Introdução da Geologia de Engenharia

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GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
INTRODUÇÃO 1.1 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 
 
1.1 ORIGEM E EVOLUÇÃO DA GEOLOGIA DE ENGENHARIA. 
O crescente desenvolvimento das obras de engenharia civil e a necessidade de utilização de terrenos 
progressivamente de pior qualidade têm levado ao reconhecimento, cada vez mais generalizado, da 
importância e consequente indispensabilidade da adequada caracterização geológica e geotécnica 
dos terrenos interessados pela respectiva construção a fim de, com segurança, se prever o seu 
comportamento em face das respectivas solicitações. 
Tal tem-se mostrado particularmente evidente em obras cuja implantação interfere significativamente 
com a estabilidade de elementos da crusta terrestre, nomeadamente obras subterrâneas, barragens, 
pontes, estradas e vias férreas. 
Simultaneamente, o desenvolvimento dos conceitos de planeamento e de protecção do ambiente, tem 
conduzido a uma participação cada vez maior de estudos geológicos e geotécnicos das respectivas 
regiões na definição das aptidões dos terrenos para as diversas ocupações possíveis ou desejáveis. 
Pode pois dizer-se que é hoje prática corrente fazer acompanhar o estudo de barragens, pontes, 
túneis, estradas, obras marítimas, edifícios, materiais de construção, planos de desenvolvimento 
regional e urbano, etc., do reconhecimento geológico e caracterização geotécnica dos terrenos directa 
ou indirectamente associados ao empreendimento, dependendo o pormenor desse reconhecimento 
da natureza das formações geológicas e do tipo e grandeza das solicitações. 
Aceita-se, para certos casos mais simples, que o estudo geológico e geotécnico se limite ao 
reconhecimento geológico de superfície desde que efectuado por técnico com a formação adequada, 
enquanto, para outros, ter-se-á que recorrer a diversas técnicas de prospecção e de ensaio até se 
conseguir uma descrição satisfatória das características dos terrenos interessados pelas obras ou, 
ainda, ao acompanhamento durante a sua construção para ir confrontando os estudos anteriormente 
realizados com as situações realmente encontradas. 
 

