Apostila GEOLOGIA APLICADA

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Centro Territorial de Educação Profissional do Piemonte Norte do Itapicuru – 
CETEP 
Extensão de Andorinha 
 
Disciplina: Geologia Aplicada 
Professora: Ana Selma Alves 
 
Geologia Aplicada 
 
Na Geologia Aplicada existem dois ramos distintos: o ramo 
que estuda o aproveitamento sócio-econômico dos recursos 
naturais (Geologia Econômica) e o que trata do equilíbrio no uso 
dos referidos recursos (Geologia de Engenharia 
e Geologia Ambiental); 
Abrange ampla interações prováveis entre o Homem e o 
ambiente físico. Especificamente, a aplicação da informação 
geológica para resolver conflitos, minimizando a possibilidade de 
degradação ambiental, ou maximizando a possibilidade de 
adequado uso do ambiente natural ou modificado". Keller (1982). 
 
 
 
 
 
 
Aplicações da Geologia em Projetos de Engenharia Civil 
1.1.1 - Atividades de Superfície : 
a) Obtenção de materiais para construções em geral. 
b) Construção de estradas, corte em geral e minas a céu aberto. 
c) Fundações de Edifícios. 
d) Obtenção de água subterrânea. 
e) Barragens de terra e aterros em geral. 
f) Túneis e escavações subterrâneas. 
a) Obtenção de materiais para construções em geral. 
A procura de ocorrências naturais (jazidas) de materiais de construção como pedras, 
saibros, areia ou cascalho, argilas para exploração, constitue uma das fases importantes do 
planejamento das obras civis de vulto. Nas obras situadas nas grandes cidades e nas 
proximidades das mesmas, o material de construção necessário poderá ser adquirido de 
fornecedores (pedreiras, areais, ...) já instalados. A maioria das grandes obras rodoviárias, 
ferroviárias, hidráulicas, habitacionais etc. , no entanto, utiliza jazidas próprias. 
A foto aérea abaixo (Jornal Tribuna de Minas – J. Fora/MG) ilustra o aspecto do grande 
impacto, face a alteração do relevo, em que implicam algumas obras, em que há grande 
movimentação de terra. 
Figura 01 - Exemplo de Obra de Terra (Terraplenagem do Carrfour, em Juiz de Fora/MG) 
14 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
A localização adequada das jazidas que forneçam materiais de boa qualidade é um dos 
fatores que mais influem no custo e no andamento das grandes obras civis. 
Identificação de jazidas naturais para exploração de material: 
- Pedreiras (Pedra): Utilizadas para confecção de concretos, pavimentação, revestimentos de 
fachadas de edifícios ,etc... 
- Jazidas de Cascalhos e Areia: Utilizados para revestimento de leitos de estradas, 
construção de aterros de terra, concretos, obras de drenagem, etc... 
- Jazidas de Argila: para impermeabilização de obras de terra, para cerâmica em 
geral (fabricação de tijolos). 
A fotografia (figura 02) mostra um exemplo de obra - construção de aterro - em que o 
material utilizado na construção é basicamente um solo argiloso (argila) extraído de jazida 
(assinaladas com setas) próximo ao local de construção do aterro, com pequena distância de 
transporte do material. 
Figura 02 - Vista da construção de aterro nas proximidades do Aeroporto de Juiz de Fora 
A potencialidade de uma região, quanto à possibilidade de existirem ocorrências favoráveis 
para a exploração de jazidas (materiais minerais nobres, como o mármore, granito...) pode 
ser verificada facilmente pelo simples exame dos mapas geológicos. O sucesso dessa 
verificação dependerá muito da peculiaridade geológica da região e dos detalhes dos mapas 
disponíveis. 
A utilização das rochas e dos depósitos naturais de sedimentos como materiais de 
construção em obras de engenharia são intensas e, normalmente, são utilizadas como: 
agregados para confecção de concreto, blocos para revestimento de fachadas de edifícios, 
proteção de taludes de barragens, pedra britada para os leitos de ferrovias, aeroportos e 
rodovias, blocos para calçamentos de ruas, etc. 
15 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
A exploração de uma pedreira ou de um depósito de argila, areia, cascalho, depende de três 
fatores básicos: 
 
• Qualidade do material: não deve haver alteração no material pelo intemperismo e 
nem o mesmo exibir fraturas demasiadas. Como exemplo, sabe-se que as pedreiras 
de basalto e diabásio se prestam para extração de paralelepípedos para calçamento; 
que as de calcário e arenito cozido são utilizadas para revestimento de fachadas; que 
as de mármore servem para o revestimento de interiores. 
 
