: ε1 = εl ; ε3 = εt 
∆V/V = ε1 – 2ε3 = (1-2ν) ε1 
É muito frequente o diagrama de compressão das rochas (σ1, ε1), mesmo de rochas muito 
compactas, apresentar um trecho inicial curvo (0 < σ1 < σ1S) devido ao fecho progressivo das fissuras 
da rocha, resultando daí que, o módulo de elasticidade crescerá, traduzindo o aumento de 
compacidade da rocha. No trecho em consideração a curva de variação da extensão transversal (ε3 = 
εt) com a tensão apresenta um curvatura muito ligeira e o coeficiente de Poisson sofre um certo 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.12 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
incremento, como seria de esperar, uma vez que ocorre o fecho de fissuras. A evolução da extensão 
volumétrica (∆V/V), que corresponde a uma diminuição de volume, é mais acentuada na origem. 
A seguir ao trecho inicial curvo do diagrama (σ1, ε1) ocorre muitas vezes um trecho rectilíneo (σ1S < σ1 
< σ1F) ao qual corresponde um módulo de elasticidade constante. A extensão transversal (ε3 = εt) 
também apresenta em geral andamento rectilíneo, donde resulta ser constante o coeficiente de 
Poisson. 
No trecho seguinte o diagrama (σ1, ε1) continua com o mesmo andamento rectilíneo, e portanto o 
mesmo módulo de elasticidade, mas as deformações transversais processam-se a um ritmo 
crescente, devido à microfracturação, isto é, a fracturas de grãos ou grupos de grãos da peça em 
ensaio, cujo número aumenta progressivamente. Neste trecho o coeficiente de Poisson sofre pois 
crescimento e o ritmo de redução de volume da peça comprimida atenua-se progressivamente, em 
virtude de ser cada vez mais relevante o aumento do volume devido às microfracturas, até que no 
termo deste trecho o volume se torna estacionário. A esta microfracturação corresponde o aumento 
marcado da permeabilidade. 
No trecho que se segue acentua-se o número e o volume das zonas fracturadas, crescendo 
rapidamente as deformações longitudinais e transversais, assim como o volume da peça, apesar de 
comprimida. Este comportamento é consequência da progressiva ocorrência de escorregamentos em 
microfracturas oblíquas. O ponto de transição entre este trecho e o anterior é designado por ponto de 
fluência. 
A partir do ponto em que ν=0,5 o volume da peça passa mesmo a ser superior ao seu volume inicial, 
apesar de a peça continuar sob compressão. Este fenómeno do aumento de volume na vizinhança da 
rotura, conhecido por dilatância, desempenha um papel relevante na rotura de maciços rochosos, 
dado que estes se encontram em regra submetidos a equilíbrios tridimensionais ou bidimensionais 
que contrariam aquele aumento de volume, acabando a rotura por dar-se para valores mais elevados 
da tensão tangencial do que os obtidos no ensaio de compressão uniaxial. 
O trecho termina quando é atingido o valor máximo da tensão σ1, o que se dá ao ocorrerem fracturas 
com dimensões da ordem de grandeza das dimensões da peça. Ao valor máximo atingido pela tensão 
é dada a designação da resistência à compressão, que se representa por σc. 
Finalmente atinge-se o último trecho no qual a tensão σ1 decresce apesar da máquina de ensaio 
continuar impondo o encurtamento da peça. Este trecho do comportamento das rochas terá bastante 
interesse em certas circunstâncias, como no caso de obras subterrâneas em que seja aceitável que 
haja zonas do maciço rochosonas quais se ultrapassou a tensão máxima, isto é, trabalhando com o 
maciço já francamente fracturado. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.13 
Quanto à caracterização da deformabilidade da rocha o parâmetro mais importante é o módulo de 
elasticidade E = dσ/dε (declive da tangente à curva σ-ε). Dependendo da natureza dos problemas a 
deformabilidade é avaliada pelo módulo de elasticidade inicial (E0), pelo móculo de elasticidade 
tangente (Et) ou pelo módulo de elasticidade médio ou secante (Emédio). 
 
