MONOGRAFIA_ABR13_-_Marcelo_Dourado_da_Silva

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
INSTITUTO DE GEOCIÊNCIAS 
CURSO DE GEOLOGIA 
MARCELO DOURADO DA SILVA 
AVALIAÇÃO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA DE UMA 
PEDREIRA NO MUNICÍPIO DE SIMÕES FILHO, BAHIA 
Salvador 
2013 
MARCELO DOURADO DA SILVA 
AVALIAÇÃO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA DE UMA 
PEDREIRA NO MUNICÍPIO DE SIMÕES FILHO, BAHIA 
Monografia apresentada ao Curso de Geologia, 
Instituto de Geociências, Universidade Federal da 
Bahia, como requisito parcial para obtenção do grau 
de Bacharel em Geologia. 
Orientador: Prof. Dr. Paulo Gustavo Cavalcante Lins 
Co-orientador: Prof. Pedro Maciel de Paula Garcia
Salvador 
2013
marcelo.dourado
Texto digitado
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TERMO DE APROVAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARCELO DOURADO DA SILVA 
Salvador, 27 de março de 2013
AVALIAÇÃO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA DE UMA 
PEDREIRA NO MUNICÍPIO DE SIMÕES FILHO, BAHIA 
Monografia aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel 
em Geologia, Universidade Federal da Bahia, pela seguinte banca examinadora: 
_____________________________________________________ 
Profº. Drº. Paulo Gustavo Cavalcante Lins - Orientador 
Escola Politécnica - Universidade Federal da Bahia 
_____________________________________________________ 
Profº. Drº. Luiz Cesar Corrêa-Gomes 
Instituto de Geociências – Universidade Federal da Bahia 
_____________________________________________________ 
Profº. Drº. Carlson de Matos Maia Leite 
Petrobras\Instituto de Geociências – Universidade Federal da Bahia 
marcelo.dourado
Texto digitado
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AGRADECIMENTOS 
O autor agradece a todos aqueles que contribuíram, de forma direta ou indireta, para 
a elaboração deste trabalho, e em particular: 
Ao Professor Paulo Lins, pela orientação e por ter apresentado uma perspectiva 
nova sobre geologia aplicada; 
Ao Professor Pedro Garcia, pela co-orientação que enriqueceu a organização deste 
trabalho; 
À Natali Passos pelo auxílio com as descrições litológicas; 
Aos professores Manoel Jerônimo e Ernande Melo pelo acesso aos equipamentos 
do laboratório de mineralogia; 
Aos servidores da CBPM – Companhia Baiana de Pesquisa Mineral, pela qualidade 
da confecção das laminas; 
Aos funcionários das Pedreiras Bahia, pelo apoio durante a coleta de dados de 
campo.
marcelo.dourado
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RESUMO 
O presente trabalho versa sobre a avaliação geológico-geotécnica dos taludes 
de uma pedreira, localizado na APA do rio Joanes-Ipitanga, no município de Simões 
Filho, na Região Metropolitana de Salvador. O maciço rochoso situa-se no Alto de 
Salvador (BARBOSA et al, 2005), um horst de rochas metamórficas de alto grau, de 
idade arqueana-paleoproterozóica, que limita-se a oeste com a bacia sedimentar 
cretácea do Recôncavo, e a leste com sedimentos costeiros cenozóicos. As 
principais estruturas geológicas que desarticulam o maciço são duas famílias de 
falhas, com cinemática normal-dextral, e superfícies estriadas F1 (N184/65NW) e F2 
(N138/60SW), sendo a última geralmente nucleada sobre a foliação metamórfica 
SE-NW de ocorrência local, e cinco famílias de juntas fechadas com suave 
rugosidade completam o sistema de descontinuidades, com valores médios, J1 
(N223/72NW); J2 (N260/71NW); J3 (N070/60SE); J4 (N359/85NE); J5 (N045/18SE). 
O estado de tensão necessário para desenvolver as estrias em F1 e F2, de acordo 
com a anisotropia pré-existente, é compatível com a extensão geral L-O, seguida de 
SE-NO relacionado com a abertura do Rifte Recôncavo-Tucano-Jatobá, como último 
e mais representativo evento deformacional que afetou estas rochas (MAGNAVITA 
et al., 2005). Foram aplicados os sistemas de classificação RMR (Rock Mass Rating) 
de BIENIAWSKI (1989) e SMR (Slope Mass Rating) de Romana (1985). Em 
laboratório foi analisado os parâmetros necessários para realizar a retroanálise das 
condições de ruptura ocorrida num dos taludes, este resultado permitiu o cálculo do 
fator de segurança de todas as possibilidades de ruptura planar e em cunha nos 
taludes rochosos. Na área da pedreira, os taludes são verticalizados, com desnível 
de 45 metros e individualizados de acordo com sua posição: Talude Norte, Talude 
Leste, Talude Sul e Talude Oeste. Os resultados da analise SMR e do cálculo do 
fator de segurança é coerente com a situação estável dos taludes leste, sul e oeste. 
O talude norte apresenta situações potenciais de ruptura, acusados pela 
classificação SMR, enquanto o cálculo do fator de segurança produz valores acima 
de 1,6 para as mesmas estruturas. Este conflito se deve a diferença da natureza dos 
parâmetros de entrada para cada um dos métodos. 
Palavras-chave: TALUDE; RUPTURA; RETROANÁLISE. 
 
marcelo.dourado
Texto digitado
iv
ABSTRACT 
This work corresponds to a geological and geotechnical assessment of slope 
of a stone mine, located in the area of environmental protection of Joanes-Ipitanga 
River, municipality of Simoes Filho, in the Metropolitan Region of Salvador. The rock 
mass is located in the Alto de Salvador (BARBOSA, 2005), a horst of high-grade 
metamorphic rocks of Archean-Paleoproterozoic, which is limited to the west 
Recôncavo Cretaceous sedimentary basin, and east with coastal sediments 
cenozoic. The main geological structures that dismantle the massive failures are two 
families with normal-dextral kinematics, and striated surfaces F1 (N184/65NW) and 
F2 (N138/60SW), the latter usually nucleated on the metamorphic foliation of NW-SE 
local occurrence and five families of closed joints with smooth roughness complete 
the system of discontinuities, with mean values, J1 (N223/72NW) J2 (N260/71NW), 
J3 (N070/60SE) J4 (N359/85NE) J5 (N045/18SE). The state of tension needed to 
develop the grooves in F1 and F2 in accordance with the pre-existing anisotropy is 
compatible with overall stretching EW, followed by SE-NW associated with the 
opening of the rift Recôncavo-Tucano-Jatobá as the last and more representative 
deformation event that affected these rocks (MAGNAVITA et al., 2005). We applied 
the classification systems RMR (Rock Mass Rating) of BIENIAWSKI (1989) and SMR 
(Slope Mass Rating) of Roman (1985). Was analyzed in the laboratory parameters 
necessary to perform the retro-analysis of the conditions of rupture occurred in one of 
the slopes, this result allowed the calculation of the safety factor of all possible planar 
and wedge failure in rock slopes. In the mine area, the slopes are upright, with a drop 
of 45 meters and individualized according to their position: North Slope, East Slope, 
South Slope and West Slope. The results of the SMR analysis and calculation of 
safety factor is consistent with the stable situation of the slopes east, south and west. 
The north slope has potential situations of rupture, accused by the SMR 
classification, while the safety factor calculation produces values above 1.6 for the 
same structures. This conflict occurs because of the difference of types of input 
parameters for each of the methods. 
Keywords: SLOPE; RUPTURE; RETRO-ANALYSIS. 
 