• Volume de material útil: este fator é calculado pelos métodos usualmente 
empregados em geologia. A investigação de toda jazida é feita através de um 
reconhecimento geológico superficial, complementado por prospecção através de 
sondagens mecânicas, poços, furos a trado, é até mesmo por métodos geofísicos. 
 
• Localização geográfica da jazida: se as distâncias do depósito à obra ou aos 
centros consumidores for considerável, o material pode se tornar anti-econômico. 
 
Obtenção dos materiais de construção 
Esses materiais podem ser obtidos de diferentes formas: 
 
• Pedreira: são abertas para a obtenção de pedra britada, a fim de se confeccionar 
concreto para pavimentação ou mesmo blocos de revestimentos de fachadas de edifícios. As 
pedreiras são, normalmente, localizadas em rochas ígneas ou metamórficas. As 
especificações mínimas que uma pedreira deve ter para ser explorada, são as seguintes: 
 
 A rocha deve ser durável e estar inalterada. 
 
 Apresentar pequena cobertura de solo no local. 
 
 Possuir topografia favorável, isto é, encostas ou faces íngremes que facilitem o 
desmonte. 
 
Alguns exemplos de cidades brasileiras que possuem pedreiras voltadas para revestimento 
de fachadas: Itu e Cachoeiro do Itapemirim (granito), Ubatuba (gabro ou “granito verde”), 
Piracicaba (calcários listrados), São Carlos (arenitos róseos), entre outros. Deve-se também 
dar um destaque especial ao mármore encontrado, nas mais variadas cores, na Bahia, Minas 
Gerais e Ceará. 
 
• Jazidas de aluviões ou de solos residuais: quando o material não é rocha, a 
exploração se dá através dos depósitos de aluvião ou dos solos residuais. 
 
Os aluviões são fontes dos seguintes materiais: 
 
 Cascalho: para concreto, revestimento de leitos de estradas de terra, etc. 
 
 Areia: para confecção de concreto, fundações, filtros de barragem, etc. 
 
 Argila: para cerâmica em geral, núcleo impermeável de barragem, etc. 
 
As jazidas de solos residuais (áreas de empréstimo): quando o material é solo 
(maduro – argila laterítica – cores em tons de vermelho e laranja) a exploração se dá através 
dos depósitos formados pela “capa” de solos residuais. Os solos argilosos (nunca siltosos) 
são fontes dos seguintes materiais: 
 
 Argila: para construção de aterros em geral. 
 
 Argila: Construção de estruturas compactadas com finalidade de trabalhar com 
permeabilidade baixa. 
 
Métodos de investigação 
 
• Pedreiras: a seleção preliminar deste tipo de área é feita através de observações 
em mapas topográficos, geológicos e por fotografias aéreas. Posteriormente, visita-se o 
local, utilizando-se de métodos usuais de investigação, como abertura de poços e 
trincheiras, execução de sondagens e até de aplicação de métodos geofísicos (sísmicos e 
elétricos). 
 
16 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
 
• Depósitos naturais 
 
Aluvião: são concentrações de solos constituídas pela ação da água ou vento, sendo 
que os materiais mais comuns encontrados neste tipo de depósito são as areias, argilas e 
cascalhos. Normalmente são localizados ao longo de rios, principalmente nas suas 
confluências ou em suas planícies de inundação. 
Solos Residuais: são concentrações de solos maduro, formado a partir de processos 
de pedogenese (alterações realizadas pelo meio – clima tropical, quente e húmido), após a 
ação do intemperismo de solos de alteração de rocha. Normalmentesão localizados ao 
encostas não muito íngremes. 
As investigações geológicas para este tipo de ocorrência devem ser feitas, levando-se em 
conta os seguintes pontos: 
 
 Aspectos topográficos do local do depósito (vale, terraço, etc): tais informações 
podem ser obtidas através de mapas plani-áltimétricos, em escalas convenientes, juntamente 
com fotos da ocorrência. 
 
 Geologia do depósito: considerar as características do depósito, observando as rochas 
que o originaram, a natureza das rochas adjacentes, a ocorrência ou não de capa de solo de 
recobrimento, a sua composição mineralógica aproximada, a variações locais em 
granulação, qualidade, etc. 
 
