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MÓDULO:I
NOÇÕES BÁSICAS DE MECÂNICA DE ROCHAS
AULA#:4
Saurimo, Dezembro de 2022
CENTRO DE FORMAÇÃO TÉCNICO 
PROFISSIONAL ENDIAMA 
Formador: Eng0. MSc. Helder Vemba M. Lito
heldervemba88@Gmail.com
mailto:heldervemba88@Gmail.com
CONTEÚDO
1. Noções de comportamento geomecânico das
escavações subterrâneas;
3. Ensaios laboratoriais;
4. Instrumentação de campo.
AULA ANTERIOR:
1.Distribuições de tensões no entorno das
escavações.
2.Concentrações de tensões.
DISTRIBUIÇÕES DE TENSÕES NO ENTORNO 
DAS ESCAVAÇÕES. 
q O trabalho em subsolo é muitas vezes guiado
pela mecânica das rochas.
q Situações como abertura de túneis, galerias,
realces de lavra, entre outras, são planejadas a
partir dos estudos geotécnicos realizados e seus
resultados.
q No seu estado natural, antes de ser afectado
pelos trabalhos, o maciço rochoso encontra-se
num estado de tensão de equilíbrio, produzido
fundamentalmente pela acção do peso da rocha
(força da gravidade).
q Ao realizar no maciço, qualquer tipo de trabalho,
o equilíbrio que nele existe é afectado;
q Sabe-se que, mesmo para um maciço rochoso que
não passou por nenhum tipo de perturbação
gerada pelo homem, existe um estado de tensão
atuante, denominado estado de tensão in situ.
q Esse campo de tensões pode ser ocasionado por
diferentes situações:
q sendo que as mais comuns são o peso próprio
das camadas de rocha sobrejacentes;
q tensões geradas pelo confinamento ao qual a
rocha muitas vezes encontra-se submetida e ao
q histórico do maciço, como a ocorrência de
sismos em tempos geológicos passados.
DISTRIBUIÇÕES DE TENSÕES NO ENTORNO 
DAS ESCAVAÇÕES. 
q O trabalho das escavações subterrâneas leva a
uma variação do estado de tensional existente
no maciço, como resultado da qual a
concentração de tensões ocorre no contorno
destas escavações.
q É prática comum considerar as tensões verticais
e horizontais como sendo as tensões principais do
maciço rochoso.
q A tensão in situ vertical, que atua sobre
determinado ponto do maciço rochoso, pode ser
aproximada através da equação.
Onde:
Tensão vertical atuante no ponto analisado;
Peso específico médio das camadas de rocha sobrejacentes ao ponto analisado;
Z: Profundidade do ponto analisado.
Ruptura por clivagem axial, e sua relação 
com a direção da tensão principal maior que 
atua no maciço. 
Ruptura em um quartzito, localizado a 
1500 metros de profundidade, na parede 
de uma mina de urânio
Mapa relacionando a ruptura ocorrida
por clivagem axial, em um túnel, com a
direção das tensões principais
presentes antes da escavação.
Direção da ruptura por clivagem
axial em uma passagem de
ventilação, comparada à direção
das tensões principais.
Estado tensional do 
maciço
Analisis da concentração de tensões em 
contorno das excavaciones.
É bem conhecido que quando uma
escavação está a ser trabalhada,
ocorre uma redistribuição do tensões
à sua volta, produzindo uma
concentração de tensões em todos os
lados.
CONCENTRAÇÃO DE TENSÕES 
q Concentração de tensões é um parâmetro que
quantifica as tensões que são induzidas pela
escavação em cada ponto de sua periferia.
qA tensão vertical permanece praticamente
constante ao longo da seção das escavações.
COMPORTAMENTO DAS ESCAVAÇÕES 
SUBTERRÂNEAS - ESCAVAÇÕES CIRCULARES”
q A execução de uma escavação subterrânea
provoca uma redistribuição no campo de tensões
preexistente no maciço,
q Esta redistribuição se dá principalmente em
função de duas variáveis:
q Características mecânicas da rocha que
constitui o maciço rochoso
q Formato da escavação.
Ruptura contínua do teto
Tratamentos de reforço do suporte do túnel
MÓDULO: I
NOÇÕES BÁSICAS DE MECÂNICA DE ROCHAS 
AULA#:4
1. Noções de comportamento geomecânico das
escavações subterrâneas;
3. Ensaios laboratoriais;
4. Instrumentação de campo.
Saurimo, Dezembro de 2022
CENTRO DE FORMAÇÃO TÉCNICO 
PROFISSIONAL ENDIAMA 
NOÇÕES DE COMPORTAMENTO GEOMECÂNICO DAS 
ESCAVAÇÕES SUBTERRÂNEAS. 
q A estabilidade das escavações subterrâneas é
definida como sua capacidade de manter a forma
e as dimensões necessárias de sua seção
transversal durante todo o tempo previsto de
exploração.