 Texto adaptado dos elementos de consulta da disciplina de Geologia de Engenharia da Universidade Nova de 
Lisboa, leccionada pelo Professor Dr. Ricardo Oliveira. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
1.2 INTRODUÇÃO 
Compreende-se, assim, que embora já desde o fim do século dezanove aparecessem referidas no 
âmbito de grandes projectos de engenharia preocupações relativas à importância das características 
das formações geológicas na sua estabilidade (um significativo exemplo português é o estudo 
geológico que acompanhou a escavação do túnel do Rossio, em Lisboa, realizado por Paul Choffat 
em 1889), só na segunda metade do século vinte se tenha assistido ao aparecimento de Geologia de 
Engenharia como ramo científico independente e de âmbito definido e, também, ao seu progressivo 
desenvolvimento. 
Poderá dizer-se que os primeiros escritos com caracter sistemático aparecem no século passado no 
fim da década de 20 e início da década de 30 (como as conhecidas obras de K., Redlich, K. Terzaghi 
e R. Kampe - Ingenieurgeologie, 1929, e de Maurice Lugeon - Géologie des Barrages, 1933), mas é 
só no início da década de 50 que se deve situar o estabelecimento formal da Geologia da Engenharia. 
É dessa época o aparecimento dos primeiros tratados de Geologia de Engenharia e o início de 
actividades de ensino universitário com caracter sistemático. Como consequência lógica dessa 
evolução e como necessidade de coordenação e de estruturação da Geologia de Engenharia a nível 
internacional, é criada em 1968 a Associação Internacional de Geologia da Engenharia que organizou 
o seu primeiro congresso, em Paris, em 1970. 
Nos estatutos então publicados (1968), a Geologia da Engenharia está definida como a ciência que 
estuda as propriedades físico-químicas e mecânicas da crusta terrestre, quer em amostras, quer in 
situ, o mais correctamente possível, que transmite esses conhecimentos geológicos com vista à 
utilização dos terrenos, especialmente do ponto de vista da engenharia, tendo em vista a segurança e 
o maior benefício para a humanidade, cobrindo assim, as aplicações das ciências da terra à 
engenharia, planeamento, construção, prospecção, ensaios e exploração de materiais geológicos. 
Esta definição, de carácter muito geral, pode considerar-se à luz dos conceitos actuais, bastante 
desactualizada e a necessitar de uma clara reformulação. Embora variem significativamente as 
definições que aparecem na bibliografia, reflectindo normalmente a formação básica dos seus 
autores, pode dizer-se que existe apreciável convergência nos seguintes tópicos (Dearman, W. e R. 
Oliveira, 1978): 
− a Geologia de Engenharia é a ciência que se ocupa, sobretudo, da aplicação da Geologia a 
obras de Engenharia Civil e ao estudo de problemas do ambiente que afectam a crusta 
terrestre; 
− o âmbito da Geologia de Engenharia cobre: a definição da geomorfologia, estrutura, litologia e 
certas características hidrogeológicas das formações geológicas; a caracterização (físico-
mecânica, química e mineralógica) dos materiais; a definição do comportamento mecânico de 
maciços terrosos e rochosos; a previsão da evolução daquelas propriedades durante a vida das 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
INTRODUÇÃO 1.3 
obras; e a definição das medidas apropriadas para melhorar ou manter as propriedades 
relevantes dos terrenos. 
Pode pois considerar-se a Geologia de Engenharia fazendo a ligação entre a Geologia e a 
Engenharia, nomeadamente a Engenharia Civil, aparecendo simultaneamente como uma das 
disciplinas da Geotecnia e um dos ramos das Ciências Geológicas, baseando o seu corpo científico 
quer em disciplinas no âmbito da Engenharia, quer do âmbito da Geologia. Destas, as mais 
importantes são a Petrografia, a Tectónica e a Hidrogeologia, mas a Geomorfologia, a Sedimentologia 
e a Sismologia têm frequentemente papel de relevo. Das disciplinas da Engenharia são, sem dúvida, 
a Mecânica dos Sólidos e a Mecânica dos Fluidos, ao nível das ciências básicas, e a Mecânica dos 
Solos e a Mecânica das Rochas, ao nível das Ciências aplicadas, aquelas que têm maior influência e 