Exemplo 1 
Os resultados de um ensaio de compressão unixial realizado sobre um provete cilíndrico de granito estão 
descritos na tabela e representados pela curva ao lado. A altura e o diâmetro iniciais do provete eram de 100 
mm (h0) e 83 mm (D0), respectivamente. A amostra encontrava-se seca antes da realização do ensaio, tendo 
sido determinado o peso volúmico seco de 26,0 kN/m3 (γd). 
O valor da resistência à compressão uniaxial σc corresponde ao valor máximo atingido pela tensão normal σ1 (σc 
= σ1M = 75,8 MPa). O módulo de elasticidade inicial corresponde ao declive da tangente à curva σ-ε na origem 
E0 ≈ (3,1-0)/(0,2-0)×10
3 = 2,9 GPa. O módulo de elasticidade tangente para 0,1% corresponde ao declive da 
tangente à curva σ-ε no ponto em que ε = 0,1% = 1×10-3 , ou seja, E0,1% ≈ (50,2-37,7)/(1,1-0,9)×103 = 62,5 GPa. 
O módulo de elasticidade médio corresponde ao declive da secante entre a origem e o ponto de rotura Emédio ≈ 
(75,8-0)/(1,7-0)×103 = 44,5 GPa. 
 
 
ε σ 
10-3 MPa 
0,0 0,0 
0,2 3,1 
0,4 12,6 
0,6 25,1 
0,7 31,4 
0,9 37,7 
1,0 43,9 
1,1 50,2 
1,2 56,5 
1,4 62,8 
1,4 65,9 
1,5 69,0 
1,6 72,2 
1,7 75,3 
1,7 75,8 
1,8 75,2 
1,9 71,5 
2,0 64,2 
2,1 60,6 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
ε (10-3)
σ 
c 
 (
M
P
a)
 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.14 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
3.3.1.1 Ciclos de descarga e carga 
Se durante a compressão de um provete de rocha se diminuir a força aplicada antes de se atingir a 
rotura a curva de tensão-deformação observada evolui da forma representada na Figura 3.9 a partir 
do ponto P. A diminuição da tensão normal é acompanhada por uma diminuição proporcional da 
deformação axial. Ao se atingir a descarga completa observa-se que a curva deixa de ser rectilínea e 
que permanece uma deformação residual εP. O ramo de carga (ou recarga) seguinte já não apresenta 
uma curvatura inicial acentuada e vai encontrar o diagrama original num ponto um pouco acima de P. 
As rochas muito resistentes só apresentam geralmente deformações permanentes quando o ponto P 
se encontra para além do trecho rectilíneo do diagrama. Por outro lado, as rochas de baixa 
resistência, em particular as rochas alteradas, podem exibir deformações permanentes ou residuais 
importantes desde o trecho inicial curvo. 
 
 
Figura 3.9 − Ciclos de descarga e carga em compressão uniaxial 
 
3.3.1.2 Efeitos do tempo nas deformações − fluência 
Os ensaios mecânicos de compressão (e outros) sobre provetes de rocha são normalmente 
conduzidos de forma relativamente rápida, ou seja, a taxa de variação das forças aplicadas (e, 
consequentemente, das tensões aplicadas) é constante sem existir a preocupação em considerar a 
variável tempo na evolução das deformações. 
No entanto, se aplicarmos a vários provetes iguais duma mesma rocha compressões σ’, σ’’, σ’’’, … 
sucessivamente maiores e mantivermos os provetes sob essas tensões observa-se, em regra, um 
acréscimo das deformações no tempo (Figura 3.10). Esta característica é designada por fluência, e 
constitui um comportamento observável em muitos materiais sólidos. Por exemplo, o sal-gema é uma 
rocha sedimentar com uma fluência extremamente grande ao contrário do calcário. Isto significa que, 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.15 
se dois provetes com as mesmas dimensões de cada uma destas rochas fossem submetidos a 
tensões de compressão iguais e constantes no tempo, ao fim de um determinado intervalo de tempo a 
amostra de sal-gema apresentaria deformações maiores do as do calcário. 
 