 Condições hidrogeológicas: observação da cota do nível d’água nas diferentes estações 
do ano, bem como de sua qualidade. É necessário conhecer a posição do nível d’água para 
determinar o tipo de equipamento que vai ser utilizado na extração do material. A presença 
de água poderá exigir o uso de bombas para sua retirada durante a exploração do depósito. 
 
 Cubagem e propriedades físicas do depósito (basicamente granulometria): na 
cubagem, estimam-se, separadamente, as partes situadas abaixo e acima do nível d’água. 
 
Rochas e solos mais comuns e sua aplicação 
 
• Pedra britada: em construção civil, as rochas mais utilizadas são as magmáticas 
como o granito, gabro e diabásio. Eventualmente, usam-se também algumas rochas 
metamórficas, que são, porém, menos favoráveis, pois tendem a formar fragmentos em 
placas, ao invés de equidimensionais, como é o caso de gnaisses e quartzitos. Usam-se 
também depósitos naturais de cascalho em aluviões, após a lavagem e seleção por tamanho. 
 
• Revestimentos de fachadas e pisos: as rochas mais comuns são as magmáticas e 
metamórficas, usadas com e sem polimento. Como exemplos, pode-se citar o granito, gabro, 
diabásio, quartzito, itacolomito (pedra-mineira), mármore, ardósia, gnaisses. Porém, em 
alguns casos, utiliza-se até rochas sedimentares como o calcário e o siltito. 
 
• Paralelepípedos: as rochas mais utilizadas são o granito, o basalto, o diabásio e o 
gnaisse. 
 
• Solos residuais: são usados normalmente como áreas de empréstimo para aterros, 
barragens, entre outros. 
 
• Solos de aluvião: podem fornecer areia (para concreto, filtro ou fundição), 
cascalho (para leitos de estradas e concreto) e argila (para cerâmica). 
 
Métodos de exploração de jazidas 
17 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
 
• Pedreiras: a exploração de uma pedreira requer uma série de equipamentos e várias 
etapas a serem seguidas: 
 
 Limpeza por tratores do material estéril que recobre a rocha sã. 
 
 Marteletes para perfuração da rocha e explosivos para serem colocados nestes furos. 
 
 Carregadeiras para transportar o material fragmentado pelas explosões até a central de 
britagem. 
 
 Peneiras para seleção dos fragmentos. 
 
 Britadores para fragmentar os blocos de rocha em vários tamanhos menores. 
 
 Lavadores para retirar o pó que se associa aos fragmentos. 
 
Para a obtenção de placas para revestimento, o material é extraído em grandes blocos (nas 
rochas magmáticas) e depois é serrado em placas. 
Nas rochas metamórficas já se obtêm essas placas, graças à divisibilidade dessa rocha em 
função da orientação dos seus minerais. 
 
• Aluviões: a exploração de um depósito de aluvião para extração de areia, cascalho ou 
argila é mais simples. 
 
 Areia: dragas para retirar o material e silos para separar a água da areia. 
 
 Argila: escavadeiras pequenas. 
 
 Cascalho: escavadeiras ou dragas. Neste caso, precisa-se de um lavador e de peneiras 
para separar o cascalho dos materiais mais finos. 
 
• Argila: a exploração de um depósito de argila é igualmente simples. 
 
 Argila: escavadeiras pequenas ou equipamentos de maior porte, dependendo do volume 
a escavar e da eficiência pretendida para a obra (velocidade do trabalho). 
 
