Introdução à Engenharia Geotécnica

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14/08/2016
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Introdução à Engenharia 
Geotécnica
A Crosta Terrestre
Vítor Pereira Faro                     Sidnei Helder Cardoso Teixeira
vpfaro@ufpr.br                                                  s.teixeira@ufpr.br
Agosto 2016
Introdução à Geologia
Geologia
Ciência da terra que trata de sua origem, composição 
(estrutura), de seus processos internos e externos e de sua 
evolução, através do estudo das rochas.
GEO = terra; LOGOS = estudo
É objeto da Geologia o estudo dos agentes de formação e 
transformação das rochas, da composição e disposição das 
rochas na crosta terrestre.
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Histórico da Geologia
∙ Nicolaus Steno (1631‐1686), Bispo de Hamburgo: fundador da 
Geologia como um ramo independente da Ciência;
∙ J.G. Lehmann, alemão, visualizou a possibilidade de ordenar a 
disposição e idade das rochas da crosta terrestre;
∙ James Hutton (1726‐1797), escocês, foi o 1º grande nome nos 
anais da Ciência. Seu livro “Teoria da Terra” trouxe as bases para os 
grandes avanços do séc. XIX;
∙ Séc. XIX: a ciência geológica sofre preconceitos religiosos e 
filosóficos, oposição às idéias sobre a antiguidade da Terra.
Histórico da Geologia
∙ A moderna Geologia sofre influência da publicação “A origem das 
espécies ”, de Charles Darwin (1859);
∙ Meados do séc. XIX: o progresso da sociedade industrial européia 
motivou grandes obras, desenvolvendo a Geologia;
∙ 1914: desenvolvimento da Mecânica das Rochas, Geomecânica e 
Mecânica dos Solos;
∙ Década de 1950: grande desenvolvimento após a 2ª Guerra 
Mundial, exigindo a utilização de especialistas em todas as áreas 
de conhecimento científico e tecnológico, resultando no acelerado
crescimento da Geotecnia.
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Divisão da Geologia
Geologia teórica ou geral
FÍSICA: estudo dos tipos de materiais e de certas estruturas, 
bem como do seu modo de ocorrência.
∙ Mineralogia: trata das propriedades cristalográficas (formas e 
estruturas), físicas e químicas dos minerais, bem como da sua 
classificação;
∙ Petrografia: descrição dos caracteres intrínsecos da rocha, 
analisando sua origem (composição química, minerais, arranjo 
dos grânulos, estado de alteração, etc.);
∙ Sedimentologia: estudo dos depósitos sedimentares e sua 
origem. As inúmeras feições apresentadas nas rochas podem 
indicar os ambientes que existiam no local no passado e assim 
entender os ambientes atuais;
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Geologia teórica ou geral
∙ Estrutural: investiga os elementos estruturais presentes nas 
rochas e causados por esforços;
∙ Geomorfologia: trabalha com a evolução das feições 
observadas na superfície da Terra, identificando os principais 
agentes formadores dessas feições e caracterizando a 
progressão da ação de agentes como o vento, gelo, água... que 
afetam bastante o relevo terrestre. Em resumo: estuda a 
maneira como as formas da superfície da Terra são criadas e 
destruídas.
Geologia teórica ou geral
HISTÓRICA: estudo da evolução dos acontecimentos e 
fenômenos ocorridos no passado.
∙ Paleontologia: estuda a vida pré‐histórica, através dos fósseis 
de animais e plantas micro e macroscópicos encontrados nas 
rochas. Os fósseis são indicadores das condições de vida 
existentes no passado geológico, preservados por meios naturais 
na crosta terrestre;
∙ Estratigrafia: trata do estudo da seqüência das camadas 
(condições de sua formação e a correlação entre os diferentes 
estratos ou camadas).
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Geologia Aplicada
À ECONOMIA: estudo do solo, rochas, água subterrânea e sua 
influência no planejamento e construção de estruturas de 
engenharia, ou seja, é o estudo dos materiais do reino mineral 
que o homem extrai da Terra para sobrevivência e evolução 
(substâncias orgânicas e inorgânicas).
∙ Mineração;
∙ Petróleo.
Geologia Aplicada
∙ À ENGENHARIA: é a ciência dedicada à investigação, estudo e 
solução de problemas de engenharia e meio ambiente, 
decorrentes da interação entre a Geologia e os trabalhos e 
atividades do homem, bem como à previsão e desenvolvimento 
de medidas preventivas ou reparadoras de acidentes geológicos
(Ass. Internacional de Geologia de Engenharia).