 
Figura 3.10 − Efeito da fluência em deformações de compressão uniaxial 
 
3.3.2 Ensaio de carga pontual (“Point load test”) 
A determinação da resistência à compressão simples da rocha recorrendo a ensaios de compressão 
uniaxial é uma tarefa que requer especiais e morosos cuidados na preparação das amostras e 
condução dos ensaios. Em certos casos, o número de ensaios requeridos para determinar as 
propriedades dum vasto leque de tipos de rocha referentes a um projecto pode assumir um valor 
extremamente elevado. Existem outros casos em que a resistência à compressão simples e o 
comportamento tensão-deformação não necessita de ser estudado em detalhe, bastando o 
conhecimento aproximado do valor da resistência. Nestas circunstâncias, haverá vantagem em 
recorrer a ensaios bastante mais simples e económicos que o ensaio de compressão uniaxial, desde 
que os resultados destes ensaios possam fornecer índices correlacionáveis com a resistência à 
compressão das rochas. 
Um método alternativo de aferir a resistência à compressão simples das rochas consiste na 
determinação do índice de resistência ou índice de carga pontual através do ensaio de carga pontual 
(“Point Load Test”) também conhecido por ensaio Franklin. O ensaio tem um procedimento sugerido 
pela ISRM (“International Society for Rock Mechanics”) e consiste em provocar a rotura de amostras 
de rochas, obtidas a partir de carotes de sondagens com diâmetros variando entre 25 e 100 mm, 
aplicando uma força pontual crescente. A amostra de rocha é comprimida entre duas ponteiras 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.16 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
cónicas de metal duro, que provocam a rotura por desenvolvimento de fissuras de tracção paralelas 
ao eixo da carga, sendo registado o valor da carga P que provoca a rotura (Figura 3.11). 
 
 
 
Figura 3.11 − Resistência sob carga pontual - Ensaio Franklin. 
 
Como padrão, o índice de carga pontual é definido para o ensaio realizado sobre provetes cilíndricos 
de rocha com diâmetro D igual a 50 mm, em que a aplicação da carga P é feita na direcção diametral, 
sendo calculado pela expressão seguinte. 
( ) 250 D
P
I s = 
Para ensaios idênticos realizados sobre provetes cilíndricos com outros diâmetros, a relação P/D2 
deverá ser multiplicada por um factor correctivo F a fim de se obter o índice de carga pontual 
normalizado. 
( )
45,0
250 50





== DF
D
P
FI s 
No ensaio de carga pontual podem ainda ser testados não só provetes cilíndricos comprimidos 
diametralmente, mas também axialmente, e ainda provetes com outras formas, regulares ou 
irregulares, desde que obedeçam aos critérios indicados na Figura 3.12. Para estes casos será 
necessário definir um diâmetro equivalente De correspondente a uma secção circular com área igual à 
da secção transversal do provete ensaiado sendo o índice de carga pontual normalizado calculado a 
partir desse valor. 
P 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.17 
 
Figura 3.12 − Relação de dimensões dos provetes a satisfazer nos ensaios de carga pontual. 
 
( )
45,0
250
2
50
4
4





==
===
e
e
s
ee
D
F
D
P
FI
DWDDDWA
π
π
 
 
Em rochas isotrópicas, em geral são necessários 10 ensaios válidos por cada tipo/qualidade de rocha 
que se pretende caracterizar, mas um número inferior poderá ser suficiente se a dispersão de 
resultados for pequena. São considerados válidos somente os resultados dos ensaios cuja superfície 
de rotura contenha os pontos de aplicação da carga (Figura 3.13). 
Com 10 ensaios, para calcular o valor representativo da resistência à carga pontual, é usual 
eliminarem-se os dois resultados mais elevados e os dois mais baixos, após o que se determina a 
média comos restantes 6 valores. 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.18 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
O resultado final obtido é usualmente correlacionado com o valor da resistência à compressão 
simples σc através duma relação linear proposta por Bieniawski. 
)50(sc Ia=σ 
Os valores mais frequentes de a estão compreendidos entre 20 e 25. 
 
