01_Geologia de Engenharia_Conceitos

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DISCIPLINA GEOLOGIA PARA ENGENHARIA 
CÓDIGO - GEO0269 
 
 
 
 
 
 
Conceitos 
 
 
 
 
 
 
 
PROF. ROMUALDO NUNES VANACÔR 
Março/2014 
Universidade de Caxias do Sul 
Geo0269 – GEOLOGIA PARA ENGENHARIA 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
As ciências geológicas certamente originaram-se das civilizações mais antigas, que 
sofriam os efeitos dos terremotos, observavam as atividades dos vulcões, 
contemplavam o trabalho incessante das ondas e dos mananciais de água e, sem 
dúvida, sentiam-se curiosos pela explicação de tudo aquilo que viam. Observavam, 
igualmente, as conchas marinhas no alto das montanhas, os minerais de formas 
regulares e geométricas, e assim as observações aos poucos foram se avolumando e, 
com elas, os problemas relativos à Terra em que vivemos. 
Muito embora nestes últimos séculos tenha sido considerável o progresso do 
conhecimento dentro do âmbito da Geologia, são muitos os problemas ainda a serem 
resolvidos, mormente os que dizem respeito às forças que soerguem ou que 
amarrotam vastos trechos da crosta terrestre. Outros problemas provavelmente 
permanecerão para sempre no domínio das hipóteses e da especulação, tal seja, o da 
origem da Terra e do Universo. Por outro lado, com o aumento geométrico da 
demanda dos produtos da terra, o conhecimento e o trabalho de pesquisa sobre a 
crosta terrestre nos seus mais variados aspectos vêm aumentando em proporções 
talvez paralelas. 
Assim é que a procura dos combustíveis fósseis, dos minérios de urânio e de tório 
(energia nuclear), dos fertilizantes minerais, e de outros minérios metálicos e não-
metálicos exige o conhecimento pormenorizado dos processos de sua formação, do 
tipo de rochas relacionadas, da época em que se teriam formado, e ainda o 
conhecimento da quantidade provável existente. Não menos importante é a Geologia 
no âmbito da Engenharia, sobretudo na construção de túneis, barragens, nas 
fundações que deverão suportar grandes cargas, e, também, no estudo dos 
deslizamentos por vezes catastróficos, que podem sepultar grandes áreas e que 
dependem da natureza do solo e das suas condições de estabilidade. 
No campo das Geociências, a especialização que enfoca as relações biunívocas entre 
o homem e o meio físico geológico recebe a denominação de Geologia de Engenharia, 
anteriormente também conhecida como Geologia Aplicada. Assim conceituada, esta 
área de aplicação parece se confundir com a denominada Geologia Ambiental que 
consiste no estudo dos problemas geológicos decorrentes da relação que existe entre 
o homem e a superfície terrestre. Entretanto, a aplicação da Geologia de Engenharia 
não se limita a esse estudo como é visto a seguir. 
Os referenciais conceituais da Geologia de Engenharia estão embutidos em sua 
própria denominação: a Geologia, como base científica e a engenharia, como 
aplicação. Em outras palavras, a Geologia de Engenharia une o campo do 
conhecimento da Terra e de sua história ao campo de desenvolvimento das técnicas 
de transformação da Terra pelo homem. 
Ramo aplicado das Geociências, a Geologia de Engenharia pode ser definida como “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.” 
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2. ÁREAS DE ATUAÇÃO E RELAÇÕES INTERDISCIPLINARES 
 