marcelo.dourado
Texto digitado
v
 
ÍNDICE DE FIGURAS 
Figura 1. 1- Situação e localização da área de trabalho. TN - Talude Norte; TL - 
Talude Leste; TS – Talude Sul; e TO – Talude Oeste. .............................................. 16 
Figura 1. 2 - Imagem obtida do Google Earth (2011). ............................................... 16 
Figura 3. 1- Distribuição de vetores de força. (a) afloramento rochoso; (b) resultantes 
no plano considerado (MIOTO; COELHO, 1998). ..................................................... 23 
Figura 3. 2– Elipsóide de tensão triaxial. ................................................................... 24 
Figura 3. 3- Valores de tensões verticais determinados em projetos de mineração 
(Hoek e Brown, 1980)................................................................................................ 27 
Figura 3. 4 – Modelos teóricos para o desenvolvimento de tensões máximas de 
cisalhamento emvales com maciços rochosos homogêneos (a) e heterogêneos (b) 
(Goodman, 1989) ...................................................................................................... 28 
Figura 3. 5- Esquemas de deformação. (a) Dúctil ; (b) Dúctil-Rúptil; (c) Rúptil-Dúctil; 
e (d) Rúptil (HASUI; MIOTO, 1992) ........................................................................... 30 
Figura 3. 6 - Passagem do domínio rúptil para o dúctil. Ilustrado por falha F e zona 
de cisalhamento ZC (SIBSON, 1977), modificado por (HASUI; MIOTO, 1992). ....... 31 
Figura 3. 7 – Descontinuidades na deformação coaxial. (a) Identificação dos tipos; 
(b) Esquema do caso de desenvolvimento de C e C´. O circulo indica o estado 
indeformado no interior do bloco (HASUI; MIOTO, 1992). ....................................... 32 
Figura 3. 8- Descontinuidades formadas em faixas afetadas por cisalhamento não-
coaxial. R - Fratura de cisalhamento de Riedel; R´ - Fratura de cisalhamento 
conjugada de Riedel; T - Fratura de partição; P, Y e X são fraturas de cisalhamento. 
X//σ3 e Z//σ1 são os eixos cinemáticos e dinâmicos no instante da deformação 
(HASUI; MIOTO, 1992). ............................................................................................ 33 
Figura 3. 9 - Critério de Ruptura de Mohr-Coulomb. Extraido de Fiori e Carmignani 
(2009). ....................................................................................................................... 41 
Figura 3. 10 - Componentes normais e de cisalhamento do esforço e deslocamento 
ao longo do plano de acamamento da amostra. Extraido de Fiori e Carmignani 
(2009). ....................................................................................................................... 42 
Figura 3. 11 - (a) Pico de resistência cisalhante e resistência residual. (b) Retas 
representativas dos esforços de pico e residual. Extraido de Fiori e Carmignani 
(2009). ....................................................................................................................... 43 
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marcelo.dourado
Texto digitado
vi
 
Figura 3. 12- Principais tipos de deslizamento em taludes e estereogramas de 
estruturas que podem dar origem a esses deslizamentos (Hoek & Bray, 1981), 
modificado por Fiori e Carmignani (2009). ................................................................ 45 
Figura 3. 13- Conceito de cone de atrito e escorregamento de um bloco ao longo de 
um plano, sob a ação de seu próprio peso. A movimentação ocorre quando i > ɸ ou 
quando o vetor peso (P) cair fora do cone de atrito. A) Condição de equilíbrio-limite, 
na qual ɸ = i, b) Cone de atrito em um bloco inclinado, c) Projeção do cone de atrito 
em diagrama de Wulff e d) Projeção do cone de atrito em diagrama de Schmidt-
lambert. Extraido de Fiori e Carmignani (2009). ........................................................ 49 
Figura 4. 1 - Cráton do São Francisco e detalhe da geologia regional da área de 
trabalho (SOUZA, 2010) ............................................................................................ 56 
Figura 4. 2 – Mapa geológico simplificado da porção setentrional do Cráton do São 
Francisco, destacando blocos Arqueanos-Paleoproterózoicos. (ALKMIM, 2004) 
Modificado por Santos (2010). .................................................................................. 57 
Figura 4. 3 - Corresponde aos blocos crustais arqueanos durante o processo de 
colisão obliqua (Barbosa & Sabaté, 2002), modificado por Santos (2010)................ 59 
Figura 4. 4 - Abertura E-W e posteriormente NO-SE do Rifte Recôncavo-Tucano-
Jatobá (MAGNAVITA et al., 2005). ........................................................................... 61 
Figura 4. 5 – Mapa geológico regional do Rifte Recôncavo-Tucano-Jatobá e a 
diversidade de substratos da bacia. (MILANI, 1987) Modificado por (WIEDERKEHR, 
2008) ......................................................................................................................... 62 
Figura 4. 6 - Arcabouço Estrutural da Bacia do Recôncavo. Adaptado de (ABRAHÃO 
FILHO, 2009) ............................................................................................................. 63 
Figura 4. 7 – Mapa das classes de densidade relativa produzido com ArcGIS 3D 
analyst. ...................................................................................................................... 65 
Figura 4. 8- Diagrama estereográfico sinóptico da distribuição das Juntas no maciço 
rochoso. N=251. ........................................................................................................79 
Figura 4. 9- Diagrama de Rosetas da direção das Juntas. N = 251. ......................... 80 
Figura 4. 10 – Visada para oeste, Talude Oeste, face livre para o Leste. (a) 
Fotografia do Talude Oeste, bancada superior com 50 metros de altura. (B) Esboço 
das Juntas aflorantes, família 3m (076/60SE) destacado em vermelho. ................... 80 
Figura 4. 11 - Diagrama estereográfico sinóptico da distribuição das Falhas no 
maciço rochoso. N=126. ............................................................................................ 81 
Figura 4. 12 - Diagrama de Rosetas da direção das falhas. N = 126. ....................... 82 
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marcelo.dourado
Texto digitado
vii
 
Figura 4. 13 - Diagrama estereográfico sinóptico das estrias das Falhas no maciço 
rochoso. Sobre F1 o máximo 35º para N344 e sobre F2 o máximo 30º para N297, 
N=40. ......................................................................................................................... 82 
Figura 5. 1 - Diagrama estereográfico de densidade das descontinuidades no talude 
norte. ......................................................................................................................... 85 
Figura 5. 2 - Diagrama estereográfico das descontinuidades no talude norte. 
Destaca-se as falhas estriadas em vermelho, juntas rugosas em azul. Face do talude 
em verde. .................................................................................................................. 86 
Figura 5. 3 - Diagrama estereográfico de densidade das descontinuidades no talude 
leste. .......................................................................................................................... 87 
Figura 5. 4 - Diagrama estereográfico das descontinuidades no talude leste. 
Destaca-se as falhas estriadas em vermelho, juntas rugosas em azul. Face do talude 
em verde. .................................................................................................................. 88 
Figura 5. 5 - Diagrama estereográfico de densidade das descontinuidades no talude 
sul. ............................................................................................................................. 89 
Figura 5. 6 - Diagrama estereográfico das descontinuidades no talude sul, trecho 
leste. Destaca-se as falhas estriadas em vermelho, juntas rugosas em azul. Face do 
talude em verde. ........................................................................................................ 89 
Figura 5. 7 - Diagrama estereográfico das descontinuidades no talude sul, trecho 
leste. Destaca-se as falhas estriadas em vermelho, juntas rugosas em azul. Face do 
talude em verde. ........................................................................................................ 90 
Figura 5. 8 - Diagrama estereográfico de densidade das descontinuidades no talude 
oeste.......................................................................................................................... 91 
Figura 5. 9- Diagrama estereográfico das descontinuidades no talude oeste, trecho 
leste. Destaca-se as falhas estriadas em vermelho, juntas rugosas em azul. Face do 
talude em verde. ........................................................................................................ 91 
Figura 5. 10 – Histograma do Ângulo de atrito, 68 medições. ................................... 92 
Figura 5. 11 - Análise de ruptura planar no talude norte segundo a junta J3 ............ 93 
Figura 5. 12 - Análise de ruptura planar no talude oeste, segundo J5 e J4............... 94 
Figura 5. 13 - Análise de ruptura em cunha no talude norte...................................... 95 
Figura 5. 14 - Análise de ruptura em cunha no talude leste. ..................................... 95 
Figura 5. 15 - Análise de ruptura em cunha no talude sul. ........................................ 96 
Figura 5. 16 - Análise de ruptura em cunha no talude oeste. .................................... 96 
Figura 5. 17 - Análise de tombamento de bloco segundo J2 no talude norte. ........... 97 
marcelo.dourado
Texto digitado
viii
 