 
Figura 3.13 − Fracturas válidas e não válidas nos ensaios de carga pontual. 
 
Exemplo 2 
Foram realizados 10 ensaios para determinação da carga pontual (P) dum granito com provetes cilíndricos de 
diâmetro igual a 83 mm. Os valores obtidos para a carga pontual (direcção diametral) foram: 17,4; 17,8; 17,3; 
17,8; 17,2; 17,9; 17,0; 17,8; 16.9; 18,0 (kN). 
O valor médio da carga pontual é obtido sem considerar os dois resultados mais elevados e os dois mais baixos: 
Pmédio = 17,55 kN. índice de carga pontual normalizado Is(50) é igual a (83/50)
0,45×17,55/0,0832 = 3200 kPa. 
Se a resistência à compressão uniaxial σc do mesmo granito for igual a 75,8 MPa (valor obtido com um ensaio 
de compressão simples) o factor de proporcionalidade entre Is(50) e σc será igual a 23,7. A determinação de σc 
em outras amostras do mesmo granito poderá agora ser realizada com o ensaio de carga pontual recorrendo à 
correlação linear com Is(50). 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.19 
Em rochas com anisotropia conferida pela xistosidade, foliação ou pela estratificação, a realização do 
ensaio de carga pontual deverá ter em atenção a orientação de tais descontinuidades estruturais. 
Nestes casos é usual a determinação dos índices de carga pontual quer na direcção da normal, quer 
na direcção paralela a esses planos, sendo então possível definir um índice de anisotropia, dado pela 
relação entre aqueles índices. 
( )
( )
( ) //50
50
50
s
s
a I
I
I ⊥= 
De salientar que no caso das rochas anisotrópicas, o parâmetro a que relaciona a resistência à 
compressão simples com o índice de carga pontual assume uma variabilidade maior que no caso das 
rochas com comportamento isotrópico, reforçando-se neste caso, quando o estudo o justifique, a 
necessidade de realizar alguns ensaios de compressão uniaxial que permitam estabelecer 
correlações mais fidedignas com os valores obtidos nos ensaios de carga pontual. 
3.3.3 Ensaio com o esclerómetro ou martelo de Schmi dt 
A resistência à compressão simples das rochas pode ainda ser correlacionada com a sua dureza. A 
dureza nas rochas é um conceito diferente daquele que é considerado nos minerais. Geralmente é 
associada com a chamada dureza de Schmidt (R) que é determinada através do ensaio com o 
martelo de Schmidt. Este valor é depois correlacionado com a resistência à compressão simples da 
rocha constituinte da superfície ensaiada de acordo com o valor do seu peso volúmico (Figura 3.14). 
 
Exemplo 3 
Sobre várias amostras cilíndricas de granito, devidamente imobilizadas, foram realizados diversos testes com o 
martelo de Schmidt (direcção vertical descendente) com os resultados seguintes: 35, 34, 39, 31, 33, 35.5, 38, 
32, 40 e 34 (valores de R − dureza de Schmidt). O granito tem um peso volúmico igual a 26,0 kN/m3. 
Para obter o valor médio de R consideram-se os cinco resultados mais elevados: Rmédio = 37,5. Em seguida 
determina-se no gráfico da Figura 3.14 o valor da resistência à compressão simples para o valor do respectivo 
peso volúmico. A leitura correcta da resistência (σc) na escala logarítmica decimal deverá dar o valor de 73 MPa. 
3.3.4 Classificação da resistência das rochas 
Finalmente, refira-se a possibilidade de ser possível, através de análises expeditas, realizadas com o 
recurso ao martelo de geólogo ou a uma faca, estimar os valores da resistência à compressão 
simples. Para tal, bastará recorrer à classificação proposta pela ISRM (Tabela 3.8), que em função do 
grau de qualidade da rocha, correlaciona a resistência à compressão simples (σc) e o índice de carga 
pontual (IS(50)) com o comportamento do material face àquelas análises expeditas. 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.20 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
Figura 3.14 − Estimativa da resistência à compressão a partir da dureza de Schmidt. 
 