afinidade com a Geologia de Engenharia e consequentemente aquelas com as quais o especialista 
tem que estar bem familiarizado. 
Com efeito, a Geologia de Engenharia, a Mecânica dos Solos e a Mecânica das Rochas, que 
conjuntamente constituem o núcleo do ramo do saber designado por Geotecnia, têm como objecto de 
estudo os materiais geológicos da camada superficial da crusta terrestre, resultando daqui que não é 
clara, muitas vezes, a linha de separação dos seus domínios de actividade. De um modo geral, 
contudo, poderá dizer-se que a Mecânica dos Solos e a Mecânica das Rochas têm a seu cargo a 
aplicação dos princípios da Mecânica e a solução dos problemas de estabilidade à custa de cálculos 
numéricos mais ou menos complexos, enquanto que à Geologia de Engenharia cabe o estudo das 
características geológicas que determinam os parâmetros numéricos e a sua distribuição geométrica 
num dado maciço (zonamento geotécnico), fornecendo elementos para a análise da sua importância 
geotécnica. 
É evidente que problemas como os da génese, constituição, consolidação e permeabilidade de solos 
estão igualmente ligados à Geologia de Engenharia e à Mecânica dos Solos e que problemas como 
os da composição, textura, alteração e alterabilidade de rochas ou da definição das características 
tectónicas e hidrogeológicas de maciços rochosos interessam do mesmo modo à Geologia de 
Engenharia e à Mecânica das Rochas. 
Da sobreposição destas disciplinas resulta, pois, a necessidade de um trabalho de equipa entre os 
diversos especialistas que intervêm na resolução dos problemas e destes com os técnicos que têm a 
seu cargo o planeamentoe a coordenação dos projectos respectivos. 
Aparece assim a Geologia de Engenharia, tendo como finalidade essencial contribuir para o projecto 
económico e seguro dos empreendimentos de Engenharia Civil e, consequentemente, para a redução 
de insucessos que se cifram sempre em danos materiais importantes e, muitas vezes, em perda de 
vidas. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
1.4 INTRODUÇÃO 
Embora se compreenda que a resenha de insucessos, sobretudo os de graves consequências, seja 
difícil de objectivar em muitos casos, tem-se conhecimento de algumas situações em que a realização 
de estudos geológicos e geotécnicos adequados e (ou) o acompanhamento da obra por técnicos 
especializados os teria permitido eliminar ou, pelo menos, reduzir significativamente. Em muitos 
casos, foi a invocação da falta de tempo para a realização dos necessários estudos a causa 
apresentada para a sua ausência ou drástica redução na fase de projecto dos empreendimentos, 
verificando-se depois que os atrasos em obra, resultantes da ausência ou não adequabilidade dos 
estudos geológicos e geotécnicos, chegaram a ser iguais ou mesmo superiores ao tempo programado 
para a fase de construção. 
Esta situação tem ocorrido com maior frequência e importância para certos tipos de obras dos quais 
se destacam as estradas, especialmente no caso de grandes taludes de escavação, as obras 
subterrâneas e as barragens. Em relação às barragens, um estudo levado a cabo pela Comissão 
Internacional das Grandes Barragens (Lessons from Dam Incidents, 1973) evidenciou que, de 250 
acidentes com barragens de vários tipos e dimensões, objecto do inquérito realizado, cerca de 40% 
foram devidos a condições deficientes de fundação e, destes, 30% ficaram a dever-se a deficiências 
nos estudos geológicos e geotécnicos. Deve referir-se, no entanto, que grande parte dos casos 
estudados diz respeito a barragens construídas há já algumas dezenas de anos e que o panorama 
actual tem vindo, pelo menos quantitativamente, a modificar-se significativamente. Apesar disso, têm-
se verificado alguns acidentes importantes relativamente recentes, em especial com barragens de 
terra de grande altura (um dos mais importantes dos últimos anos foi o acidente com a barragem de 
Teton, de 90 m de altura, nos Estados Unidos, que rompeu em 1976, provocando o esvaziamento 
brusco de toda a água da albufeira) que servem para continuar a alertar para a necessidade de 