Historicamente, a Geologia de Engenharia tem se voltado, com maior ênfase, para as 
atividades da Engenharia, contribuindo para o estabelecimento de planos diretores, 
estudos de inventário e de viabilidade técnica e econômica de empreendimentos, 
projetos executivos de obras, fiscalização das etapas construtivas, finalizando com o 
acompanhamento de seu desempenho durante a operação, ou monitoramento. 
Mesmo quando aplicada aos problemas ambientais, por exemplo, aos processos de 
dinâmica superficial, a Geologia de Engenharia não deixa de ter esse enfoque, não se 
limitando à descrição dos processos mas estudando-os com a finalidade de intervir 
(Engenharia) na sua correção ou prevenção. 
A Geologia de Engenharia apresenta interfaces com diversas especialidades de 
Engenharia Civil, Ambiental e de Minas, não sendo fácil uma delimitação precisa. A 
experiência mostra que os projetos de Engenharia são bem sucedidos, em relação aos 
condicionamentos geológicos, quando há uma adequada integração entre o geólogo e 
o engenheiro. Ou seja, o geólogo define o quadro físico, o engenheiro concebe a obra 
e ambos ajustam a concepção e o projeto às condições do meio físico. 
Nas últimas décadas, a abordagem de aspectos relacionados ao meio ambiente 
adquiriu grande importância, refletindo uma tendência mundial de crescimento de 
atuação da Geologia de Engenharia neste campo. A nova temática ambiental passou 
a exigir uma abordagem multidisciplinar e a estimular a participação das mais variadas 
áreas de conhecimento científico, tecnológico e social. A interação com disciplinas 
como Biologia, Agronomia, Sociologia, Urbanismo, Pedologia, dentre outras, 
enriqueceu a Geologia de Engenharia, contribuindo para um equacionamento mais 
adequado de questões relacionadas com urbanização, recuperação de áreas 
degradadas, disposição de resíduos sólidos, controle de poluição, estudos de 
impactos ambientais, agricultura, mineração, estradas, hidrelétricas, etc. 
A Geologia de Engenharia abrange: 
 Definição das condições da geomorfologia, estrutura, estratigrafia, litologia e 
água subterrânea das formações geológicas; 
 Caracterização das propriedades mineralógicas, físicas, geomecânicas, 
químicas e hidráulicas de todos os materiais terrestres envolvidos em 
construção, recuperação de recursos e alterações ambientais; 
 Avaliação do comportamento mecânico e hidrológico dos solos e maciços 
rochosos; 
 Previsão de alterações, ao longo do tempo, das propriedades citadas 
anteriormente; 
 Determinação dos parâmetros a serem considerados na análise da estabilidade 
de obras de engenharia e de maciços naturais; 
 Melhoria e manutenção das condições ambientais e das propriedades dos 
terrenos. 
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A Geologia de Engenharia tem uma estreita relação com outros dois campos das 
Ciências Técnicas que são a Mecânica dos Solos e a Mecânica das Rochas, junto às 
quais é comumente reunida a denominação de Geotecnia e com as quais divide o 
acervo tecnológico básico, em nítido contexto de intercâmbio e colaboração mútua. 
 