Tabela 3.8 
GRAU DESIGNAÇÃO σσσσc 
(MPa) 
IS(50) 
(MPa) ANÁLISE EXPEDITA 
R6 Extremamente elevada >250 >10 
A rocha lasca depois de sucessivos golpes de 
martelo e ressoa quando batida 
R5 Muito elevada 100 – 250 4 – 10 Requer muitos golpes de martelo para partir 
espécimes intactos de rocha 
R4 Elevada 50 – 100 2 – 4 
Pedaços pequenos de rocha seguros com a 
mão são partidos com um único golpe de 
martelo 
R3 Mediana 25 – 50 1 – 2 
Um golpe firme com o pico do martelo de 
geólogo faz identações até 5 mm; com a faca 
consegue-se raspar a superfície 
R2 Baixa 5 – 25 (*) 
Com a faca é possível cortar o material, mas 
este é demasiado duro para lhe dar a forma de 
provete para ensaio triaxial 
R1 Muito baixa 1 – 5 (*) O material desagrega-se com golpe firme do pico de martelo de geólogo 
R0 Extremamente baixa 0,25 – 1 (*) Consegue-se marcar com a unha 
(*) – Não são consideradas minimamente fiáveis as correlações com a resistência à compressão simples. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.21 
3.4 Influência da anisotropia das rochas 
Uma isotropia perfeita é geralmente difícil de encontrar nas rochas. A disposição dos minerais 
constituintes, resultante da formação da rocha, a textura da rocha resultante de processos geológicos 
posteriores à génese da rocha, o estado de fissuração e a existência de planos de descontinuidade 
contribuem para a anisotropia das rochas, em relação à sua deformabilidade e à sua resistência 
mecânica. 
A anisotropia define-se como a condição de variabilidade de propriedades físicas e mecânicas de um 
corpo rochoso ou mineral segundo direcções diferentes, como, por exemplo, a variação do módulo de 
deformabilidade e da resistência à compressão simples nas rochas com xistosidade ou foliação, e a 
variação da velocidade de propagação de ondas sísmicas em massas rochosas estratificadas 
segundo direcções diferentes. 
3.4.1 Anisotropia de deformação 
O comportamento elástico de um meio contínuo anisotrópico depende em geral de 21 coeficientes 
independentes cuja determinação experimental é muito difícil de realizar de modo completo. Através 
de um ensaio de compressão isotrópica realizado sobre uma amostra cúbica de rocha instrumentada 
com extensómetros do modo esquematizado na Figura 3.15 é possível identificar o tipo de anisotropia 
da rocha (Figura 3.16). 
 
 
Figura 3.15 − Orientação do cubo e posição dos extensómetros 
para um ensaio de compressão isotrópica. 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.22 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
Figura 3.16 − Comportamento mecânico sob solicitação isotrópica. 
 
De acordo com o nível de deformações observadas nas três direcções ortogonais (ε i = ∆li/li) a rocha 
poderá ser classificada num dos seguintes casos: 
a) 321 εεε == rocha provavelmente isotrópica; 
b) 321 εεε =≠ rocha provavelmente isotrópica transversa; 
c) 321 εεε ≠≠ rocha provavelmente ortotrópica. 
 
No entanto, em muitos casos considera-se suficiente, para caracterizar a anisotropia de deformação 
de uma rocha, determinar os módulos de deformação máximo e mínimo numa amostra. Nas rochas 
com uma textura planar marcada (xistos, por exemplo) utiliza-se normalmente uma simetria axial para 
caracterizar o comportamento anisotrópico. 
Na 
Figura 3.17 apresentam-se resultados da determinação dos módulos de elasticidade e dos 
coeficientes de Poisson dum filádio com simetria ortótropa. Esta simetria é conferida pela xistosidade, 
representada na referida figura por traços contínuos, e por uma estrutura planar disposta 
paralelamente à xistosidade. Os valores do módulo de elasticidade, maiores quando a carga é 
aplicada paralela à xistosidade, e do coeficiente de Poisson,mais elevados e da mesma ordem de 
grandeza nas direcções em que é potenciada a abertura normal aos planos de xistosidade, 
evidenciam que esta é a principal responsável pela anisotropia manifestada pela rocha. Digno de 
registo, é de referir o facto de que neste tipo de rocha, bem como noutras em que a anisotropia 
conferida pela xistosidade ou pela estratificação é muito acentuada, ser comum o valor mínimo do 
módulo de elasticidade ocorrer para uma direcção intermédia entre a normal e a paralela àqueles 
descontinuidades estruturais. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.23 
 