conduzir estudos geológicos e geotécnicos pormenorizados para informarem os projectos das 
grandes obras de engenharia, tanto mais que o seu custo é, normalmente, insignificante quando 
comparado com o custo da construção ou até do respectivo projecto. 
Embora variando com o tipo e dimensão das obras e com a complexidade geológica dos terrenos 
interessados, constata-se que o custo da condução de estudos geológicos e geotécnicos adequados, 
incluindo o custo de trabalhos de prospecção e de ensaios de campo e de laboratório, raramente 
ultrapassa 1% do custo da construção civil do empreendimento e se situa entre 10% e 20% do custo 
do projecto. Em situações singulares, aceita-se que aquelas percentagens subam até 5%, em relação 
ao custo de obra, e até 50%, em relação ao custo do projecto. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
INTRODUÇÃO 1.5 
1.2 METODOLOGIA DA GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
Os estudos geológicos e geotécnicos devem ser programados por fases, utilizando métodos de 
reconhecimento progressivamente mais sofisticados e dispendiosos, acompanhando as próprias 
fases de execução do projecto e construção de cada empreendimento e visando, no final, o 
zonamento geotécnico dos maciços geológicos interessados pelas obras com pormenor adequado a 
cada caso. O responsável pelos estudos tem que os conduzir de forma a esclarecer as questões 
relevantes para o projecto e a dá-los por terminados logo que a informação necessária esteja obtida, 
ainda que, eventualmente, alguns problemas da geologia local ou regional que não interfiram com o 
problema, possam estar insuficientemente esclarecidos. 
De um modo geral, as características mais visadas com o estudo geológico e geotécnico dos maciços 
são a sua deformabilidade e resistência ao corte e frequentemente a sua permeabilidade (em 
especial no caso de obras hidráulicas e de certos tipos de obras em escavação) e o estado de 
tensão in situ (sobretudo no caso de obras subterrâneas profundas). Assim, o responsável pelos 
estudos, em face de um dado problema e de posse do conhecimento das técnicas de 
reconhecimento, prospecção e ensaio e do funcionamento das estruturas, e, como se disse, sempre 
em colaboração com os outros especialistas intervenientes no projecto do empreendimento, deverá 
elaborar um programa de estudos geológicos e geotécnicos que permita responder de forma mais 
económica e eficiente às questões que lhe forem sendo postas no decorrer de cada uma das fases do 
empreendimento. 
Em relação aos grandes empreendimentos no âmbito da Engenharia Civil é frequente o 
desenvolvimento ocorrer durante as fases de Estudo Prévio (ou de Viabilidade), Anteprojecto (ou 
Projecto Base), Projecto (ou Projecto de Execução) e construção, havendo ainda em regra lugar à 
participação da Geologia de Engenharia na fase de entrada em serviço das obras, a propósito da 
interpretação das medições resultantes da observação do seu comportamento. 
No quadro seguinte esquematiza-se, para os casos mais gerais, as tarefas do âmbito de Geologia da 
Engenharia em relação com cada uma das fases do empreendimento: 
FASE DO 
PROJECTO 
ESTUDO 
PRÉVIO 
ANTE 
PROJECTO 
PROJECTO CONSTRUÇÃO FUNCIONA-
MENTO 
ESTUDOS 
GEOLÓGICOS 
E 
GEOTÉCNICOS 
Reconheci-
mento 
Campanha 
preliminar de 
prospecção 
Campanha 
complementar 
de 
prospecção e 
ensaios 
Acompanhamento 
da obra 
Interpretação 
dos 
resultados de 
observação 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
1.6 INTRODUÇÃO 
Com efeito, considera-se que na maior parte dos casos em que as fases do empreendimento estão 
assim escalonadas, durante o Estudo Prévio a informação resulta essencialmente dos dados obtidos 
no reconhecimento que deverá incluir a análise de elementos topográficos, geológicos, sismológicos e 
geotécnicos existentes, a interpretação geológica da fotografia aérea da região e do reconhecimento 
geológico da superfície do terreno. 
Apesar de, nesta fase, em regra, não se recorrer a trabalhos de prospecção (por vezes utilizam-se 
técnicas expeditas como prospecção geofísica, trados, poços e ensaios de penetração) é 