Figura 5. 18 - Análise de tombamento de bloco segundo J3 no talude sul. A) trecho 
leste. B) Trecho oeste ............................................................................................... 98 
Figura 5. 19 - Análise de tombamento de bloco segundo F1 no talude oeste. .......... 98 
Figura 5. 20 - Parâmetros do talude leste oriundos da reconstituição da configuração 
do talude obtidos no RocPlane. ............................................................................... 108 
Figura 5. 21 – Ilustração da ruptura planar gerada por J3 no talude norte elaborado 
do DIPS. ..................................................................................................................109 
Figura 5. 22 – Ilustração da ruptura planar gerada por J4 no talude oeste elaborado 
do DIPS. .................................................................................................................. 110 
Figura 5. 23 – Ilustração da ruptura planar gerada por J5 no talude oeste elaborado 
do DIPS. .................................................................................................................. 111 
Figura 5. 24 - Ilustração da ruptura da cunha i(F2b,J3). J1 representa a falha F2b 
(N125/68SO) e J2 representa a junta J3 (N071/56SE). .......................................... 112 
Figura 5. 25 - Ilustração da ruptura da cunha i(F2b,J4). J1 representa a falha F2b 
(N125/68SO) e J2 representa a junta J4 (N004/85SE). .......................................... 113 
Figura 5. 26 - Ilustração da ruptura da cunha i(F2a,J3). J1 representa a falha F2a 
(N147/47SO) e J2 representa a junta J3 (N071/56SE). .......................................... 113 
Figura 5. 27 - Ilustração da ruptura da cunha i(J4,J3). J1 representa a junta J4 
(N004/85SE) e J2 representa a junta J3 (N071/56SE). ........................................... 114 
Figura 5. 28 - Ilustração da ruptura da cunha i(J4,F2a). J1 representa a junta J4 
(N004/85SE) e J2 representa a falhaF2a (N147/47SE). ......................................... 114 
Figura 5. 29 - Ilustração da ruptura da cunha i(J2,F2). J1 representa a junta J2 
(N267/63NO) e J2 representa a falhaF2 (N155/54SO). .......................................... 115 
Figura 5. 30 - Ilustração da ruptura da cunha i(J1,J4c) no trecho leste. J1 representa a 
junta J1 (N222/73NO) e J2 representa a junta J4c (N013/53SE). ........................... 116 
Figura 5. 31 - Ilustração da ruptura da cunha i(J1,J4c) no trecho leste. J1 representa a 
junta J1 (N222/73NO) e J2 representa a junta J4c (N013/53SE). ........................... 116 
Figura 5. 32 - Ilustração da ruptura da cunha i(J1,J4c) no trecho leste. J1 representa a 
junta J1 (N222/73NO) e J2 representa a junta J4a (N002/80NE). .......................... 117 
Figura 5. 33 - Ilustração da ruptura da cunha i(J1,J4a) no trecho leste. J1 representa a 
junta J1 (N222/73NO) e J2 representa a junta J4a (N002/80NE). .......................... 117 
Figura 5. 34 - Ilustração da ruptura da cunha i(F1,J4a) no trecho leste. J1 representa 
a falha F1 (N185/71NO) e J2 representa a junta J4a (N002/80NE). ....................... 118 
marcelo.dourado
Texto digitado
ix
 
ÍNDICE DE FOTOGRAFIAS 
Microfotografia 4. 1 – Microfotografia superior em luz plana e inferior com nicóis 
cruzados do Charnoenderbito na lamina 05. Biotita (Bt), minerais opacos (Mo), 
plagioclásio (Pl), diopsídio (Di), quartzo (Qz), microclina (Mi) e Hiperstênio (Hi). Área 
onde é possível identificar fraturas no Quartzo sinalizado com borda vermelha na 
fotografia em luz plana. ............................................................................................. 66 
Microfotografia 4. 2 – Microfotografia superior em luz plana e inferior com nicóis 
cruzados. Biotita (Bt), minerais opacos (Mo), plagioclásio (Pl), diopsídio (Di), quartzo 
(Qz), microclima (Mi) e Hiperstênio (Hi). Embaiamento do quartzo com o plagioclásio 
no canto esquerdo superior ....................................................................................... 68 
Fotografia 4. 3 – Visada para sul, talude sul, trecho leste. Monzogranito Gnaisse 
truncado pelo Quartzo Diorito. Circulo vermelho indica local onde foi retirada a 
amostra para a confecção da lamina 02.................................................................... 69 
Microfotografia 4. 4 – Microfotografia superior em luz plana e inferior com nicóis 
cruzados. No Monzogranito Gnaisse na parte superior, quartzo (Qz),plagioclásio (Pl), 
microclina (Mi), Biotita (Bt) e minerais opacos (Mo). No Quatzo Diorito na parte 
inferior, plagioclásio (Pl),Biotita (Bt),quartzo (Qz), minerais opacos (Mo), e 
microclima (Mi). Linha tracejada em vermelho indica sigmoides no Quartzo Diorito. 70 
Fotografia 4. 5 –Visada para norte, talude norte, 45 metros de altura. Zona de 
cisalhamento rúptil nucleada sobre a foliação, onde foi retirada a amostra de Quartzo 
Monzodiorito Anfibolitizado da lamina 12. ................................................................. 71 
Microfotografia 4. 6 – Microfotografia superior em luz plana e inferior com nicóis 
cruzados. No , Quartzo Monzodiorito Anfibolitizado, quartzo (Qz), plagioclásio (Pl), 
microclina (Mi), Biotita (Bt). (Hb) hornblenda e minerais opacos (Mo). ..................... 72 
Microfotografia 4. 7 – Microfotografia superior em luz plana e inferior com nicóis 
cruzados. No Hornblenda Quartzo Monzonito, quartzo (Qz), plagioclásio (Pl), 
microclina (Mi), hornblenda (Hb), Biotita (Bt) e minerais opacos (Mo). ..................... 74 
Fotografia 4. 8 – Visada para sul, talude sul, próximo da intereseção do talude leste. 
Hornblenda Granodiorito em afloramento. ................................................................ 75 
Microfotografia 4. 9 – Microfotografia superior em luz plana e inferior com nicóis 
cruzados. No Hornblenda Quartzo Monzonito, quartzo (Qz), plagioclásio (Pl), 
microclina (Mi), hornblenda (Hb), Biotita (Bt) e minerais opacos (Mo). ..................... 76 
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file:///C:/Users/marcelo.dourado/Desktop/monografia%20marcelo/monografia%20marcelo/MONOGRAFIA%20COMPLETO.docx%23_Toc335660498file:///C:/Users/marcelo.dourado/Desktop/monografia%20marcelo/monografia%20marcelo/MONOGRAFIA%20COMPLETO.docx%23_Toc335660498
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marcelo.dourado
Texto digitado
x
 
Fotografia 4. 10 - Setor leste do Talude Norte, visada da fotografia para o Norte. 
Intrusão grosseira, notar núcleo de piroxênio próximo à caneta. Saturação 
exagerada para destacar a intrusão. ......................................................................... 77 
Fotografia 4. 11 – Setor leste do Talude Norte, visada da fotografia para o Norte. 
Granulito foliado, cortado por intrusão mais antiga N330/75NE (vermelho) com 100 
cm de espessura, por sua vez truncado por intrusão granítica mais nova, sub-
horizontal (amarelo) com 30 cm de espessura. ......................................................... 78 
Fotografia 4. 12 - Superfície de falha N130/63SW, representante da família F2, os 
slickenside no Talude Norte. ..................................................................................... 81 
Fotografia 5. 1- Talude Norte, Visada para norte. Bancada inferior 14 m, Banca 
Superior 45 m parte oeste. ........................................................................................ 85 
Fotografia 5. 2 - Exemplar de ruptura em cunha no talude norte, nucleada entre F2a 
(amarelo) e J4 (verde). .............................................................................................. 86 
Fotografia 5. 3 - Talude Leste, Visada para Leste. .................................................... 87 
Fotografia 5. 4 - Talude sul, Visada para sul. ............................................................ 88 
Fotografia 5. 5- Talude oeste, visada para oeste. ..................................................... 90 
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marcelo.dourado
Texto digitado
xi
 