Ez = 28 Gpa 
νzx = 0,14 
νzy = 0,18 
Ey = 100 Gpa 
νyx = 0,20 
νyz = 0,60 
Ex = 120 Gpa 
νxy = 0,24 
νxz = 0,56 
 
Figura 3.17 − Módulos de elasticidade e coeficientes de Poisson dum filádio 
com anisotropia conferida pela xistosidade. 
 
Na 
Figura 3.18 está representada a variação do módulo de elasticidade em três rochas xistosas, sendo 
E1 o módulo de elasticidade na direcção normal ao plano de xistosidade (a escala vertical de E é igual 
à horizontal). 
A maior deformabilidade (menor valor de E) das rochas na direcção perpendicular aos planos de 
xistosidade (E1) explica-se pela existência de bandas de material mais compressível entre os planos 
de xistosidade. Nesta direcção verifica-se também, como se verá adiante, a resistência mais elevada 
à compressão. 
Os maciços rochosos podem também exibir idêntico tipo de comportamento ditado pela anisotropia da 
própria rocha ou pela orientação preferencial de descontinuidades. Tal circunstância assume-se de 
elevada importância para alguns tipos de estruturas, como por exemplo para barragens de grande 
porte, em que o comportamento anisotrópico das fundações pode ser indesejável e obrigar a 
precauções especiais. Na Figura 3.19 apresentam-se os resultados obtidos no estudo da 
deformabilidade do maciço de fundação da barragem da Aguieira, constituído por um xisto 
grauvacóide com graus de alteração variáveis de ponto para ponto do maciço. Cada curva 
corresponde a um local onde foram realizados ensaios segundo duas direcções. Como se vê a 
anisotropia é acentuada, para todos os locais, e o andamento das curvas de variação do módulo de 
deformabilidade (equivalente ao módulo de elasticidade para um material não elástico) evidencia o 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.24 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
facto, também verificado nos ensaios de compressão uniaxial, de o menor valor se registar para uma 
direcção intermédia entre a normal e a paralela à xistosidade. 
 
 
 
Xisto n.º 1 
 
E 1 = 76300 MPa 
E 2 = 97600 MPa 
 
 
Xisto n.º 2 
 
E 1 = 42000 MPa 
E 2 = 78600 MPa 
 
 
Xisto n.º 3 
 
E 1 = 20400 MPa 
E 2 = 64800 MPa 
 
Figura 3.18 − Anisotropia da deformação de rochas xistosas. 
 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.25 
 
Figura 3.19 − Módulos de deformabilidade do maciço de fundação da barragem da Aguieira (xisto grauvacóide). 
 
3.4.2 Anisotropia de resistência 
Tal como em relação à deformabilidade, algumas rochas de certo tipo poderão exibir anisotropia em 
relação à resistência à compressão. No caso das rochas xistosas é frequente verificarem-se valores 
mais elevados da resistência à rotura quando a carga é aplicada perpendicularmente aos planos de 
xistosidade, registando-se o valor mínimo quando a carga é aplicada numa direcção oblíqua à 
xistosidade (Figura 3.20). 
Este aspecto é perfeitamente compreensível, se considerarmos os planos de xistosidade como 
superfícies de maior fraqueza da rocha, e compararmos o comportamento desta com o de um 
material isotrópico em que ocorre uma fractura não rugosa. 
A anisotropia de resistência para o comportamento frágil explica-se pela distribuição não aleatória das 
orientações das fissuras. Na Figura 3.21 está representada a variação da resistência à compressão 
de uma rocha com a inclinação dos planos de xistosidade em relação à vertical. Verifica-se que num 
determinado intervalo de variação desta inclinação a rotura da amostra se dá por corte ao longo de 
um destes planos de xistosidade (a curva a tracejado indica a resistência ao corte) 
 
 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.26 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
 
 
Figura 3.20 − Influência da direcção da carga com a resistência 
dum filádio grafitoso (tipo xisto argiloso). 
 