indispensável que o reconhecimento seja orientado pela necessidade de obter resposta para os 
problemas geotécnicos que, com maior probabilidade, irão ser levantados pela construção do 
empreendimento. 
Muitas vezes, uma das tarefas desta fase é o da selecção de locais alternativos para um mesmo 
empreendimento. Trata-se de uma situação relativamente frequente para certos tipos de obras em 
que a influência das condições geológicas é altamente significativa na viabilidade do empreendimento, 
como é o caso de barragens, de centrais subterrâneas, de centrais nucleares e de estradas. No caso 
de barragens é, em regra, nesta fase que é tomada a opção sobre o tipo de obra mais adequado, 
opção essa que resulta em muitos casos da disponibilidade em materiais de construção (barragem de 
terra, de betão ou de enrocamento). 
As considerações geológicas e geotécnicas relativas à fase de Estudo Prévio são em regra 
condensadas num relatório preliminar que frequentemente contém, a terminar, uma proposta de 
programa de trabalhos de prospecção e ensaios. 
Este primeiro programa de trabalhos, a realizar na fase de Anteprojecto, deverá iniciar-se pela 
aplicação dos métodos mais expeditos (nomeadamente métodos de prospecção geofísica, valas e 
trincheiras, trados) aos quais de forma progressiva se seguirão outros métodos de prospecção e 
ensaio (sondagens mecânicas,galerias, ensaios in situ, ensaios de laboratório), com vista a 
possibilitar um primeiro zonamento geotécnico dos maciços interessados. Pode dizer-se que a fase de 
Anteprojecto de um empreendimento termina com a escolha definitiva da respectiva solução e o seu 
pré-dimensionamento, restando para a fase de projecto a pormenorização do dimensionamento de 
todos os elementos ou orgãos do empreendimento. 
Do ponto de vista da Geologia da Engenharia as actividades na fase de Projecto compreendem a 
pormenorização do zonamento geotécnico iniciado na fase anterior, nomeadamente à custa de mais 
informação de natureza quantitativa que permita a fixação dos parâmetros de cálculo necessários às 
análises de estabilidade das estruturas, sobretudo à custa da realização de ensaios in situ, e a 
caracterização de zonas não anteriormente contempladas por trabalhos de prospecção mas que, em 
face da evolução das soluções de projecto, passaram a interessar o empreendimento. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
INTRODUÇÃO 1.7 
Quando estas duas fases - Anteprojecto e Projecto - são nitidamente separadas, o que é frequente no 
caso de projectos importantes, a cada uma delas corresponde um relatório geológico e geotécnico 
com a integração de toda a informação existente até à data da respectiva apresentação. 
A necessidade da intervenção da Geologia de Engenharia num empreendimento não termina, como 
se disse já, com a apresentação do Projecto, sendo cada vez mais frequente a participação de 
especialistas no campo da geotecnia nas equipas que executam ou acompanham a execução das 
obras. Para certas estruturas (o caso dos túneis será porventura o exemplo mais claro) a elaboração 
do Projecto com o pormenor que é normalmente exigido em trabalhos de engenharia civil só é 
possível durante a fase de construção e à medida que vão progredindo os trabalhos, o que exige um 
acompanhamento permanente. 
Nesta fase há pois que confrontar as hipóteses de projecto com as situações reais que vão sendo 
encontradas durante as escavações dos terrenos e, quando for caso disso, fazer sugestões de 
adaptação do projecto às situações realmente existentes. Para além disso, há lugar a todo um 
trabalho de mapeamento das superfícies escavadas e ao cadastro de todas as ocorrências 
significativas no decorrer dos trabalhos, resultando daqui que somente nesta fase se poderá, em 
muitos casos, elaborar o relatório geológico e geotécnico final relativo ao empreendimento. 
Em certos tipos de estruturas (barragens, túneis e taludes, por exemplo) há ainda lugar a uma 
participação significativa na fase de serviço das obras, através de tarefas de interpretação das 
medições com os equipamentos de observação do comportamento. 
 
