PUC - Geologia de Engenharia e Mecânica das Rochas - Aula 1_REV1

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Pós Graduação Lato Sensu
Master em Engenharia Geotécnica
EGT 3 – Geologia de Engenharia e Mecânica das Rochas
Slides adaptados do Prof. Tiago Carneiro Lopes
Professor – Gustavo Vinicius Gouveia
E-mail: geogouveia@yahoo.com.br 
Formação:
✓ Bacharel em Geologia – UFMG (2013)
✓ Especialista em Geotecnia – PUC Minas (2015)
✓ Mestre em Geotecnia – UFOP (2018)
Ementa:
Geologia de Engenharia
➢ Introdução e Conceitos Básicos de Geologia de Engenharia;
➢ Atuação e Aplicação em Obras Civis/Geotécnicas;
➢ Conceitos Fundamentais em Geologia (Planeta Terra e sua Dinâmica, Minerais e Rochas, Estruturas Geológicas Tectônicas e
Atectônicas);
➢ Classificação de Solos na Geologia de Engenharia;
➢ Processos Geodinâmicos/Dinâmica Superficial.
Mecânica das Rochas
➢ Introdução e Conceitos Básicos de Mecânica das Rochas;
➢ Atuação e Aplicação em Obras Civis/Geotécnicas;
➢ Definição de Rochas e Maciços Rochosos (Propriedades e Índices Físicos da Rocha);
➢ Comportamento Mecânico: Resistência e Deformabilidade, Meio Continuo, Descontinuo e Continuo Equivalente;
➢ Tipos de Descontinuidades – Principais e Secundárias, Características das Descontinuidades;
➢ Sistemas e Classificação Geomecânicas dos Maciços Rochosos;
➢ Estado de Tensões nos Maciços Rochosos;
➢ Comportamento Mecânico das Descontinuidades;
➢ Projeção Estereográfica;
➢ Análise Cinemática e Introdução à Análise de Estabilidade;
➢ Hidrogeologia Aplicada a Maciços Rochosos e Instrumentação.
Bibliografia:
Fossen, H. (2012). Geologia Estrutural. Oficina de Textos, 584 pp.
Martin, D. & Stacey, P. (2018). Guideline For Open Pit Slope Design in Weak Rocks. CRC Press / Balkema, 381 pp. 
Oliveira, A. M. S. & Monticelli, J. J. (2018). Geologia de Engenharia e Ambiental, Volume 1. ABGE, 86 pp.
Oliveira, A. M. S. & Monticelli, J. J. (2018). Geologia de Engenharia e Ambiental, Volume 2. ABGE, 478 pp.
Oliveira, A. M. S. & Monticelli, J. J. (2018). Geologia de Engenharia e Ambiental, Volume 3. ABGE, 356 pp.
Press, F.; Siever, R.; Grotzinger, J.; Jordan, T.H. (2006). Para Entender a Terra, 4a edição. Tradução: Menegat, Bookman, 656 pp. 
Read, J. & Stacey, P. (2009). Guideline For Open Pit Slope Design. CRC Press / Balkema, 511 pp.
Vallejo, L. G. & Ferrer, M. (2011). Geological Engineering. CRC Press / Balkema, 678 pp.
Aula 1
➢ Introdução e Conceitos Básicos de Geologia de Engenharia;
➢ Atuação e Aplicação em Obras Civis/Geotécnicas;
➢ Processos Geodinâmicos/Dinâmica Superficial;
➢ Conceitos Fundamentais em Geologia;
➢ Classificação de Solos na Geologia de Engenharia.
O que é a Geotecnia?
Geotecnia é a aplicação de métodos científicos e princípios de engenharia para a aquisição, interpretação e uso do 
conhecimento dos materiais da crosta terrestre para a solução de problemas de engenharia.
O que é a Geologia de Engenharia?
“é a ciência dedicada à investigação, estudo e solução de problemas de Engenharia e do Meio Ambiente decorrentes da
interação entre a geologia e outras ciências correlatas e os trabalhos e atividades humanas” – ABGE 2013
EngenhariaGeologia
Geologia de Engenharia
Geologia de Engenharia
Geologia de Engenharia
• O que é este material (litotipo)?
• Quais as características deste material?
• Quais o problemas associados a ele 
(atual/projeto)? 
Geologia de Engenharia
Atuação
➢ Elaboração de Projetos
✓ Caracterizar geológico-geotécnicamente o site do empreendimento; propor e acompanhar campanhas de investigações e ensaios geológico-
geotécnicos; classificar geomecânicamente os materiais com interferência no projeto; elaborar modelo geomecânico; mapear, modelar e
aprovar os materiais naturais que venham a ser necessários para a obra.
➢ Acompanhamento e Fiscalização de Obras
✓ Avaliar aderência do projeto; confirmar e atestar a execução da obra conforme projeto; avaliar, elaborar e aprovar alterações e ajustes técnicos
que venham a ser necessários para a garantir a qualidade e segurança na implantação e da obra; registrar as atividades;
➢ Monitoramento e Operação de Estruturas
✓ Programar o monitoramento, inspecionar a estrutura, tratar os dados de leitura de instrumentos e inspeções visuais, acompanhar o
desempenho da estrutura e seus elementos durante a operação, identificar e registrar anomalias e possíveis fatores instabilizantes, sugerir e
avaliar a eficiência de medidas corretivas e de controle;
➢ Avaliação de Áreas, Projetos e Estruturas
✓ As áreas são avaliadas frente ao probabilidade de acidentes geotécnicos e o dano potencial associado (mapas de risco). Os projetos são
avaliados pela aderência às condições de campo, suficiência de dados e informações básicas, e adequação às boas práticas de engenharia. As
estruturas são avaliadas de acordo com seu desempenho (presença de patologias ou anomalias) e suas práticas de operação (metodologias
adotadas e qualidade na execução e registro das atividades de rotina).
Geologia de Engenharia
Geologia de Engenharia
Perguntas:
➢ Onde colocar minha estrutura para que ela seja geotecnicamente estável e viável?
➢ Como devo construir minha estrutura geotécnica - geometria, materiais e metodologia?
➢ Onde conseguir e quais são os melhores materiais geológicos para minha obra de engenharia (barragens, diques, 
estradas, aterros, agregados, etc.)?
➢ Quais critérios e medidas posso tomar para evitar ou mitigar problemas geotécnicos (rupturas de taludes, recalques,
erosão interna e externa, queda de blocos, infiltração, etc.)?
➢ Quais critérios e medidas geotécnicas posso tomar para evitar ou mitigar problemas ambientais e sociais 
(contaminação de água, solo e ar, assoreamento de cursos d’água, soterramento de fauna e flora, etc.)?
Geologia de Engenharia
Perguntas:
➢ Quais materiais terão interferência com a minha obra?
➢ Qual a abrangência e geometria destes materiais?
➢ Qual a textura e estruturação destes materiais?
➢ Qual o comportamento destes materiais?
➢ Quais fatores podem influenciar no comportamento dos meus materiais?
Geologia de Engenharia
Respostas:
1. Investigações Geológico-Geotécnicas (mapeamento, sondagens, ensaios de campo e ensaios de laboratório).
2. Modelos Geológico-Geotécnicos e Geomecânicos.
MODELO GEOLÓGICO MODELO GEOMECÂNICO
Conceitos Fundamentais em Geologia
James Hutton, 1726 – 1797. Alfred Wegener, 1880 – 1930
➢ Deriva Continental➢ Uniformitarismo;
➢ tempo profundo;
“The past history of our globe must be explained by what can be seen to be happening now”
“no vestige of a beginning, no prospect of an end”
“The forces which displace continents are the same as those which
produce great fold-mountain ranges. Continental drift, faults and
compressions, earthquakes, volcanicity, transgression cycles and polar
wandering are undoubtedly connected causally on a grand scale.”
“Geologia é a ciência que trata da Terra – sua história, composição e estrutura interna e suas feições superficiais” – Press
et al. 2006.
Conceitos Fundamentais em Geologia
A Terra é um sistema complexo sob ação de dois mecanismos térmicos, um interno (calor do
núcleo e radioatividade interna – tectônica de placas) e outro externo (radiação solar – clima)
que provocam constantes mudanças em sua estrutura e morfologia por meio de atividades
geológicas.
O Sistema Terra pode ser dividido em três geossistemas globais:
➢ Sistema das Placas Tectônicas;
➢ Sistema do Clima;
➢ Sistema do Geodínamo.
Crosta Oceânica (6-12km) Crosta Continental (25-70km)
670km
2900km
5120km
6378km
Conceitos Fundamentais em Geologia
Quais fenômenos e eventos, diretamente
relacionado com Geotecnia, vocês citar para
cada um dos sistemas da Terra?
Conceitos Fundamentais em Geologia
• Alteração e Desagregação do Materiais
• Precipitação (Chuva) e Saturação (Solo Encharcado)
• Erosão 
• Fluxo de Águas Subterrâneas 
• Tensões in-situ
• Movimentações – Reativação 
de Falhas
• Estruturas
• Gradiente Geotermal
• Zonas Deformadas
• ??????
4
3
2
1
Conceitos Fundamentais em Geologia
43
2
1
Sistema das Placas Tectônicas
(52 Placas, sendo 14 principais)Conceitos Fundamentais em Geologia
Sistema das Placas Tectônicas
Ciclo de Wilson
Estágios
1. Rifteamento continental;
2. Subsidência;
3. Desenvolvimento do oceano;
4. Início da subducção;
5. Fechamento do oceano;
6. Colisão continental.
Conceitos Fundamentais em Geologia: Ciclo da Água
https://geology.com/records/highest-mountain-in-the-world.shtml
https://geology.com/records/highest-mountain-in-the-world.shtml
Conceitos Fundamentais em Geologia: Sistema do Clima
Intemperismo químico 
(hidrólise, oxidação, 
redução, carbonatação, 
dissolução, hidratação)
Intemperismo Físico 
(choque de temperatura, 
congelamento de água, 
raízes, eflorescência)
https://geology.com/records/highest-mountain-in-the-world.shtml
https://geology.com/records/highest-mountain-in-the-world.shtml
Conceitos Fundamentais em Geologia
Sistema do Clima 3000
2500
2000
1500
1000
500
0
Precipitação anual (mm/ano)
Isotermas Anuais (°C)
4000
2500
1500
500
500 7000
6000
Elevação (m)
Solos lixiviação
Argilas 1:1
Argilas 2:1
Conceitos Fundamentais em Geologia: Ciclo das Rochas
Rochas Metamórficas
Rochas Sedimentares
Rochas Ígneas
Conceitos Fundamentais em Geologia
Minerais e Rochas
90% da massa da terra é constituída de 4 elementos (Fe, O, Si, Mg), para a crosta 8 elementos formam
99% da crosta (O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na).
Propriedades: cor, brilho, dureza, clivagem, fratura, magnetismo, densidade, tenacidade relativa, traço, 
solubilidade.
Feldspato -
51%
Quartzo - 12%
Piroxênio - 11%
Argilominerais - 5%
Micas - 5%
Anfibólios - 5% 
Óxidos, Sulfetos,
Sulfatos e 
Carbonatos - 8%
Olivina - 3%
Minerais na Crosta
Minerais
Silicatos
FeMg
Olivina Anfibólio Piroxênios Biotita
Não FeMg
Quartzo Feldspato Muscovita
Não Silicatos
Óxidos
Hematita Ilmenita Pirolusita
Sulfetos
Pirita
Halóides
Halita
Sulfatos
Gipso
Carbonatos
Calcita
Minerais: “substância sólida de ocorrência natural, inorgânica e homogênea, com composição química
definida e estrutura atômica ordenada e característica”.
Conceitos Fundamentais em Geologia
Minerais e Rochas
Biotita K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(F,OH)2
Diopsídeo CaMgSi₂O₆
Hornblenda (Ca,Na)2-3(Mg,Fe,Al)5(Al,Si)8O22(OH,F)2
Olivina (Mg²⁺, Fe²⁺)₂SiO ₄
Minerais
Silicatos
FeMg
Olivina Anfibólio Piroxênios Biotita
Não FeMg
Quartzo Feldspato Muscovita
Não Silicatos
Óxidos
Hematita Ilmenita Pirolusita
Sulfetos
Pirita
Halóides
Halita
Sulfatos
Gipsita
Carbonatos
Calcita
Conceitos Fundamentais em Geologia
Minerais e Rochas
90% da massa da terra é constituída de 4 elementos (Fe, O, Si, Mg), para a crosta 8 elementos foram 99% da 
crosta (O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na).
Muscovita KAl2(Si3Al)O10(OH,F)
Quartzo SiO₂
Albita NaAlSi3O8
Ortoclásio KAlSi₃O₈
Minerais
Silicatos
FeMg
Olivina Anfibólio Piroxênios Biotita
Não FeMg
Quartzo Feldspato Muscovita
Não Silicatos
Óxidos
Hematita Ilmenita Pirolusita
Sulfetos
Pirita
Halóides
Halita
Sulfatos
Gipsita
Carbonatos
Calcita
Conceitos Fundamentais em Geologia
Minerais e Rochas
90% da massa da terra é constituída de 4 elementos (Fe, O, Si, Mg), para a crosta 8 elementos foram 99% da 
crosta (O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na).
Hematita Fe₂O₃ PirolusitaMnO2
Ilmenita FeTiO₃
Minerais
Silicatos
FeMg
Olivina Anfibólio Piroxênios Biotita
Não FeMg
Quartzo Feldspato Muscovita
Não Silicatos
Óxidos
Hematita Ilmenita Pirolusita
Sulfetos
Pirita
Halóides
Halita
Sulfatos
Gipsita
Carbonatos
Calcita
Conceitos Fundamentais em Geologia
Minerais e Rochas
90% da massa da terra é constituída de 4 elementos (Fe, O, Si, Mg), para a crosta 8 elementos foram 99% da 
crosta (O, Si, Al, Fe, Mg, Ca, K, Na).
Pirita FeS₂
Halita NaCl
Gipsita Ca(SO4).2H2O
Calcita CaCO₃
Minerais
Silicatos
FeMg
Olivina Anfibólio Piroxênios Biotita
Não FeMg
Quartzo Feldspato Muscovita
Não Silicatos
Óxidos
Hematita Ilmenita Pirolusita
Sulfetos
Pirita
Halóides
Halita
Sulfatos
Gipsita
Carbonatos
Calcita
http://www.webmineral.com/jmol/index.shtml#.X5dC-EeSlPY
Conceitos Fundamentais em Geologia
1.Talco
2.Gipsita
6.Feldspato
10.Diamante
Vidro (6)
Unha (2,5)
3.Calcita
Moeda de Cobre (3,5)
4.Fluorita
5.Apatita
Canivete (5,5)
7.Quartzo
8.Topázio
Lima (tungstênio) (8,5)
9.Córindon
Escala de Mohs
Minerais e Rochas
Série de Bowen (Goldich)
Dicionários e Guias de Mineralogia
https://museuhe.com.br/minerais/
http://www.webmineral.com/jmol/index.shtml#.X5dC-EeSlPY
Conceitos Fundamentais em Geologia
d
e
Minerais e Rochas
Rochas: “corpo sólido natural, resultante de um processo geológico determinado, 
formado por agregados de um ou mais minerais, arranjados segundo as condições 
temperatura e pressão existentes durante sua formação.”
Tipos: Rochas Ígneas, Sedimentares e Metamórficas
➢ 80% da Crosta são rochas ígneas, 15% são metamórficas e
5% são sedimentares;
➢ 75% da superfície terrestre são de rochas sedimentares.