ÍNDICE DE TABELAS 
Tabela 1 - Ensaios expeditos para estimar a resistência de materiais geológicos .... 19 
Tabela 2- RMR (Rock Mass Rating) .......................................................................... 52 
Tabela 3- Valores dos fatores de ajuste para classes de orientação ........................ 54 
Tabela 4 - Fator de ajuste para o método de escavação .......................................... 55 
Tabela 5- Classes de Estabilidade ............................................................................ 55 
Tabela 6 - Classificação da condição das descontinuidades do talude norte............ 99 
Tabela 7- Quadro resumo de parâmetros de entrada para a classificação de 
Bieniawski (1989) do talude norte ........................................................................... 100 
Tabela 8 - Classificação da condição das descontinuidades do talude leste .......... 100 
Tabela 9- Quadro resumo de parâmetros de entrada para a classificação de 
Bieniawski (1989) do talude leste ............................................................................ 101 
Tabela 10- Classificação da condição das descontinuidades do talude sul ............ 101 
Tabela 11- Quadro resumo de parâmetros de entrada para a classificação de 
Bieniawski (1989) do talude sul ............................................................................... 102 
Tabela 12- Classificação da condição das descontinuidades do talude oeste ........ 102 
Tabela 13 - Quadro resumo de parâmetros de entrada para a classificação de 
Bieniawski (1989) do talude oeste ........................................................................... 102 
Tabela 14- Classificação SMR das estruturas do talude norte ................................ 103 
Tabela 15- Classificação SMR das estruturas do talude leste ................................ 104 
Tabela 16- Classificação SMR das estruturas do talude sul, trecho leste ............... 105 
Tabela 17- Classificação SMR das estruturas do talude sul, trecho oeste .............. 105 
Tabela 18- Classificação SMR das estruturas do talude oeste ............................... 106 
marcelo.dourado
Texto digitado
xii
 
SUMÁRIO 
1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................................15 
1.1 Apresentação ..............................................................................................................................15 
1.2 Localização ..................................................................................................................................15 
1.3 Objetivos .....................................................................................................................................17 
2 MATERIAIS E MÉTODOS .................................................................................................................18 
2.1 Levantamento de Campo ............................................................................................................18 
2.2 Tratamento de Amostras .............................................................................................................18 
2.3 Programas Computacionais .........................................................................................................20 
2.3.1 Dips ..........................................................................................................................................20 
2.3.2 Rocplane ..................................................................................................................................20 
2.3.4 Swedge ....................................................................................................................................21 
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..........................................................................................................22 
3.1 Estado de Tensões.......................................................................................................................22 
3.1.1 Tensão e Campo de Tensões....................................................................................................23 
3.1.2 Origem das Tensões Naturais ...................................................................................................25 
3.1.3 Tensões Induzidas em Engenharia ............................................................................................28 
3.2 Estrutura e Deformação ..............................................................................................................29 
3.2.1 Comportamento das Rochas.....................................................................................................30 
3.2.1.1 Deformação Coaxial ..............................................................................................................31 
3.2.1.2 Deformação Não-Coaxial .......................................................................................................32 
3.3 Estruturas Fundamentais.............................................................................................................33 
3.3.1 Juntas .......................................................................................................................................33 
3.3.2 Falhas .......................................................................................................................................34 
3.4 Caracterização de Maciços Rochosos ...........................................................................................37 
3.5 Resistência e Critério de Ruptura.................................................................................................40 
3.6 Análise Cinemática de Taludes em Rocha ....................................................................................44 
3.6.1 Tratamento de Dados Estruturais .............................................................................................45 
3.6.2 Escorregamento Segundo Estruturas Planares ..........................................................................46 
3.6.3 Deslizamento em Cunha ...........................................................................................................47 
3.6.4 Tombamento de Blocos ............................................................................................................48 
3.7 Condições para Movimentações de Blocos ..................................................................................48 
3.7.1 Representação do Cone de Atrito em Projeção Estereográfica ..................................................49 
3.7.2 Condições para a movimentação de blocos ..............................................................................49 
marcelo.dourado
Texto digitado
xiii
 
3.8 Retroanálise ................................................................................................................................51 
3.9 Sistemas de Classificação de Maciços Rochosos...........................................................................51 
3.9.1 RMR (ROCK MASS RATING).......................................................................................................52 
3.9.2 SMR (SLOPE MASS RATING) ......................................................................................................53 
4 GEOLOGIA ......................................................................................................................................56 
4.1 Geologia Regional .......................................................................................................................56 
4.1.1 Unidades Tectônicas da Porção Norte do Cráton do São Francisco ...........................................57 
4.1.2 O Rifte Recôncavo-Tucano-Jatobá ............................................................................................60 
4.1.3 Grupo Barreiras ........................................................................................................................64 
4.2 Geologia Local .............................................................................................................................64 
4.2.1 Litologias ..................................................................................................................................65 
4.2.1.1 Região Sudoeste ....................................................................................................................65 
4.2.1.2 Região Central .......................................................................................................................69 
4.2.1.3 Região Nordeste ....................................................................................................................73 
4.2.2 Intrusões ..................................................................................................................................76 
4.2.4 Evolução das estruturas ...........................................................................................................83 
5 ESTABILIDADE DOS TALUDES ..........................................................................................................84 
5.1 Situação dos Taludes ...................................................................................................................84 
5.2 Análise Cinemática dos Taludes em Rocha...................................................................................92 
5.2.1 Determinação do Ângulo de Atrito ...........................................................................................92 
5.2.2 Análise de escorregamentos segundo estruturas planares ........................................................93 
5.2.3 Análises de Deslizamentos em Cunha .......................................................................................94 
5.2.4 Tombamento de blocos ............................................................................................................97 
5.3 Classificação do Maciço Rochoso .................................................................................................99 
5.3.1 RMR (Rock Mass Rating) ...........................................................................................................99 
5.3.2 SMR (Slope Mass Rating) ........................................................................................................103 
5.4 Retroanálise ..............................................................................................................................106 
5.5 Cálculo do Fator de Segurança ..................................................................................................108 
5.5.1 Calculo do Fator de Segurança Segundo Estruturas Planares ..................................................108 
5.5.2 Calculo do Fator de Segurança Segundo as Cunhas .................................................................111 
6 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES ...............................................................................................120 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................................123 
marcelo.dourado
Texto digitado
xiv
15 
 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 Apresentação 
Em atividades de mineração, onde intervenções em forma de túneis ou 
taludes podem criar condições de instabilidade no maciço rochoso, é necessária 
uma avaliação do contexto geológico para este fim. A possibilidade de ruptura do 
maciço envolve muitos aspectos relevantes como a segurança dos operários e 
equipamentos, a operacionalidade, economicidade do processo de lavra e o legado 
para a sociedade. No caso deste trabalho, se trata da avaliação dos taludes de uma 
pedreira no município de Simões Filho, na região metropolitana de Salvador. 
Esta avaliação visa à natureza do maciço, sua constituição e histórico de 
tensões e suas características geométricas, como forma, inclinação, altura dos 
taludes, distribuição espacial das descontinuidadese percolação de fluidos, entre 
outros. Além do mapeamento e da analise de amostras em laboratório, o uso de 
programas de computador permite a quantificação da segurança dos taludes. 
Os dados levantados nesse projeto servirão para contribuir com o nível de 
conhecimento geotécnico na Região Metropolitana de Salvador, onde diversas obras 
de engenharia estão envolvidas com escavação em rocha no mesmo contexto 
geológico que a pedreira. 
1.2 Localização 
A área escolhida como objeto de estudo foi a cava atual das Pedreiras Bahia, 
situada no município de Simões Filho, na região metropolitana de Salvador, dentro 
da APA do rio Joanes-Ipitanga. Tem coordenada central de referência a UTM 
564584 m E, 8578304 m N e o acesso a pedreira é feito pelo km 14 da BR-324. O 
mapa de situação e localização da mina é apresentado na Figura 1.1. 
16 
 
A área escavada tem aproximadamente 10 hectares e foi setorizada em 
quatro taludes principais de acordo com a posição dentro da cava: Talude Norte; 
Talude Leste; Talude Sul (Trecho leste e oeste); e Talude Oeste. A imagem da área 
escavada do Google Earth, obtida pelo satélite GeoEye em julho de 2011, mostra a 
situação atual da área escavada e a distribuição dos taludes, ver Figura 1.2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.2 - Imagem obtida do Google Earth (2011). 
Figura 1. 1- Situação e localização da área de trabalho. TN - Talude Norte; TL - Talude Leste; TS – Talude 
Sul; e TO – Talude Oeste. 
Figura 1. 2 - Imagem obtida do Google Earth (2011). 
 