 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.1 
 
2. PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
 
 
 
2.1 Introdução 
Todos os processos geológicos estão de certa maneira dependentes das propriedades dos minerais e 
rochas. Erupções vulcânicas, movimentos tectónicos, os efeitos das acções de erosão e alteração, e 
mesmo as vibrações sísmicas, envolvem sempre determinadas características dos minerais e rochas. 
Consequentemente, um conhecimento básico dos materiais constituintes da terra é essencial para a 
compreensão de todos os fenómenos geológicos. A classificação geológica dos terrenos inclui 
sempre alguma informação básica sobre o comportamento a esperar destes em relação à 
implantação de obras de Engenharia Civil. 
2.2 Minerais 
O termo mineral pode ter vários significados consoante a formação da pessoa que o utiliza. De facto 
os minerais são substâncias por vezes muito comuns. As areias e outros solos são dois exemplos 
comuns de substâncias compostas essencialmente por minerais. Um mineral é qualquer substância 
sólida inorgânica. Cada mineral tem uma estrutura química definida que lhe confere um conjunto 
único de propriedades físicas. 
A rocha, por contraste, pode ser definida simplesmente como um agregado de um ou mais minerais. 
O termo agregado significa que os minerais se apresentam misturados mas mantendo as suas 
propriedades individuais. Apesar da maioria das rochas serem compostas por mais de um mineral, 
alguns minerais podem apresentar-se em grandes quantidades impuras. Nestas circunstâncias são 
considerados como rochas. Um exemplo comum é o mineral calcite que frequentemente é o 
constituinte principal de grandes unidades rochosas que são os calcários. 
Actualmente são conhecidos mais de quatro mil minerais. Só algumas dezenas são mais abundantes 
e constituem a maioria dos minerais que formam as rochas. 
Os minerais são sólidos formados por processos não orgânicos. A maior parte dos minerais possui 
uma estrutura ordenada de átomos (estrutura cristalina) e uma composição química particular 
correspondente a um conjunto definido de características. Para a identificação de um mineral são 
observadas determinadas propriedades físicas que, em geral, não necessitam a utilização de meios 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.2 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
sofisticados. Entre as propriedades de um mineral constituinte de uma determinada rocha algumas 
podem ter uma influência directa nas propriedades desta. 
Nos minerais, e também nas rochas, as propriedades podem ser vectoriais ou escalares conforme 
dependem ou não da direcção em que são medidas ou observadas. A dureza, a clivagem, a 
resistência à compressão são exemplos de propriedades vectoriais enquanto que o peso volúmico e a 
porosidade são propriedades escalares. 
As propriedades vectoriais podem ser contínuas (ex. resistência à compressão) ou descontínuas (ex. 
clivagem). Relativamente às propriedades direccionais contínuas, se um mineral ou rocha apresentar 
sempre o mesmo valor para uma determinada propriedade independentemente da direcção em que 
esta é medida o material diz-se isotrópico para essa propriedade. Pelo contrário, se houver uma 
direcção em que a propriedade apresenta um valor máximo e outra em que o valor observado é 
mínimo o material diz-se anisotrópico. 
Além das propriedades dos minerais referidas em seguida existem outras que não têm um interesse e 
influência directa na Engenharia Civil (características de luminosidade, eléctricas e magnéticas por 
exemplo). 
2.2.1 Forma Cristalina 
A maior parte dos minerais não exibe uma forma cristalina, tal como a representada em dois 
exemplares da Figura 2.1 para o mineral quartzo, que reflecte externamente o arranjo interno dos 
átomos constituintes. A razão é porque a maior parte dos cristais forma-se num espaço sem as 
condições óptimas necessárias para o crescimento destes resultando num aglomerado sem uma 
geometria definida embora a matéria continue a ser toda cristalina. 
 
 
 