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Aplicações da Geologia na Engenharia Civil
Atividades de superfície
Obtenção de materiais para construções, Construção de estradas, 
cortes e minas a céu aberto, Fundações de edifícios, Obtenção de 
água subterrânea, Barragens de terra e aterros em geral, Túneis e 
escavações subterrâneas, 
Atividades de profundidade
Escavações de túneis, Escavações de Minas em profundidade, 
Cavernas para hidroelétricas
Atividades especiais
Engenharia de Petróleo, Engenharia Geotécnica em geral,
Engenharia do Meio Ambiente
Elementos sobre a 
terra e a crosta 
terrestre
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A TERRA
A TERRA
. Esferóide achatado nos Pólos e dilatado no Equador.
. Diâmetro Polar: 12.712 Km.
. Diâmetro Equatorial: 12.756 Km.
. Maior elevação: Everest 8.840m (HIMALAIA).
. Maior depressão: Fossa das Marianas (Filipinas): 11.516m.
. Massa (lei da gravitação de Newton): 6 sextilhões ton.
. Densidade: 5,52 (5,52 vezes o peso da água).
. Rochas de ocorrência na superfície: d = 2,7‐3,0 ;
. Interior da terra: > Densidade.
. Raio Médio: 6300 Km.
. Perfuração Atingida: 7Km (0,1%).
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Composição da Terra
Informações sobre o interior da terra: Meios Indiretos ‐ Estudos de 
propagação de ondas sísmicas originadas por terremotos, cujas 
vibrações são medidas por sismógrafos.
Propriedade Ondas
longitudinais
(compressão)
Ondas transversais
(distorção)
Nome Principais (P) Secundárias (S)
Vibração
Direção // à de 
propagação (= 
onda sonora)
Direção  à de 
propagação (= onda
luminosa)
Velocidade Maior Menor
Meio Sólido e líquido Sólido
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Partes do Globo
MANTO NÚCLEO
CROSTA
120 KM
A TERRA
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A TERRA
Partes do globo
a) Crosta: vai desde a superfície até a descontinuidade abaixo dos 
oceanos e de 30 à 50 km nas regiões continentais.
b) Manto: Compreendido entre as descontinuidades de 
Mohorovicic e do Weichert‐Gutenberg, com espessura de 2.900 km. 
De acordo com a velocidade de transmissão das ondas sísmicas 
identificou ser formado de silicatos, alguns sulfetos e óxidos de 
ferro. d = 3,3 ‐ 4,7
c) Núcleo: Compreendido entre a descontinuidade de Weichert‐
Gutenberg e o centro da terra. É formado de um material que se 
comporta na parte exterior como um líquido e na parte mais interna 
possivelmente sólida ‐ Ligas de Fe e Ni.
d = 12,2
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Crosta (Litosfera)
Crosta (Litosfera)
SIAL (sílica + alumínio)
‐ Nas regiões continentais: zonas superiores (placas), com espessura 
da ordem de 15 km
‐ Nas regiões oceânicas: praticamente ausente
‐ Predomínio de rochas graníticas, ricas em sílica e alumínio
‐ Propaga ondas elásticas com velocidade de 6,0 a 6,5 km/s
‐ Em geral está coberto pelas formações sedimentares
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Crosta (Litosfera)
SIMA (sílica + magnésio):
‐ Nas regiões continentais: zonas inferiores, com espessura da 
ordem de 30 km
‐ Nas regiões oceânicas: presentes, espessura de 5 a 10 km 
‐ Predomínio de rochas basáltica, ricas em silicatos de magnésio e 
ferro.
‐ Propaga ondas elásticas com velocidade de 6,5 a 7,0 km/s
Constituição da Crosta (Litosfera)
Rochas: Agregados naturais de uma ou mais espécies de minerais. 
Constituindo assim unidades mais ou menos definidas da crosta 
terrestre
Classificação quanto a gênese (Formação):
. Magmáticas: Formadas a partir do resfriamento e consolidação do 
magma, que é um material em estado de fusão no interior da terra.
. Sedimentares: Formadas por consolidação de materiais derivados 
da decomposição e desintegração de qualquer rocha.
. Metamórficas: Originadas pela ação da pressão, temperatura e de 
soluções químicas de outra rocha qualquer.
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Constituição da Crosta (Litosfera)
Constituição da Crosta (Litosfera)
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Escala geológica do tempo
Qual a Idade da Terra ???
‐ Extrapolação sobre a velocidade de fenômenos geológicos 
atuais, transferindo‐se seus resultados para o passado.
‐ Estudosmodernos: Radioatividade ‐ Possibilidade de 
determinação do tempo de transmutação de um elemento em 
outro (mudança do nº atômico com o tempo).
Escala geológica do tempo
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Escala geológica do tempo
Evolução dos Continentes
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Evolução dos Continentes
Movimento das Placas Tectônicas
Descontinuidade 
do relevo 
Montanhas
Cordilheiras do Himalaia
Fossas oceanas 
(7 a 5mil metros)
Fossas das Marianas 11 mil metros
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Movimento das Placas Tectônicas
Grandes blocos de rocha 60 a 70 km flutuando sobre magna. 
Movimento das Placas Tectônicas
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Evolução dos Continentes
Planeta Terra