250 m 
17 
 
1.3 Objetivos 
 
A avaliação geológico-geotécnica em pedreiras envolve dois aspectos 
fundamentais: A segurança dos taludes deixados na região para a posteridade; a 
busca por tornar mais eficiente a produção de materiais para construção civil. Desta 
forma, este trabalho visa à caracterização geológica-geomecânica da área de 
mineração das Pedreiras Bahia. 
Para tanto, foram realizados: 
1) Levantamento de dados a partir de mapeamento geológico; 
2) Tratamento dos dados levantados, a fim de identificar as famílias de 
descontinuidades e do padrão de ruptura que podem gerar em cada face 
de talude; 
3) Classificação do maciço rochoso com base nos seguintes sistemas de 
classificação geomecânica: 
 
a. RMR (Rock Mass Rating) – de Bieniawski (1989), utilizado para a 
identificação de classes de maciço, é principalmente aplicado na 
escavação de túneis, e serve de subsidio para o calculo do SMR. 
b. SMR (Slope Mass Rating – de Romana, (1985), utilizado para 
avaliar a estabilidade dos taludes rochosos; 
 
4) Retroanálise e quantificação da segurança dos taludes através de 
programas de computador. 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
2 MATERIAIS E MÉTODOS 
 
2.1 Levantamento de Campo 
 
A avaliação geológico-geotécnica de taludes rochosos só é possível com a 
descrição das características do maciço rochoso e de suas descontinuidades físicas. 
As informações de campo pertinentes a este estudo ocorreu entre janeiro e março 
de 2012. Como não há um cadastro topográfico da cava atual da mina, foi levantada 
mais de uma centena de pontos com GPS Garmin etrex20 na base dos taludes, que 
possibilitou a criação de uma base cartográfica para o mapeamento. Também foi 
utilizada a imagem do local exibida no Google Earth, obtida em 27 de julho de 2011, 
que apresenta o estagio atual da cava da mina. 
Nem toda a extensão da base dos taludes pode ser mapeada, devido à 
existência de trechos alagadiços no talude oeste ou de pilhas de matacões no talude 
norte e sul. Os trechos onde o mapeamento poderia ser feito com segurança, foi 
executado como recomendado pela ISMR no item 3.4. e registrado em planilha 
personalizada para a execução do trabalho. 
 
2.2 Tratamento de Amostras 
 
Blocos limitados por um dos tipos de descontinuidades identificadas foram 
utilizados para a determinação do ângulo de atrito. Este teste consiste em inclinar 
duas amostras sobrepostas com a descontinuidade avaliada em contato, até ocorrer 
o movimento, o ângulo em relação a horizontal é o ângulo de atrito determinado. Um 
histograma da distribuição da frequência do ângulo de atrito é apresentado no 
capitulo 5, qual apresenta os resultados deste trabalho. 
Outras amostras do tamanho de seixos, devidamente identificadas em relação 
à posição espacial, tiveram determinado o peso especifico com o método de 
imersão-baseado na variação do liquido no Laboratório de Mineralogia do Instituto 
de geociências. Este método baseia-se no principio de Arquimedes, onde a perda 
aparente de peso de um corpo imerso em um liquido é igual ao peso do liquido 
19 
 
deslocado. Verifica-se que o empuxo sofrido pela amostra de rocha é igual ao 
produto de seu volume pela densidade do liquido. Admitindo-se para a agua a 
massa especifica de 1,000 g/cm³, conclui-se que a diferença de peso indicada na 
balança corresponde ao volume da amostra. Neste método, o volume foi obtido pela 
variação de peso ocasionada pela imersão da amostra na agua. 
Dentre as amostras coletadas para a determinação da massa especifica, 
foram escolhidas seis de forma que representa a diversidade litológica do maciço. 
Estas foram preparadas para a confecção de lamina petrográfica, com corte na 
direção que represente as anisotropias da rocha intacta. 
Para a determinação da resistência a compressão das amostras, foi utilizado 
o ensaio de campo determinado pela ISMR (1978) de acordo com a tabela 5. 
 
Tabela 1 - Ensaios expeditos para estimar a resistência de materiais geológicos 
Grau Descrição Identificação de campo Resistência à compressão 
simples aproximada (MPa) 
S1 Argila muito mole Facilmente penetrada várias 
polegadas com o pulso. 
< 0,025 
S2 Argila mole Facilmente penetrada várias 
polegadas com o dedo 
polegar. 
0,025 - 0,05 
S3 Argila firme Pode ser penetrada várias 
polegadas com o dedo 
polegar com moderado 
esforço. 
0,05 - 0,10 
S4 Argila rígida Prontamente amolgado pelo 
dedo polegar mas penetrada 
somente com grande 
esforço. 
0,10 - 0,25 
S5 Argila muito rija Prontamente recortada pela 
unha. 
0,25 - 0,50 
S6 Argila dura Recortada com dificuldade 
pela unha. 
> 0,50 
R0 Rocha extremamente 
fraca 
Marcada pela unha 0,25 - 1,0 
R1 Rocha muito fraca Esmigalha-se sob impacto 
da ponta do martelo de 
geólogo, pode ser raspada 
pelo canivete 
1,0 - 5,0 
R2 Rocha fraca Raspada com dificuldade 
pelo canivete, marcada com 
firme pancada do martelo de 
geólogo 
5,0 - 25 
R3 Rocha medianamente 
resistente 
Não pode ser marcada pelo 
canivete. Pode ser fraturada 
por um único golpe de 
martelo 
 
25 - 50 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o
20 
 
Grau Descrição Identificação de campo Resistência à compressão 
simples aproximada (MPa) 
R4 Rocha resistente Requer mais de um golpe 
para fraturar-se 
50 - 100 
R5 Rocha muito resistente Requer muitos golpes para 
fraturar-se 
100 - 250 
R6 Rocha extremamente 
resistente 
Podem ser apenas lascadas 
pelo martelo 
> 250 
FONTE: ISRM (1978) 
 
 
2.3 Programas Computacionais 
 
A identificação das famílias de descontinuidades e suas distribuições no 
interior do maciço e posteriormente, a identificação dos possíveis modos de ruptura 
na face livre de cada talude e o fator de segurança de cada bloco foram calculadas 
em três programas computacionais desenvolvidos pela Rocscience Inc.: Dips, 
Rocplane e Swedge. 
 
2.3.1 Dips 
 
O Dips é um programa para análise da orientação de descontinuidades em 
maciços rochosos, permite ao usuário visualizar e analisar dados de estruturas 
geológicas em diagrama estereográfico. Os diagramas de contorno de densidade de 
concentração dos polos e as medias das famílias de descontinuidades foram 
calculadas automaticamente. 
Para identificar os possíveis tipos de instabilidades, o programa permite 
introduzir a o plano que representa a face livre do talude e o valor médio do ângulo 
de atrito das descontinuidades, possibilitando a aplicação da analise de estabilidade.2.3.2 Rocplane 
 
O RocPlane permite avaliar a estabilidade de taludes rochosos sujeitos a 
deslizamento segundo um plano. O programa permitiu a reconstituição da coesão da 
superfície de descontinuidade através da retroanálise, utilizando o critério de ruptura 
de Mohr-Coulomb, onde as variáveis conhecidas foram ajustadas para alcançar o 
21 
 
fator de segurança igual a 1. Também permitiu a analise determinística de 
estabilidade de todas as famílias identificadas no Dips, que poderiam gerar um 
ruptura planar em relação a cada face livre. 
 