Figura 2.1 − Vários aspectos físicos do mesmo mineral (quartzo). 
 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.3 
2.2.2 Cor 
A cor é uma propriedade óbvia de um mineral mas não é muito adequada à sua identificação. Alguns 
minerais podem apresentar cores variadas resultantes da inclusão de impurezas na sua estrutura 
cristalina. O quartzo apresenta cores que vão deste o branco ao negro, passando pelo verde, rosado e 
púrpura. Outros minerais apresentam uma cor que não varia significativamente. Os minerais de brilho 
metálico, por exemplo, apresentam na sua grande generalidade, cores constantes e definidas, 
facilitando a sua identificação. A cor de um mineral deve ser observada numa superfície recente, uma 
vez que pode sofrer alterações. 
2.2.3 Risca 
A risca ou traço de um mineral é a cor do pó desse mineral. Enquanto a cor dum mineral pode variar o 
mesmo já não acontece tão frequentemente com a cor do seu pó pelo que esta pode ser utilizada 
como característica de identificação. Minerais que macroscopicamente apresentam cores idênticas 
podem apresentar coresde traço absolutamente distintas, pelo que podem ser diferenciados através 
desta propriedade. 
De um modo geral, os minerais de brilho metálico ou submetálico produzem traços pretos ou de cor 
escura enquanto que os minerais de brilho não-metálico produzem traços incolores ou de cores 
claras. 
2.2.4 Brilho 
Define-se o brilho como a aparência ou qualidade da luz reflectida pela superfície do mineral. 
Consideram-se três tipos fundamentais de brilho: 
• Brilho metálico − característico dos minerais opacos, ou quase opacos, e que têm a aparência 
brilhante de um metal; as superfícies destes minerais são bastante reflectoras; 
• Brilho não-metálico − característico de substâncias transparentes ou translúcidas e sem a 
aparência brilhante de um metal; no brilho não-metálico incluem-se, entre outros, os seguintes 
tipos de brilho: vítreo, resinoso, nacarado e gorduroso. 
2.2.5 Clivagem 
A ruptura de alguns minerais ocorre, preferencialmente, segundo superfícies planas e brilhantes. A 
esta propriedade dá-se o nome de clivagem e aos planos, segundo os quais ela ocorre, planos de 
clivagem. Estes correspondem a planos de fraqueza na estrutura cristalina desses minerais, ou seja, 
correspondem a planos reticulares entre os quais as forças de ligação são fracas. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.4 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
2.2.6 Fractura 
Designa-se por fractura ao modo pelo qual um mineral se rompe quando a ruptura não ocorre ao 
longo de superfícies de clivagem. As superfícies de fractura não correspondem, ao contrário das 
superfícies de clivagem, a planos reticulares da estrutura do mineral, mas sim a superfícies que os 
intersectam e segundo as quais as ligações químicas são mais fracas. 
2.2.7 Dureza 
A dureza é uma propriedade importante dos minerais uma vez que cada mineral apresenta valores 
característicos, facilmente determináveis. Podemos definir dureza como sendo a resistência que um 
mineral oferece ao ser riscado por outro ou por um objecto. A dureza também depende da estrutura 
interna do cristal (tal como as outras propriedades físicas), isto é, quanto mais fortes forem as 
ligações químicas mais duro é o mineral. A dureza é uma propriedade geologicamente importante 
uma vez que traduz a facilidade ou dificuldade com que um mineral se desgasta quando submetido à 
acção abrasiva da água, do vento e do gelo nos processos de erosão e transporte. 
Em 1822, Friedrich Mohs, um mineralogista alemão, imaginou uma escala de dureza baseada na 
capacidade de um mineral riscar outro. A escala de Mohs (Tabela 2.1), composta por dez minerais de 
dureza conhecida, permite determinar a dureza relativa de um mineral, mediante a facilidade ou 
dificuldade com que é riscado por outro. 
2.2.8 Peso volúmico e densidade 
A densidade relativa indica quantas vezes um material é mais pesado do que um igual volume de 
água a 4º C. Se um mineral tem densidade relativa 2, isto significa que ele pesa duas vezes mais que 
o mesmo volume de água. O peso volúmico ou peso específico (ver exemplos para minerais na 
Tabela 2.2) define-se como o peso por unidade de volume e será referido adiante com mais detalhe 
como propriedade das rochas. 
2.3 O ciclo das rochas 
As rochas estão todas envolvidas num ciclo de transformação que se pode repetir indefinidamente. O 
ciclo das rochas (Figura 2.2) é um meio de visualizar a origem dos três tipos básicos de rochas e o 
modo como os vários processos geológicos transformam um tipo de rocha noutro diferente. O 
conceito do ciclo das rochas pode ser considerado como a base da geologia física. As setas na Figura 
2.2 indicam os processos químicos e físicos e as caixas representam os materiais da terra. 
 
 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.5 
 
Tabela 2.1: Escala de Mohs. 
Mineral Dureza 
Talco 1 
Gesso 2 
Calcite 3 
Fluorite 4 
Apatite 5 
Felspato 6 
Quartzo 7 
Topázio 8 
Corindo 9 
Diamante 10 
 
Tabela 2.2: Pesos volúmicos de minerais. 
Mineral γ (kN/m3) 
Biotite 27,5-31,4 
Calcite 26,7 
Caulinite 25,5 
Feldspato 25,0-27,1 
Gesso 22,8 
Halite 21,2 
Hematite 51,6 
Moscovite 27,1-28,2 
Pirite 49,2 
 
 
Rocha Ígnea RochaMetamórfica
Sedimentos RochaSedimentar
Pressão e temperatura
Arrefecimento
e solidificação Fusão
Erosão, transporte e deposição
Ero
são
, 
tran
spor
te e
 
dep
osiç
ão
Erosão,
transporte
e deposição
Pressão e
temperatura
Cimentação e compactação
(litificação)
MAGMA
 