O que deve ser observado é o fato de se encontrar, abaixo da capa de argila – solo maduro, 
um solo inadequado à construção de aterro que é o silte. 
b) Construção de estradas, corte em geral e minas a céu aberto. 
Para que sejam asseguradas as condições de conforto, segurança e economia na construção 
de uma rodovia, além das condicionantes geométricas de traçado, há que se proceder as 
investigações de natureza geológica e geotécnica da região a atravessar, as quais constituem 
os fundamentos dos estudos de drenagem e de estabilidade dos cortes e túneis, aterros e 
seus terrenos de suporte, fundações de obras de arte e dimensionamento dos pavimentos. 
Os problemas de fundações de aterros para estradas surgem, em geral, na construção de 
aterros sobre argilas moles ou terrenos pantanosos, quando então é de se prever o 
aparecimento de grandes recalques ou, até mesmo, a ruptura da fundação. Situações como 
estas em projeto de 
18 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
estradas tem uma importância muito grande, sendo estudado neste curso em unidade 
específica, mais adiante (Unid. 02 – Geotecnia de Fundações – Aterro sobre Solos Moles). 
Vista geral (1995) da construção de uma estrada (Acesso Norte de Juiz de Fora) nas proximidades do 
bairro Jockei Club II. Observa-se, abaixo na foto, trecho terraplenado em solo com base do pavimento já 
contruída e acima na foto, corte em rocha exemplificando diferentes situações geotécnicas. 
A geologia local pode ser fator determinante para a inviabilização (econômica) de 
determinados traçados inicialmente idealizados. 
A figura acima ilustra (à esquerda) um escorregamento superficial de solo sobre a 
ocorrência de uma rocha e a outra a diferença de estabilidade dos cortes executados num 
mesmo vale, em que há uma formação de rocha em planos, como é o caso das formações de 
“filito”, rocha muito comum na região de Belo Horizonte, por exemplo. 
c) Fundações de Edifícios 
19 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
A escolha do tipo de fundação é responsabilidade do engenheiro projetista e é feita baseada 
nas informações geológicas, as quais devem fornecer dados sobre o terreno de fundação. 
O método mais comum para investigação geológica da fundação de edifícios é o de 
sondagem à percussão com circulação de água, acompanhado pelo ensaio normalizado de 
penetração (SPT) ou sondagem de simples reconhecimento do solo (Normas ABNT). Este 
método fornece um perfil com a descrição das camadas do solo e a resistência oferecida por 
elas à penetração de um amostrador normalizado. Pode fornecer, ainda, a profundidade do 
nível de água estático. 
Quando a fundação é rochosa, ou parcialmente rochosa, usa-se outro método de sondagem, 
a sondagem rotativa com broca de diamante e extração de testemunho de sondagem. A 
rocha amostrada é descrita e avaliada quanto à resistência. 
Em casas ou construções que aplicam baixa tensão sobre o solo, muitas vezes não são 
realizadas sondagens. Vale, neste caso, a experiência do Engenheiro responsável, ou mesmo 
construtor, para estabelecer até onde deve ir a escavação para ser colocada a fundação 
classificada como “superficial”. A experiência é reforçada pelo conhecimento dos solos da 
região. Este assunto é tratado na disciplina “Geotecnia de Fundações”, oferecida na UFJF. 
Para fundações de barragens ou outras obras que exijam estudos especiais usam-se todos os 
métodos de investigação geológica. Neste caso, os mapas geotécnicos podem fornecer 
valiosas informações. 
Condições geológicas desfavorável para fundações superficiais (sapatas). 
d) Obtenção de água subterrânea. 
20 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
O interior da Terra, composto de diferentes rochas, funciona como um vasto reservatório 
subterrâneo para a acumulação e circulação das águas que nele se infiltram. As rochas que 
formam o subsolo da Terra,raras vezes, são totalmente sólidas e maciças. Elas contêm 
numerosos vazios chamados também de interstícios, que variam dentro de uma larga faixa 
de dimensões e formas. Apesar desses interstícios poderem atingir dimensões de uma 
caverna em algumas rochas, deve-se notar que a maioria tem dimensões muito pequenas. 
São geralmente, interligados, permitindo o deslocamento das águas infiltradas. 
Em consequência da infiltração, a água precipitada sobre a superfície da terra penetra no 
subsolo e através da ação da gravidade sofre um movimento descendente até atingir uma 
zona onde os vazios, poros e fraturas se encontram totalmente preenchidos d’água. Esta 
zona é chamada zona saturada. Essa zona é separada por uma linha conhecida como nível 
freático ou lençol freático. 
Ciclo Hidrológico da Água - Infiltração e formação de lençol freático (L.F.) 
A utilização da água existente no subsolo é feita através de poços caseiros (exemplo 
ilustrado abaixo) e profundos, conforme a profundidade alcançada. 