2.3.4 Swedge 
 
Swedge é um programa semelhante ao RocPlane. É utilizado para avaliação 
de estabilidade de taludes rochosos com superfície de deslizamento formada pela 
interseção de dois planos de descontinuidades, formando um bloco em forma de 
cunha. Os procedimentos de avaliação do programa é semelhante ao RocPlane, 
calculando o fator de segurança das cunhas com orientação conhecida através de 
um método determinístico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
22 
 
3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
 
3.1 Estado de Tensões 
 
O conhecimento da distribuição e intensidade de diversas forças em um meio 
rochoso continuo é empregado na avaliação da integridade e segurança de obras de 
engenharia e de empreendimentos de mineração. Além destes usos, é aplicado na 
indústria petrolífera e nas analises de risco sísmico. Estas duas ultimas aplicações 
tratam das informações de tensão em grandes áreas e a grandes profundidades, 
relacionadas a sismos e movimento relativo de placas litosféricas. O estado de 
tensão que interessa as obras de engenharia é mais localizado, restringindo-se em 
área e em profundidade. 
Nas zonas de bordas de placas envolvidas em colisão continental, as 
direções das tensões determinadas in situ geralmente coincidem com aquelas do 
movimento relativo das placas vizinhas. No seu interior, as variações reológicas das 
rochas da crosta terrestre, anisotropias geológicas, energia termal, processos físico-
químicos, processos tectônicos, cargas litostáticas e irregularidades topográficas 
podem influenciar no quadro de tensão natural. Desses fatores, são importantes 
para as obras de engenharia, aqueles associados a anisotropias geológicas e a 
irregularidades topográficas (MIOTO; COELHO, 1998). 
O estado de tensão natural das rochas (tensões preexistentes) é perturbado 
quando se executa escavações para túneis, fundações de barragens, taludes, poços 
de acesso a galeria de mineração. O desenvolvimento de qualquer um desses 
projetos induz uma redistribuição de tensões nas rochas (tensões induzidas) nas 
vizinhanças do espaço ocupado pela obra. Esta redistribuição se traduz em 
deformações de varias magnitudes que podem levar as rochas a se romper 
gradativamente num processo de “embarrigamento” da superfície escavada, 
desplacamento de paredes e teto de túneis e galerias, desmoronamentos de 
paredes de poços ou de modo brusco como a “explosão” de rochas em cavidades 
(MIOTO; COELHO, 1998). 
23 
 
O estado de tensão nas rochas pode ser avaliado mediante a aplicação de 
métodos quantitativos e qualitativos, diretos e indiretos. 
 
3.1.1 Tensão e Campo de Tensões 
 
Tensão é o termo genérico para o esforço resistente no interior de um corpo 
quando submetido a uma carga denominada esforço solicitante, é análogo ao 
fenômeno elementar Pressão que ocorre nos fluidos, utilizando inclusive a mesma 
unidade, considerando não apenas forças perpendiculares ao plano ou seção 
considerada, mas também forças oblíquas e tangenciais a esse plano ou seção, que 
o sólido é capaz de suportar. Todo corpo solicitado por uma força ou pela resultante 
de um conjunto de forças quaisquer se deforma gerando tensões internas. As 
principais forças que induzem o estado de tensão em maciços rochosos superficiais 
são produzidas pelo campo gravitacional terrestre, desconsiderando forças menores 
produzidas por campos magnéticos (MIOTO; COELHO, 1998). 
Na avaliação do estado de tensão das rochas, considera-se apenas a força 
produzida pela aceleração devido a ação da gravidade terrestre. O termo tensão 
envolve dois conceitos: tensão em um plano e tensão em um ponto. O primeiro 
define a tensão como a força por unidade de área para um dado elemento de um 
plano considerado. 
 
 
 
 
 
 
 Figura 3. 1- Distribuição de vetores de força. (a) afloramento rochoso; (b) 
resultantes no plano considerado (MIOTO; COELHO, 1998). 
24 
 
 
As forças de superfície, que atuam na face livre de um corpo rochoso (por 
exemplo, a superfície de um afloramento), correspondem à força da pressão 
atmosférica. Em profundidade, as forças de massas (gravitacional) passam a atuar 
em todas as partículas das rochas até um plano considerado. Este plano não se 
sujeita a esforços uniformemente distribuídos em toda a sua extensão (variando de 
ponto a ponto), refletindo irregularidades da superfície terrestre e características das 
rochas até o plano. As forças de superfícies atuantes neste plano não são 
perpendiculares ou paralelas ao mesmo, mas oblíquas, podendo entretanto ser 
decompostas em forças normais e de cisalhamento, a ver na Figura 2.1 (MIOTO; 
COELHO, 1998). 
A distribuição espacial das tensões principais que atuam em um ponto pode 
ser obtida com o auxilio do elipsoide de tensão, na Figura 2.2. O estado triaxial, mais 
comum na natureza, é aquele no qual as três tensões principais são diferentes entre 
si e não são nulas; o biaxial se caracteriza por uma delas nula; o estado uniaxial de 
tensão pressupõe duas delas nulas, excluindo-se σ1 e σ3, nulas ao mesmo tempo. A 
referencia ao estado de tensão hidrostático (fluidos, rochas dúcteis) implica σ1 = σ2 = 
σ3, acarretando elipsoide esferoidal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na natureza, a tensão varia de ponto a ponto, ou seja, cada ponto sujeita-se a 
um estado de tensão. A distribuição destes estados de tensão, em um determinado 
instante, é denominada campo de tensões. Campos de tensões homogêneos não 
ocorrem, por duas razões: pela influencia de forças de massa que provocam 
variações nas tensões ponto a ponto e por causa das propriedades intrínsecas dos 
constituintes dos maciços rochosos (densidade dos minerais, foliação, acamamento 
e estruturas rúpteis) que respondem de modo diferente as solicitações. 
Figura 3. 2– Elipsóide de tensão triaxial. 
25 
 
Define-se como tensão natural a que ocorre nas rochas, na ausência de 
qualquer perturbação causada pelo homem (HAYETT et al., 1986), resultando de 
uma complexa interação entre as ações de esforços gravitacionais, esforços 
tectônicos, variação de energia térmica e processos físicos-quimicos. Portanto, o 
estado de tensão natural resulta de sucessivos eventos da historia geológica do 
maciço rochoso, correspondendo ao produto de vários estados de tensão anteriores. 
Tensão induzida é o estado da tensão consequente da redistribuição das 
tensões preexistente devido á intervenção física no maciço rochoso, como a 
escavação de um túnel ou de uma cava de mineração. A tensão residual é o 
estado de tensão remanescente no maciço rochoso ao termino do mecanismo que 
lhe deu origem. Tensão tectônica é o estado de tensão devido ao deslocamento 
relativo entre placas litosféricas ou outro processo geológico da dinâmica interna 
terrestre. O termo paleotensão é usado para caracterizar um estado de tensão 
natural que não é mais ativo, podendo ser considerado como antigo e não mais 
atuante, difere de tensão residual, um estado de tensão antigo ainda atuante. 
 
3.1.2 Origem das Tensões Naturais 
 
Heim (1912) apud (HASUI; MIOTO, 1992) postulou que a componente da 
tensão vertical estava relacionada ao peso das camadas sobrejacentes e que as 
componentes das tensões horizontais eram de igual magnitude, isto levou a se 
considerar que o estado de tensão no interior do maciço tende a ser hidrostático. 
Esta tendência, considerando-se um período de tempo geológicoe o 
comportamento deformacional de alguns maciços rochosos, também foi sugerida por 
Talobre (1967) apud (HASUI; MIOTO, 1992). Está afirmativa é verdadeira quando se 
trata de depósitos de sal. 
 