 
 
Figura 3.21 − Curva polar da resistência em compressão simples de uma rocha com xistosidade. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.27 
 
Figura 3.22 − Tensão de rotura em função da orientação das descontinuidades 
(ensaio com pressão de confinamento). 
 
Na Figura 3.22 pode verificar-se que o valor da resistência é variável em função da orientação relativa 
da descontinuidade (ex. diaclase ou plano de xistosidade) e da direcção da carga, sendo mínima a 
resistência para uma direcção oblíqua a estas direcções. Registe-se, ainda, que o valor mínimo é 
função do ângulo de atrito da descontinuidade, o que se afigura lógico por a rotura se dar, neste caso, 
quando nesta é excedida a resistência ao escorregamento. 
 
Figura 3.23 − Influência na resistência de duas descontinuidades 
(ensaio com pressão de confinamento). 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.28 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
Também, com base no representado nas Figura 3.22 e Figura 3.23, percebe-se facilmente a 
influência que a ocorrência de descontinuidades com diversas orientações tem na resistência dos 
maciços rochosos. Para tal, basta considerar o efeito na diminuição da resistência provocada por cada 
descontinuidade e sobrepor os efeitos devidos a cada uma delas, para verificar que a resistência 
global do maciço rochoso poderá ser grandemente afectada. 
 
Bibliografia 
 
Ingeniería geológica / Luis I. González de Vallejo... [et al.]. - Madrid [etc.] : Prentice Hall, 2002. 
Practical Rock Engineering / Evert Hoek, 2000 Edition, http://www.rocscience.com 
Mecânica das Rochas / por Manuel Rocha. - Lisboa : LNEC, 1981. 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
DESCONTINUIDADES 4.1 
 
4. DESCONTINUIDADES 
 
 
 
4.3 INTRODUÇÃO 
O projecto de qualquer estrutura a implantar no terreno, seja localizada à superfície ou no espaço 
subterrâneo, deve incluir um minucioso estudo das estruturas geológicas do local da construção. A 
descrição da qualidade de um maciço, especialmente de um maciço rochoso, inclui por sistema a 
análise das características das descontinuidades ocorrentes nesses locais. 
São as descontinuidades, com efeito, que condicionam as propriedades geotécnicas de grande 
número de terrenos (maciços terrosos rijos e maciços rochosos) conferindo-lhes um comportamento 
em termos de deformabilidade, resistência ao corte e permeabilidade substancialmente diferente do 
material que constitui esses maciços. 
A fotografia da Figura 4.1 mostra a forma duma cunha de um bloco de rocha, delimitado por duas 
descontinuidades que se intersectaram, que se destacou provocando o recuo da face do talude. 
Qualquer outra escavação no pé do talude pode igualmente determinar instabilidades similares de 
cunhas, as quais poderão levar à destruição de várias habitações construídas ao longo da crista da 
escarpa. A estabilidade das fundações destas habitações depende fundamentalmente das 
propriedades das descontinuidades, isto é, da sua orientação, desenvolvimento e resistência ao 
deslizamento. No caso presente, a resistência da rocha propriamente dita, de valor elevado para 
suportar as cargas transmitidas pelas fundações, não é determinante para a estabilidade. Este é um 
exemplo típico da situação onde o projecto da fundação deve ter como enfoque a geologia estrutural 
do local e não a resistência da rocha. 
A análise de estabilidade de blocos em fundações rochosas requer o conhecimento de informação 
fidedigna de dois tipos de características das descontinuidades: