COMPORTAMENTO DAS DESCONTINUIDADES_t

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COMPORTAMENTO DAS DESCONTINUIDADES
Introdução
Descontinuidades planas
Mohr-Coulomb
Descontinuidades rugosas
Patton
Barton
Descontinuidades preenchidas
Influência da água
Comportamento das Descontinuidades
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Introdução
O maciço rochoso fraturado e compartimentado pelas 
descontinuidades, formado blocos. O comportamento 
mecânico destes blocos é predominantemente condicionado 
pelo comportamento das descontinuidades.
Comportamento das Descontinuidades
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Atuadores
Pórtico
de reação
Amostra
O comportamento de descontinuidades é usualmente
estudado em ensaios de cisalhamento direto. O ensaio é 
realizado em uma amostra (contendo uma descotinuidade) 
colocada em uma caixa de cisalhamento, que sob uma 
tensão normal é cisalhada
Caixa de
cisalhamento
Comportamento das Descontinuidades
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Na sua forma mais convencional, o ensaio é realizado 
sob uma tensão normal constante e aumento da tensão 
cisalhante. Existem versões do ensaio onde a tensão 
normal varia durante o cisalhamento
Comportamento das Descontinuidades
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Comportamento de descontinuidades lisas
Colocando em um gráfico as resistências de pico e suas 
respectivas tensões normais pode-se construir a envoltória
de resistência da descontinuidade. 
Para o caso de descontinuidades lisas, esta envoltória, 
pode ser representada pela equação de Mohr-Coulomb:
onde c é a coesão e
 f é o angulo de atrito.
Comportamento das Descontinuidades
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resistência de pico
resistência residual
No caso da resistência residual a coesão é nula e a
equação de Mohr-Coulomb fica na forma:
onde fr é o angulo de atrito residual. 
Um parâmetro importante na caracterização das 
discontinuidades é angulo de atrito básico (fb). O fb é 
aproximadamente igual ao fr, entretanto deveria ser 
medido em ensaios em pequenas superfícies (50x50mm).
A envoltória de resistência nestes ensaios é descrita por:
Comportamento das Descontinuidades
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Comportamento de descontinuidades 
rugososas
As descontinuidades rugosas contam com um acréssimo
de resistência devido as irregularidades da superfície.
Um modelo simples pode representar este fenômeno onde 
a influência das irregularidades é representada por um 
componente de rugosidade, ou dilatância, i.
Comportamento das Descontinuidades
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Patton, em 1966, propos um critério de ruptura bi-linear, 
onde para valores de tensão normal elavados o modo de 
ruptura muda passando a existir cisalhamento das 
irregularidades. 
Tensão Normal (sn)
Tensão cisalhante (t)
Ruptura por
cavalgamento
Ruptura por
cavalgamento e
cisalhamento
Comportamento das Descontinuidades
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Barton e outros, a partir de 1973, desenvolveram um 
critério de ruptura onde o parâmetro de dilatância i é
representado de forma mais realística:
onde:
JRC - parâmetro de rugosidade
 que varia entre 0 e 20,
 pode ser determinado por 
 um tilt test ou estimado 
 por comparação;
JCS - parâmetro que representa
 a resistência das paredes;
fb - o ângulo de atrito básico.
Comportamento das Descontinuidades
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O tilt test (ensaio de deslizamento) é bastante simples,
consiste em inclinar uma amostra com uma descontinui-
dade e determinar a inclinação (a), da horizontal em 
relação ao plano médio da descontinuidade, em que a 
amostra desliza. O JRC é
obtido por:
O ângulo de atrito básico (fb) pode ser determinado também
em um tilt test, utilizando uma amostra polida. s’n é a tensão
normal no ensaio. Para valores de JRC elevados (>10), o tilt
test torna-se inviável, podendo-se determinar o JRC por
ensaios de arrastamento horizontal (horizontal pull tests). 
Comportamento das Descontinuidades
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O valor do JRC também pode ser estimado por
comparação com perfís de referência de 10cm. 
Comportamento das Descontinuidades
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O JCS, para baixos níveis de tensão pode ser tomado
como a resistência a compressão simples. Para situações
com confinamento deve ser tomado como a tensão de 
ruptura para aquele estado de tensões (s1-s3)r.
A dimensão do bloco ensaiado influencia bastante na
determinação do JRC e JCS . Uma correção devido 
ao EFEITO ESCALA foi proposta por Barton e Bandis,
em 1982:
onde os subscritos (o) e
(n) referem-se a escala de
laboratório (100mm) e 
escala de campo.
Comportamento das Descontinuidades
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Representação dos componetes de resistência ao cisalha-
mento e sua redução com o aumento do tamanho do bloco 
ensaiado. 
Comportamento das Descontinuidades
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Descontinuidades preenchidas
A resistência de descontinuidades preenchidas depende da
espessura do material, da altura da rugosidade das paredes,
da resistência do material de preenchimento, da história de
tensões e da história de deformações.
Para espessuras de preenchimento
maiores que as irregularidades 
da parede a resistência da 
descontinuidade é comandada 
pela resistência do material 
de preenchimento. 
Comportamento das Descontinuidades
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Para descontinuidades com
espessuras de preenchimento 
menores que a dimensão das
irregularidades da parede, a
resistência será ditada pela
interação rugosidade/preenchimento, podendo ser quase
a mesma resistência da descontinuidade sem preenchi-
mento no caso do preenchimento ser pequeno.
Descontinuidades polidas, e preenchidas, podem romper
no contato rocha/preenchimento e apresentar resistência 
ao cisalhamento inferior a resistência do preenchimento. 
Comportamento das Descontinuidades
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Influência da água
Quando a água está presente em um maciço rochoso, a
superfície das descontinuidades são solicitadas abrindo-se,
e a tensão normal s’n é reduzida. Para condições de 
escoamento permanente a tensão normal atuante é 
a tensão efetiva (s’n = sn - u).
Cabe lembrar que a presença d’água também intemperiza
as paredes, reduzindo a resistência destas.
Comportamento das Descontinuidades
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Bibliografia
BARTON, N. & BANDIS, S. (1990) Review of predictive 
	capabilities of JRC-JCS model in engineering pratice.
	In: ROCK JOINTS. Rotterdam, Balkema. p.603-610.
GOODMAN, R.E. (1989) Introduction to rock mechanics.
	2nd ed.Willey, New York. 562p.
HOEK, E.; KAISER, P.K.; BAWDEN, W.F. (1995) 
	Suport of undeground excavation in hard rock. 
	Balkema, Rotterdam. 215p.
SILVA, S.P.P. (1996) Resistência ao cisalhamento de
	descontinuidades em rochas e maciços rochosos.
	Seminários SGS833/EESC/USP. 114p.
Comportamento das Descontinuidades