Na década de 50, Terzaghi e Richart (1952) apud (HASUI; MIOTO, 1992) 
propuseram que maciços de comportamento rúptil, deformações na direção vertical 
devido ao próprio peso, também apresentavam deformação lateral. A relação entre a 
deformação lateral e a deformação axial de uma rocha é denominada coeficiente 
de Poisson. Quando não há deformação lateral, significa que são desenvolvidas 
26 
 
tensões horizontais associadas à presença de rochas, nas vizinhanças, inibindo a 
deformação. 
A formulação deste conceito é dada por relações entre σh (as duas tensões 
horizontais são iguais), σv (tensão vertical devido ao próprio peso) e 𝑣 (coeficiente de 
Poisson), sendo expressa pela seguinte relação: 
 
Eq. 1 𝜎ℎ = 
𝑣𝜎𝑣
(1−𝑣)
 
 
Para as rochas, n varia entre 0,15 e 0,35. São comuns os valores 0,25 
refletindo a magnitude da componente horizontal da tensão igual a 1/3 da 
componente vertical de tensão. Este valor está abaixo do valor previsto pelo critério 
de Heim (σv = σn), e também se afasta de valores “medidos” nas rochas. Assim, 
ambas as sugestões anteriores não se aplicam a situações reais, caindo em desuso 
a partir da década de 80 do século XX. 
A componente da tensão devido a força da gravidade (σv) resulta do peso da 
coluna de rocha sobrejacente por área unitária de um segmento da crosta terrestre 
(tensão associada à força de massa). Em profundidade (h), as forças de massa, que 
dependem da densidade (massa especifica) das rochas (𝑑), aumentam 
progressivamente (ação da gravidade, g) e atuam em todas as partículas do 
segmento de rocha considerando: 
 
Eq. 2 𝜎𝑉 = 𝑑𝑔ℎ 
 
A Figura 2.3 apresenta esta variação σv e, rochas com massa especifica de 
2,7 g/cm3 em segmento de 1 m2. Os pontos que próximos da reta são indicações de 
valores estimados de tensões verticais em obras de engenharia e mineração, 
mostrando um caráter dispersivo das determinações in situ. 
 
 
27 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O estado de tensão de origem tectônica está associado aos diversos 
ambientes e fenômenos que ocorrem com o movimento relativo das placas 
litosféricas. Em zonas de convergência, as direções das componentes compressivas 
sub-horizontais coincidem geralmente, com as direções compressivas das 
componentes de tensões “medidas” nos maciços. Nestas zonas, ocorrem os 
fenômenos atuais mais intensos de deformação das rochas de atividade magmática 
e de liberação de energia sísmica. Na zona de afastamento de massas continentais, 
os sentidos das componentes distensivas sub-horizontais são os mesmos deduzidos 
pela analise de mecanismo focal de sismos e inserção de rochas magmáticas. Em 
zona de soerguimento, no interior de placa litosferica, o alivio das tensões verticais 
favorece o desenvolvimento das tensões sub-horizontais que tendem a distensão 
nas suas vizinhanças. O estado de tensão tende a um rearranjo, buscando o 
equilíbrio entre as massas lateralmente opostas. Estes fenômenos são expressivos 
na região dos grandes lagos africanos e na região andina, por exemplo. 
Estes esforços, redistribuídos no interior da placa, também são responsáveis 
pela reativação de diversas fraturas e falhas originadas em processos tectônicos 
mais antigos. Para obras de engenharia, interessa o reconhecimento das tensões 
envolvidas nesta reativação e a pequena profundidades, no sentido de qualificar as 
direções das tensões principais, normalmente muito próximas daquelas obtidas 
pelos métodos de determinação in situ. 
 
 
Figura 3. 3- Valores de tensões verticais determinados 
em projetos de mineração (Hoek e Brown, 1980) 
28 
 
3.1.3 Tensões Induzidas em Engenharia 
 
 
Antes de qualquer escavação, o maciço rochoso acha-se em equilíbrio sob 
ação das tensões naturais uniformemente distribuídas. Quando se escava a rocha, 
ocorre uma modificação do campo de tensões naturais, surgindo um campo 
induzido. Junto a superfície da escavação, a tensão menor sofre relaxamento, 
podendo gerar, ou mesmo ficar negativa (tração) enquanto que a tensão maior pode 
sofrer uma grande concentração, aumentando substancialmente o seu valor e, em 
alguns casos, ultrapassando a própria resistência da rocha. A obtenção de uma 
situação de equilíbrio depende da capacidade do maciço de acomodarem-se as 
novas tensões geradas. 
Em obras de escavação de maciços rochosos para execução de taludes, o 
reequilíbrio e a concentração das tensões se verificam aos pés das encostas ou em 
suas proximidades. A Figura 3.4 mostra esta redistribuição para as condições de 
maciços rochosos homogêneos e heterogêneos. No primeiro caso, verifica-se o 
máximo de tensões de cisalhamento no fundo do vale, associadas a concentração 
das tensões horizontais responsáveis pelo desenvolvimento de juntas sub-
horizontais (MIOTO; COELHO, 1998), no segundo caso, a distribuição das tensões é 
anômala, atingindo valores máximos na base do talude do lado direito. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. 4 – Modelos teóricos para o desenvolvimento de tensões máximas de 
cisalhamento em vales com maciços rochosos homogêneos (a) e heterogêneos (b) 
(Goodman, 1989) 
29 
 
3.2 Estrutura e Deformação 
 
O termo estrutura é utilizado para se referir ao arranjo espacial dos 
constituintes de um todo. Na geologia, o todo é a Terra e os constituintes podem ser 
os átomos/íons, os minerais, as rochas, um conjunto de rochas ou camadas da 
Terra, de modo que podem ser reconhecidas estruturas da escala atômica até a 
global. 
Toda estrutura está sujeita a mudanças, passando de um estado inicial para 
um final. Esta passagem constitui o que se chama deformação. O estado inicial pode 
ser aquela primário de uma rocha magmática ou sedimentar, ou aquele resultante de 
modificações impostas por um evento deformacional anterior ao considerado. O 
estado final é aquele configurado pelas modificações impostas por eventos de 
deformação e é chamado deformação finita. Do ponto de vista teórico, a deformação 
envolve, isolada ou combinadamente: mudança de posição ou translação; mudança 
de atitude ou rotação; mudança de forma ou distorção; e mudança de volume ou 
dilatação, que pode ser positiva ou negativa (HASUI; MIOTO, 1992). 
Na mecânica, translação e rotação são dois tipos de movimentos nos quais 
há apenas migração de massa, sem modificações nas distancias entre os seus 
pontos, enquanto nos dois outros tipos há transformações qualitativas, com os 
pontos não preservados as distancias entre si. Sucede que a deformação das 
massas rochosas envolve, sempre, alguma distorção, translação e rotação, e é 
comum a dilatação; por isso, em geologia, a noção de deformação engloba todas 
estas transformações, ainda que a abordagem seja feita isoladamente e quase 
sempre limitando-se à rotação e à distorção. 
As mudanças na crosta terrestre e consequentemente nos maciços rochosos 
onde é necessária a intervenção, tem em seu registro estrutural as deformações 
impostas de movimentos e esforços tectônicos anteriores. 
 
 
 
 
30 
 
3.2.1 Comportamento das Rochas 
 
Genericamente, o comportamento pode ser classificado como: Rúptil, clástico, 
friável ou quebradiço, quando prevalecem processos de fragmentação; Dúctil ou 
plástico, quando prevalece o fluxo plástico; e elástico. 
O limite entre os comportamentos dúctil e rúptil é transicional, existindo uma 
faixa onde ambos incidem. Dai as menções aos comportamentos intermediários 
rúptil-dúctil, quando se observam rupturas e algum fluxo plástico, e dúctil-ruptil, 
quando se dá fluxo plástico e ocorre algum faturamento. O esquema da Figura 3.5 
ilustra os quatro tipos de comportamento mecânico das rochas (HASUI;MIOTO, 
1992). 
 
 
 
 
 
 
 
 
O campo de comportamento rúptil situa-se, genericamente, entre a superfície 
terrestre até 10-15 km de profundidade, sendo a fragmentação incoesa nos 
primeiros 4 quilômetros e coesa dai para baixo. Essa porção crustal é referida como 
crosta rúptil. A maioria dos sismos tem hipocentros nesta zona, razão pela qual se 
fala também em crosta sísmica. As rochas que se forma ao longo das zonas de 
atrito de blocos cataclásticas. A 10-15 km de profundidade, passa-se, 
transicionalmente, para o comportamento dúctil. Esta zona de transição é marcada 
por temperaturas de 150-250°C. Abaixo desta zona, vem o domínio de 
comportamento dúctil, a crosta dúctil ou assísmica. As rochas afetadas por fluxos 
plásticos na Figura 3.6. 
 