3. MÉTODOS E TÉCNICAS 
 
São vários os métodos e técnicas utilizados pela Geologia de Engenharia e abrangem 
diversas áreas específicas de aplicação, envolvendo os Métodos de Investigação, 
Processos de Dinâmica Superficial, Cartas de Geologia, entre outros. 
O exercício da Geologia se baseia, essencialmente, na observação e interpretação do 
meio físico. O geólogo se defronta com um determinado quadro, gerado por uma 
sucessão de eventos à qual não teve a chance de assistir. A cuidadosa observação 
dos aspectos visíveis induz o raciocínio lógico, em busca da interpretação das 
condições em que os eventos ocorreram, de suas causas e efeitos. Aos poucos, os 
fragmentos se unem e o quadro é reconstituído, com maior ou menor precisão, 
dependendo da quantidade e qualidade dos dados disponíveis, do conhecimento 
técnico-científico existente e da acuidade do profissional. A Geologia se baseia, assim, 
na prática do raciocínio indutivo, buscando a formulação de regras gerais a partir da 
observação de fatos isolados e individuais, em contraposição ao raciocínio dedutivo, 
que caracteriza a prática das Ciências exatas. 
A Geologia de Engenhariasegue esses métodos tradicionais de raciocínio indutivo da 
Geologia clássica e dela se diferencia por aplicá-los à resolução dos problemas de 
ocupação do espaço físico pelo homem. Cabe basicamente ao geólogo de engenharia 
montar o quadro dentro do qual irão se desenrolar os acontecimentos decorrentes 
desta ação de ocupação e transmitir, de forma adequada, os elementos essenciais 
que constituem o referido quadro. Trata-se, assim, inicialmente de uma função de 
intérprete, pela qual o geólogo extrai do conhecimento adquirido os elementos que 
julga importante transmitir, transformado-os em linguagem familiar aos profissionais 
das demais áreas de aplicação. 
Esta interpretação resulta na previsão do comportamento do meio físico ante às 
solicitações previstas por uma intervenção sendo, portanto, essencial para a 
concepção de projetos mais adequados. Pressupõe-se que os requisitos e as 
características de uma linguagem comum já tenham sido objeto de discussões e 
entendimentos prévios, em que tenha sido aferido o código de linguagem a se 
empregar na tarefa de descrição de determinado meio físico. 
A atuação da Geologia de Engenharia em grandes empreendimentos tem sido 
marcadamente importante nas fases iniciais dos trabalhos quando a concepção do 
empreendimento é definida com base em dados escassos, resultantes em geral dos 
pequenos investimentos em prospecção geológica. A possibilidade de influenciar no 
custo do empreendimento é acentuadamente maior nas fases iniciais de inventário e 
viabilidade e pequena nas etapas de projeto básico e construção. Paradoxalmente, os 
investimentos em prospecção geológica seguem o caminho inverso. Seria, entretanto, 
nas fases iniciais dos estudos que se exigiria a participação de técnicos experientes, 
que pudessem, apesar dos escassos recursos de prospecção, visualizar possíveis 
problemas geológicos que certamente influenciarão os custos do empreendimento. 
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As diferenças nos métodos de análise entre os engenheiros e os geólogos de 
engenharia – os primeiros utilizam técnicas de raciocínio dedutivo, normalmente 
embasadas em formulações de caráter matemático – têm motivado uma colaboração 
bastante estreita entre esses profissionais e o próprio desenvolvimento da Geologia de 
Engenharia tem recebido da Engenharia contribuições fundamentais. 
Entretanto, em Geotecnia, tanto os geólogos quanto os engenheiros dependem, para 
o sucesso dos seus trabalhos, de cuidadosas observações de campo. Conforme dito 
por Terzaghi: “Um trabalho bem sucedido em Mecânica dos Solos e Engenharia de 
Fundações exige não só uma fundamentação minuciosa na teoria, combinada a uma 
vigilância para com possíveis fontes de erro, mas também um acúmulo de 
observações e de medições no campo...” “Nossas teorias serão substituídas por 
teorias melhores, mas os resultados das observações conscienciosas no campo, 
permanecerão como uma tarefa de inestimável valor para a nossa profissão.” 
Assim, teoria e observação, equilibradamente dosadas, alimentam tanto o raciocínio 
dedutivo quanto o indutivo no enfrentamento dos problemas geotécnicos. O objetivo 
principal desta ação é prever o comportamento da interação obra x meio físico, por 
meio da elaboração de modelos denominados fenomenológicos ou geomecânicos. 
Estes modelos correspondem a uma síntese dos parâmetros e fatores que 
condicionam mecanismos (fenômenos) previstos no problema considerado. A adoção 
de tais modelos é feita por hipóteses que, à medida que progridem as investigações, 
são testadas até se chegar a um diagnóstico aceitável ao projeto. Exemplos de 
adoção do conceito de modelo fenomenológico são os métodos de investigação de 
escorregamentos utilizados em estabilidade de taludes. Modelos geomecânicos são 
utilizados na caracterização e classificação de maciços rochosos. 
Após a intervenção no meio físico ou a construção da obra, o modelo é aferido com o 
comportamento real, monitorado através de observação e instrumentação adequada 
nos métodos de investigação. 
Portanto, a investigação do meio físico está sempre comprometida com uma 
intervenção, um projeto, uma solução, ou seja, não é o princípio da liberdade da 
pesquisa que determina a expansão desta ciência, mas o de decidir quais os temas e 
profundidades da pesquisa são necessários à solução dos problemas do meio físico, 
naquele momento específico. 
 