Conceitos Fundamentais em Geologia
Rochas Ígneas
Conceitos Fundamentais em Geologia
Rochas Sedimentares Argila/Silte Areia
Diagênese
Pedregulhos
Argilito/Siltito Arenito Conglomerado/Brecha
Clásticas
Químicas
ROCHAS 
SEDIMENTARES
Calcário Sal Gema
Argilito
Arenito
Orgânicas
Conglomerado
Carvão Coquina
Metamorfismo de Contato Metamorfismo RegionalQuartzito
Mármore
Ardósia Filito Xisto Gnaisse Migmatito
Foliação Xistosidade Bandamento
>2-5km de soterramento - Metamorfismo
Diagênese Baixo Intermediário 
Xisto Verde Anfibolito
Alto 
Granulitos
Grau metamórfico/Tamanho dos cristais/Espessura
Silimanita
Félsicas
Quartzo
Feldspato (Albita – Na)
Muscovita
Clorita
Biotita
Granada
Estaurolita
Cianita
Clorita
Zeólita
Granada
Piroxênio
Epidoto 
AnfibólioNão Aluminioso Aluminioso
Rico Na Rico Ca
Máficas
Plagioclásio
Diagênese Baixo Intermediário
Zeólita Xisto Verde Anfibolito
Alto
Granulitos
Grau metamórfico/Tamanho dos cristais/Espessura
Conceitos Fundamentais em Geologia
Rochas Metamórficas
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
Solos: “produtos do intemperismo mediante desagregação e 
decomposição das rochas”.
Solos não transportado ou in situ
Propriedades: cor, textura, granulometria, presença de matéria 
orgânica, estruturas reliquiares, porosidade, composição, 
gênese, compacidade/consistência, plasticidade, etc.
Solos transportados
Arenoso Siltoso Argiloso
https://eos.org/meeting-reports/healthy-soils-for-healthy-societies
0,002mm0,06mm
➢ Solo residual maduro
➢ Solo residual jovem
➢ Colúvio
➢ Aluvião
https://eos.org/meeting-reports/healthy-soils-for-healthy-societies
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
Perfil de Intemperismo para Regiões Tropicais (modificado de Vaz, L., 1996)
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
Perfil de Intemperismo para Regiões Tropicais (modificado de Vaz, L., 1996)
Alta
Baixa
Descontinuidades
https://eos.org/meeting-reports/healthy-soils-for-healthy-societies
P
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m
o
https://eos.org/meeting-reports/healthy-soils-for-healthy-societies
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
https://eos.org/meeting-reports/healthy-soils-for-healthy-societies
Elúvio
Colúvio
Rocha
Alúvio
Rocha Alterada
https://eos.org/meeting-reports/healthy-soils-for-healthy-societies
Classificação de Escavabilidade (Franklin et al. 1971)
Conceitos Fundamentais em Geologia
Escavabilidade na Geologia de Engenharia
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
Colúvio
Solo Residual Maduro
Solo Residual Jovem
Saprolito
Rocha
https://www.pedologiafacil.com.br/curiosidade.php
SE
SA
Asfalto
Leito
AL
SE
SA
SE
SA
COL
COL
SE
SA
ORG
ORGORG
SE
SA
COL
https://www.pedologiafacil.com.br/curiosidade.php
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologiade Engenharia
COL
SA
COL
SE
Linha de seixos
Linha de seixos
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
COL
SE
Linha de seixos
COL
SE
COL
SE
SE Linha de seixos
Linha de seixos
COL
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
AL
SE
SA
AL
AL
AL
RAM
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
COL
SA
Linha de seixos
SA
COL
SE
Conceitos Fundamentais em Geologia
COL
SA
Linha de seixos
SA
COL
SE
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
COL
SE
COL
SE
BL BL
SA
SA
SA
SA
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
COL
SE
COL
SE
BL BL
SA
SA
SA
SA
SE
BL
COL
SA
Conceitos Fundamentais em Geologia
Classificação dos Solos na Geologia de Engenharia
Geologia de Engenharia
Folha Belo Horizonte 1:100.000 – CPRM (2000)
Mapa Geológico do Quadrilátero Ferrífero 1:150.000 –Endo (2019)
http://www.cprm.gov.br/publique/media/geologia_basica/americasul.pdf
http://geosgb.cprm.gov.br/geosgb/downloads.html
http://www.cprm.gov.br/publique/media/geologia_basica/americasul.pdf
http://geosgb.cprm.gov.br/geosgb/downloads.html
Pós Graduação Lato Sensu
Master em Engenharia Geotécnica
EGT 3 – Geologia de Engenharia e Mecânica das Rochas
Obrigado e até a próxima aula.