Grande número das obras de Engenharia encontram problemas relativos às águas 
subterrâneas. A ação e a influência dessas águas têm causado numerosos imprevistos e 
acidentes. Os casos mais comuns desse tipo de problema são verificados em cortes de 
estradas, escavações de valas e canais, fundações para barragens, pontes, edifícios, etc. De 
acordo com o tipo de obra, executa-se um tipo de drenagem ou rebaixamento do lençol 
freático. 
A construção de edifícios, barragens, túneis, etc., normalmente requer escavações abaixo do 
lençol freático. Tais escavações podem exigir tanto uma drenagem, como um rebaixamento 
do lençol freático. São vários os métodos para eliminar a água existente no subsolo. 
e) Barragens de terra e aterros em geral. 
21 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
As barragens são estruturas construídas em vales e destinadas a fechá-los transversalmente, 
proporcionando assim um represamento de água. 
A água acumulada por uma barragem é utilizada para as três seguintes finalidades 
principais: abastecimento de cidades, suprimento à irrigação e produção de energia elétrica. 
Estas são portanto barragens de acumulação. 
As que se destinam ao desvio dos cursos d’água denominan-se barragens de derivação. 
A escolha do local para implantação de uma barragem é feita segundo um planejamento 
geral em que interferem as condições geológicas e geotécnica da região e ainda fatores 
hidráulicos, hidrelétricos e político-econômicos. Este assunto será visto de forma mais 
detalhada na Unidade 04 e 05 deste curso. 
O estudo de uma barragem e, em particular, da sua fundação, requer preliminarmente as 
seguintes investigações: 
Topográficas: Cumpre, previamente, um levantamento topográfico da região onde deverá 
ser construída a barragem, delineando-se assim a sua bacia de acumulação. 
Hidrológicas: Tais investigações, de grande importância, visam a conhecer o regime de 
águas da região. 
Geológicas: O conhecimento das condições geológicas da região é de importância 
fundamental. Basta observar que das causas de acidentes de barragens nos Estados Unidos, 
pelo menos 40% são, direta ou indiretamente, de ordem geológica. O trabalho do 
engenheiro deve, portanto, ser secundado pelo de um experiente geólogo de barragens. A 
prospecção geológica refere-se em particular ao estudo das rochas, com especial atenção 
quanto aos seus eventuais fendilhamentos. 
22 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 
f) Túneis e escavações subterrâneas 
O objetivo dos túneis é permitir uma passagem direta através de certos obstáculos, que 
podem ser elevações, rios, canais, áreas densamente povoadas, etc. 
São elementos de transporte, com exceção daqueles usados em mineração. São exemplos os 
túneis ferroviários, rodoviários, de metrôs, de transporte de fluídos (água). No transporte de 
água, a finalidade pode ser tanto para obtenção de energia, como de abastecimento de 
populações. 
Exemplo de escavação subterrânea sob a BR040 – Trevo do salvaterra – J. Fora/MG 
23 Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra Prof. M. Marangon 24 Tópicos em Geotecnia e 
Obras de Terra Prof. M. Marangon 
Os túneis são também frequentemente usados em barragens como obras auxiliares, através 
dos quais as águas do rio são desviadas a fim de permitirem a construção das estruturas da 
barragem no leito do rio. Os túneis de desvio são, em certos casos, aproveitados 
posteriormente como túneis de adução, isto é, transporte das águas do reservatório até a 
casa das máquinas. 
Na maioria dos casos, o traçado, tamanho e forma da seção do túnel são estabelecidos 
anteriormente ao reconhecimento geológico, escolha esta governada primeiramente pelos 
interesses de tráfego e transporte. Este deve ser o caso dos túneis urbanos, rodoviários e 
ferroviários e, também, nos túneis de condução de água, nos quais as condições hidráulicas 
determinam seu tamanho e forma. A tendência para o traçado de um túnel é mantê-lo o mais 
reto possível, não só por seu percurso menor, mas também pela simplificação da construção 
e da sua locação topográfica. 
O encontro de algumas condições geológicas particularmente ruins, durante o 
reconhecimento prévio, pode dar lugar a um novo traçado do túnel. 
Este assunto será visto de forma mais detalhada na Unidade 06 deste curso. 
1.1.2 - Atividades de Profundidade: 
a) Abertura (escavações) túneis para uso civil. 
Obras civis envolvendo escavações subterrâneas em rochas e solos exigem estudos 
geológicos geotécnicos detalhados e específicos, para seu sucesso. 
Geologia - Fatos determinantes, definição de projeto adaptado as paticularidades local. 
Engenharia Civil - Conhecimentos técnicos científicos para a execução da obra de 
engenharia. 
b) Escavações de Minas em profundidade 
c) Cavernas para hidroelétricas. 
Atividades Especiais: 
a) Engenharia de Petróleo 
b) Engenharia Geotécnica em Geral 
c) Engenharia do Meio Ambiente (armazenamento de produtos radioativos)