A estabilidade do sistema maciço-escavação 
depende de um grande número de fatores, entre 
os quais os mais importantes são:
q Propriedades físico-mecânicas das rochas;
q Grau de fissuração do maciço e junto com isso o
número de sistemas de fissuras existentes
q sua orientações sobre a direção da escavação,
q material com o qual as fissuras são preenchidas,
entre outros aspectos.
q Tensões atuantes no maciço (antes e depois da
escavação).
q Forma e dimensões da seção transversal da
escavação.
q Localização espacial da escavação no maciço.
q Método de laboreo utilizado.
q Quantidade de água e hidrologia no maciço.
FORMAS DE PERDA DE ESTABILIDADE
q Existe três maneiras principais pelas quais a
perda de estabilidade em maciços rochosos se
manifesta:
q Deslizamentos de pedaços ou setores de rochas
fraturado sob seu próprio peso.
q Desplazamento, deformação e destruição da
rocha em áreas de concentração de tensão.
q Desplazamento significativo da rocha desnudada,
sem que preduzca destruição apreciável.
Perda de Estabilidade por Deslocamento, Deformação e Destruição 
da rocha no contorno da escavação
q Neste caso, a perda de
estabilidade ocorre
quando a magnitude das
tensões atuantes no
contorno das
escavações excede o
valor da resistência da
rocha.
(A) representa a perda de estabilidade
mediante pedaços aislados.
(B) se forma la bóveda,
(C) ocorre a destruição do maciço ao redor da 
Excavação
(D) se deforma en función del tiempo. 
PERDA DE ESTABILIDADE DEVIDO AO 
DESLOCAMENTO SIGNIFICATIVO DA ROCHA 
SEM SUA DESTRUIÇÃO.
q Neste caso, o macizo é considerado como um
meio elasto-plástico homogêneo, no qual
ocorrerão deslocamentos e deformações
significativas na rocha ao redor da escavação
sem sua destruição.
CRITÉRIOS PARA A AVALIAÇÃO DA 
ESTABILIDADE DO MACIÇO ROCHOSO
Existem vários critérios para avaliar a estabilidade
do maciço rochoso.
qOs métodos de avaliação de estabilidade mais
difundidos, relacionando a sua utilização com o
modelo geomecânico mais representativo do
maciço e com a forma predominante como ocorre
a perda de estabilidade.
qSurgem então as chamadas classificações
geomecânicas, com elas pretende-se avaliar a
competência das rochas a partir da observação
das mesmas ou de ensaios simples, de forma que a
partir do índice de qualidade e experiência
anterior, se possam definir as necessidades de
fortifição ou os sistemas de escavação mais
adequados para a execução de uma obra mineira
ELEIÇÃO DE MATERIAL DE FORTIFICAÇÃO NAS 
EXCAVAÇÕES MINEIRAS SUBTERRÂNEAS 
A escolha do material de fortificação é feita com base em
uma série de aspectos; entre os quais os se destacam:
q Vida de serviço que se projeta a escavação;
q Propriedades físico-mecânicas das rochas através das
quais a escavação é lavrada;
q Presença de água e gases;
q Se a escavação estiver fora ou dentro da zona de
influência dos trabalhos de arranque.
Entre as propriedades físico-mecânicas
fundamentais a ter em conta estão: 
q o peso volumétrico da rocha;
q Agretamento;
q ângulo de fricção interna;
q resistência mecânica (compressão, tração, flexão
e cisalhamento) e
q fortaleza da rocha.
ELEIÇÃO DA FORMA DA SEÇÃO
A forma da seção de escavação é estabelecida
dependendo de uma série de fatores, tais como:
q Propriedades físico-mecânicas das rochas em que
a escavação é trabalhada;
q Magnitude e direção em que atua a pressão
mineira;
q Estado em que se encontra a rocha;
q Vida de serviço em que se planeja a escavação;
q Tipo de fortificação a ser usado.