 
 
 
Figura 3. 5- Esquemas de deformação. (a) Dúctil ; (b) Dúctil-
Rúptil; (c) Rúptil-Dúctil; e (d) Rúptil (HASUI; MIOTO, 1992) 
31 
 
 
 
 
 
 
 
 
Como esta monografia trata da avaliação geotécnica de uma pedreira, as 
estruturas geológicas que afetam a estabilidade dos taludes são as que consistem 
numa descontinuidade mecânica, portanto, o texto contemplará somente o 
comportamento rúptil. 
 
3.2.1.1 Deformação Coaxial 
 
Numa situação de comportamento rúptil, a deformação origina 
descontinuidades. Estas são denominadas: 
 
• Fraturas de partição (T e T´ na Figura 3.7; também chamadas fraturas de 
extensão ou de distensão ou, inadequadamente, de tração ou de tensão 
(HASUI; MIOTO, 1992). T´ nem sempre é desenvolvida. 
• Fraturas de cisalhamento, que normalmente aparecem como par conjugado 
(C e C´ na Figura 3.7). Este par é simétrico em relação a T, formando ângulo 
ϴ da ordem de 30º, se a rocha for isotrópica e homogênea; as anisotropias e 
heterogeneidades existentes influirão neste ângulo. Também, se a 
deformação prosseguir após a formação destas fraturas, o ângulo se 
modificará, até se paralelizar ao plano de fluxo. 
Os eixos X, Y, Z e os correspondentes σ1, σ2, σ3 dispõem-se como mostrado na 
Figura 3.7. 
As descontinuidades referidas podem aparecer nas rochas formando juntas, 
falhas e fraturas. O conjunto de tais feições geológicas tende a ser simétrico se o 
maciço for isotrópico e homogêneo; as fraturas de cisalhamento tendem a ter igual 
Figura 3. 6 - Passagem do domínio rúptil para o dúctil. Ilustrado por falha F e 
zona de cisalhamento ZC (SIBSON, 1977), modificado por (HASUI; MIOTO, 1992). 
32 
 
desenvolvimento. As anisotropias e heterogeneidades influirão na geometria do 
conjunto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3.2.1.2 Deformação Não-Coaxial 
 
No caso de comportamento rúptil, as descontinuidades que se desenvolveram são: 
 
• Fraturas de partição (T; também chamadas fraturas de extensão ou de 
distensão ou, inadequadamente, de tração ou de tensão); 
• Fratura de cisalhamendo de Riedel (Sintetica ou R), fazendo ângulo de ϴ/2 
com a direção do binário; 
• Fratura de cisalhamento conjugada de Riedel (Antitética ou R´), fazendo 
ângulo de 90º-(ϴ/2) com a direção do binário; 
• Fratura de cisalhamento P (sintética secundária), fazendo ângulo de ϴ/2 com 
o binário; 
• Fratura de cisalhamento X (antitética secundária), com ângulo de 90º-(ϴ/2) 
com o binário; e 
• Fratura de cisalhamento Y ou D, que se formam paralelamente ao binário, em 
casos extremos. 
As descontinuidades referidas expressam-se nas rochas em forma de juntas e 
falhas e os conjuntos de tais feições geológicas tende a ser assimétrico. R, P, X e Y 
envolvem movimentos coerentes com o binário; R´ se movimenta contrariamente. 
Se o maciço afetado for isotrópico e homogêneo, tais fraturas podem-se formar com 
as citadas relações angulares. Se a deformação progride, elas tendem a ser 
rotacionadas, no sentido de ficarem paralelizadas ao binário; R´ se movimenta 
Figura 3. 7 – Descontinuidades na deformação coaxial. (a) 
Identificação dos tipos; (b) Esquema do caso de desenvolvimento de 
C e C´. O circulo indica o estado indeformado no interior do bloco 
(HASUI; MIOTO, 1992). 
33 
 
contrariamente. Se o maciço for anisotrópico, as anisotropias existentes influem na 
orientação das fraturas e as relações serão diversas das referidas, representação na 
Figura 3.8. 
 
 
 
 
3.3 Estruturas Fundamentais 
 
O tipo fundamental de estruturas para a estabilidade de maciços rochosos, 
são as rúpteis, representadas por descontinuidades classificadas como juntas, 
falhas, fraturas e clivagem de fratura, descritas a seguir. 
 
3.3.1 Juntas 
 
As juntas ou diaclases são descontinuidades que se apresentam em 
superfícies paralelas ou subparalelas, compondo famílias de juntas; estas, em geral, 
comparecem em duas ou mais, entrecruzando-se e compondo sistemas de juntas, 
que isolam blocos poliédricos, cujas formas e dimensões dependem das orientações 
e espaçamento das juntas. Elas podem se formar por ação das tensões regionais, 
aparecendo em grandes áreas, em famílias que, normalmente, não tem igual 
expressão de ponto a ponto podem se formar por rápida exumação (HASUI; MIOTO, 
1992). 
Para fins descritivos, as juntas podem ser classificadas segundo diversos 
critérios, como: 
 
Figura 3. 8- Descontinuidades formadas em faixas afetadas por cisalhamento não-coaxial. R - 
Fratura de cisalhamento de Riedel; R´ - Fratura de cisalhamento conjugada de Riedel; T - Fratura 
de partição; P, Y e X são fraturas de cisalhamento. X//σ3 e Z//σ1 são os eixos cinemáticos e 
dinâmicos no instante da deformação (HASUI; MIOTO, 1992). 
34 
 
a. Relação com outras estruturas planares. Podem ser reconhecidas: Juntas 
direcionais; Juntas transversais; e Juntas oblíquas. 
b. Relação com dobra. Podem ser distinguidas: Juntas longitudinais, que são 
paralelas ao eixo da dobra; Juntas transversais, que são perpendiculares ao 
eixo da dobra. 
c. Tipo de arranjo. Podem ser referidas: juntas concêntricas; juntas radiais; 
juntas escalonadas. 
d. Origem. Podem ser: juntas de partição, distensão ou extensão (que alguns 
chamam inadequadamente de juntas de tensão ou tração), e juntas de 
cisalhamento. 
Alguns aspectos podem permitir a qualificação do tipo de junta, quanto a sua origem. 
Por exemplo, uma família de juntas preenchidas durante o seu desenvolvimento 
pode ser qualificada como do tipo de partição; uma família, em que alguns de seus 
planos permitiram atrito de blocos, durante a sua formação, pode ser qualificada 
como de cisalhamento. Considerando apenas as famílias de juntas, não é possível 
avançar em interpretações genéticas. As relações angulares, que tem sido utilizadas 
com frequência, raramente são adequadas para esta finalidade. Isto é 
compreensível, umas vez que: 
 
a. Os maciços, na maioria dos casos, possuem anisotropias; 
b. As juntas não se formaram todas ao mesmo tempo, mas tiveram 
desenvolvimento diácrono no maciço; assim, no desenvolvimento de uma 
junta, as anteriores poderiam ter influenciado como anisotropias; 
c. Se a deformação prossegue, a atitude das juntas formadas será modificadas; 
d. As relações angulares não são tão regulares quanto previstas teoricamente e 
os desvios inibem a aplicação dos modelos. 
Aliás, são estas restrições que tem limitado o estudo de juntas em seus aspectos 
geométricos. 
 
3.3.2 Falhas 
 
As falhas, paráclases ou zonas de cisalhamento rúptil são descontinuidades 
ao longo das quais os blocos separados sofrem deslocamentos, atritando-se um 
35 
 
contra o outro e impondo fragmentação das rochas. A espessura das rochas 
cataclásticas pode-se limitar a de uma película escura nas duas faces que se 
atritaram, mas pode alcançar espessura de centenas de metros, falando-se, então, 
nesse caso de zona de falha. 
As falhas e zonas de falhas são marcadas pelo plano de falha, espelho de 
falha, estria de falha e pelos produtos de cominuição que constituem a série de 
rochas cataclásticas. Na impossibilidade de observar tais elementos comprovadores 
da presença delas, utilizam-se critérios indiretos