4. SUBDIVISÃO DA GEOLOGIA 
 
O TERMO Geologia vem do grego “Ge”, que significa terra, e “Logos”, palavra, 
pensamento, ciência. A Geologia, como ciência, procura decifrar a história geral da 
Terra, desde o momento em que se formaram as rochas até o presente. Um conjunto 
de fenômenos físicos, químicos, físico-químicos e biológicos compõe o seu complexo 
histórico. Distinguimos dois aspectos nesta ciência: a Geologia Geral e a Geologia 
Histórica. 
A Geologia Geral ou Dinâmica é o estudo da composição, da estrutura e dos 
fenômenos genéticos formadores da crosta terrestre, assim como do conjunto geral de 
fenômenos que agem não somente sobre a superfície, como também, em todo o 
interior do nosso planeta. Duas diferentes fontes de energia agem sobre a crosta 
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terrestre. Uma delas provém do Sol, que age direta ou indiretamente. Graças a esta 
fonte de energia é que se escultura a superfície do globo, constantemente modificada 
pelas águas, pelo gelo e pelo vento, acionados pela energia solar conjugada com a 
força gravitacional. A este conjunto de fenômenos dá-se o nome de Dinâmica Externa. 
A segunda fonte de energia provém do interior da Terra, formando e modificando sua 
composição e estrutura. A Dinâmica Interna trata destes fenômenos. Estas duas 
fontes agem independentemente, havendo, contudo, efeitos intimamente recíprocos 
entre ambas. 
A Geologia Histórica estuda e procura datar cronologicamente a evolução geral, as 
modificações estruturais, geográficas e biológicas ocorridas na história da Terra. A 
sequência e a cronologia dos acontecimentos é evidenciada pelo estudo da 
estratigrafia. A paleogeografia tenta sintetizar a configuração dos continentes e dos 
mares do passado, assim como a distribuição pretérita da vida e dos climas. Assim, a 
Geologia Histórica relaciona-se ao tempo, à época, enquanto que para a Geologia 
Dinâmica geralmente estes fatores não são relevantes. 
A Geologia Ambiental consiste no estudo dos problemas geológicos decorrentes da 
relação que existe entre o homem e a superfície terrestre, assunto cuja importância 
vem crescendo nos últimos anos. As alterações do ambiente onde vivemos, 
provocadas pela atividade humana, extrapoladas para um futuro próximo, 
determinarão condições inadequadas à existência da raça humana. A agressão ao 
ambiente é múltipla, afetando os seres vivos e os inanimados. Assim é que a 
devastação das matas vem acelerando o processo da erosão, principalmente nas 
regiões de solo arenoso. O prejuízo não se restringe à perda de solo arável e 
inutilização de vastas áreas, mas também afeta os rios e barragens para 
hidroelétricas, que vêm sendo assoreadas rapidamente. Os processos erosivos são 
também acelerados com as construções mal orientadas de estradas e cortes para 
edificações diversas. Com o aumento populacional verifica-se o aumento contínuo da 
poluição generalizada. O solo arável, a atmosfera, as águas dos rios, dos lagos, dos 
mares, e também a água subterrânea em certos locais, vêm sendo envenenados por 
diversos materiais, como inseticidas não biodegradáveis, herbicidas, detergentes, 
resíduos industriais, gases tóxicos, etc. Sendo íntima a relação dos seres vivos com a 
litosfera, os mencionados problemas são encarados pela geologia ambiental. Um dos 
problemas mais graves que a humanidade vem enfrentando diz respeito à água, cadavez mais carente e mais poluída, existindo estudos relacionados à sua movimentação 
subterrânea com a finalidade de se evitar a contaminação com resíduos industriais e 
domésticos.