As formas de seção mais utilizadas para escavações
horizontais são as seguintes:
a) Retangular;
b) Trapezoidal;
c) Poligonal;
d) Com teto abóbadado e paredes verticais;
e) Circular;
f) Com teto abóbadado e paredes inclinadas.qNo caso de utilizar madeira como material de
fortificação, preferencialmente são utilizadas
formas retangulares, trapezoidais e poligonais,
sendo que a primeira só é utilizada quando não
existe a pressão lateral.
qQuando se utiliza fortificação de concreto ou
pedra, as formas mais utilizadas são as abóbadas
de paredes retas ou curvas, com abóbada
invertida no piso e a circular.
Por forma da seção transversal das escavações 
que realiza as combinadas, se classificam em:
q escavações combinadas para o trabalho de
seções circulares;
q Arqueadas;
q retangulares e
q trapezoidais.
Essas formas de fortificações são as mas
difundidas em fortificações metálicas.
Esquema de fortificação de anclas, quando elas unem rochas fracturadas 
e rochas fortes
Fortificação reforçada de madeira
Esquema de fortificação com anclas em rochas agretadas
PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA DOS MACIÇOS CONSTITUINTES 
DOS RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO E GÁS. 
q Portanto, os reservatórios são meios heterogêneos que
apresentam discontinuidades ao longo de sua
profundidade.
q estado de tensões presente nesses meios pode acarretar
diversos fenômenos geológicos, como falhas, fraturas e
dobramentos. P
q Por essa razão, se torna essencial determinar algumas
propriedades das rochas onde se encontram os
hidrocarbonetos.
PROPRIEDADES DAS ROCHAS
Densidade e Porosidade
q A compreensão da densidade e porosidade da
rocha reservatório é o fator chave para a
estimativa do potencial de hidrocarbonetos.
q Essas duas propriedades estão diretamente
relacionadas.
q Deformabilidade, Falhas, Dobramentos e
Fraturas.
qOs dobramentos ocorrem geralmente em formações
sedimentares, que apresentam um comportamento
dúctil.
q As tensões atuantes geram uma
deformação, geralmente um
enrugamento, na formação.
q Os dobramentos são
importantes, pois suas cristas
são potenciais trapas de
hidrocarbonetos.
Reservatório Estrutural Formado por 
Dobramento
INSTABILIDADE DE POÇOS
qAs aplicações da geomecânica em diversas
operações na indústria de petróleo e destaca
como a geomecânica pode otimizar a perfuração
de poços.
qNa perfuração, a trajetória dos poços está
relacionada com a estabilidade mecânica da
formação.
q Na indústria de petróleo, a Geomecânica é o
estudo multidisciplinar da Geologia, Geofísica,
Petrofísica e Mecânica das Rochas e se faz
necessária desde a prospecção até a produção de
hidrocarbonetos.
ENSAIOS LABORATORIAIS.
q Ensaios dinâmicos das rochas, nomeadamente de
resistência ao corte de descontinuidades
sujeitas a carregamentos dinâmicos;
q ensaios de medição do estado de tensão em
maciços rochosos, quer no campo quer em
laboratório usando técnicas de emissão acústica;
q técnicas de amostragem e ensaios de rochas
brandas;
q ensaios de rochas designadas, compostas por
blocos de rocha inseridos numa matriz de textura
mais fina;
q ensaios triaxiais verdadeiros para estudo da
influência da tensão principal média na
resistência e na deformabilidade;
q ensaios para determinação de parâmetros de
escavabilidade de rochas;
q ensaios para avaliação da alterabilidade e de
taxas de degradação das rochas.
ENSAIOS LABORATORIAIS.
q Peso especifico aparente: definido pela razão
entre o peso da amostra seca e o seu volume:
q Sua determinação é muito simple e seu valor
(para o granito é da ordem de 2700 kg/m3 e de
emprego frequente no estudo das propiedades
das rochas).
Porosidade: é a razão entre o volume de vazíos da
amostra da rocha e o seu volume total:
Para sua determinação, basta dividir o volume de água que enche os
vazíos da amostra pelo volume total obtido por medida direta. assim
q Resistencia a compressão simple: é determinada
medindo-se a carga de ruptura P de uma amostra. Isenta
de fendas e defeitos, se A é a área de seção
transversal, tem-se para resistencia a compressão
q Resistencia a tração indireta: Para uma amostra
sujeita a compressão diametral conforme a
figura, ensaios proposto pelo Eng. Lobo Carneiro,
em 1943’ a tensão de ruptura é calculada:
INSTRUMENTAÇÃO DE CAMPO
1. Caderno para apontamento;
2. Lapiseira;
3. Fita métrica;
4. Gps Movel;
5. Mapa atualizada da mina;
6. Martelo de Schmidt;
7. Bússola;
8. Martelo Geólogo;
9. Bidom para água etc.
CONCLUSÃO DA CONFERENCIA