Figura 2.2 − O ciclo das rochas. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.6 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
O primeiro tipo de rochas, designadas como ígneas (formadas pelo fogo), origina-se quando um 
material no estado líquido chamado magma arrefece e solidifica. Este processo chamado cristalização 
pode ocorrer muito abaixo da superfície da terra ou, no seguimento de uma erupção vulcânica, à 
superfície desta. Em profundidade o arrefecimento é normalmente lento enquanto que à superfície é 
rápido. As rochas ígneas resultantes têm assim características diferentes. 
Quando as rochas ígneas ficam expostas à superfície da terra podem sofrer processos de alteração e 
erosão que vão lentamente desagregando e decompondo as rochas. Os materiais resultantes podem 
ser transportados por vários meios (gravidade, água, glaciares, vento e ondas) constituindo os 
sedimentos. A partir do momento em que são depositados, normalmente em camadas horizontais (no 
oceano, por exemplo), irão sofrer um processo de litificação (conversão para rocha). Os sedimentos 
são litificados pela compactação resultante do peso das camadas superiores e pela cimentação 
resultante da precipitação de matéria mineral transportada pela água de percolação que preenche os 
poros. As rochas sedimentares resultantes encontram-se assim profundamente enterradas podendo 
ser envolvidas em processos tectónicos de formação de montanhas ou ser submetidas a grandes 
pressões e temperaturas. As rochas sedimentares irão sofrer as consequências da sua alteração de 
ambiente e transformar-se em outros tipos de rochas (rochas metamórficas). Eventualmente as 
rochas metamórficas poderão ser submetidas a pressões e temperaturas ainda maiores, fundindo e 
constituindo outra vez magma fechando, assim, o ciclo das rochas. 
O percurso indicado pelo círculo não é necessariamente o percurso seguido na transformação das 
rochas em tipos diferentes. As rochas ígneas, antes de serem expostas a processos de erosão e 
alteração à superfície, podem ser submetidas a pressões e temperaturas em profundidades maiores e 
transformar-se em rochas metamórficas. Por outro lado, rochas metamórficas e sedimentares podem 
ser expostas à superfície a processos de erosão e transformar-se em sedimentos de onde podem 
resultar novas rochas sedimentares. 
Ao estudar as características dos três tipos de rochas é importante ter sempre em consideração o 
ciclo das rochas. Estas podem parecer que são grandes massas imutáveis quando na realidade não o 
são. As modificações demoram geralmente períodos de tempo que ultrapassam na maior parte dos 
casos a escala humana de tempo. 
2.4 Rochas ígneas 
As rochas ígneas formam-se quando o magma arrefece e cristaliza. Esta rocha fundida, com origem a 
profundidades até 200 km no interior da Terra, compõe-se de elementos encontrados nos minerais do 
tipo silicatos e de alguns gases, sobretudo vapor de água, todos confinados no magma pela pressão 
das rochas confinantes. Como a massa magmática é menos densa que os maciços de rochas 
circundantes força o seu movimento em direcção à superfície podendo escapar-se de modo violento 
produzindo uma erupção vulcânica (Figura 2.3). O material expelido durante uma erupção vulcânica 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.7 
pode ser acompanhado pelalibertação de gases devido à diminuição de pressão à superfície 
originando explosões por vezes muito violentas. Acompanhando a projecção de blocos rochosos a 
erupção pode gerar o derrame de grandes quantidades de lava, cuja composição é semelhante à do 
magma mas sem a maior parte dos componentes gasosos. 
 
 
Figura 2.3 − Erupção vulcânica. 
 
A rocha resultante da solidificação da lava é classificada como extrusiva ou vulcânica, sendo o basalto 
o exemplo mais conhecido. Quando o magma não alcança a superfície pode eventualmente solidificar 
e cristalizar em profundidade, num processo bastante mais lento formando uma massa sólida de 
cristais imbricados entre si. As rochas ígneas produzidas deste modo são chamadas intrusivas ou 
plutónicas, das quais o granito é o exemplo mais abundante (Figura 2.4), e só aparecem à superfície 
após a actuação de movimentos tectónicos e a acção de processos de erosão das camadas de 
rochas superiores. Quando a solidificação do magma se verifica em profundidades intermédias, 
formando filões, as rochas resultantes designam-se por hipoabissais (exemplo do dolerito). 
A velocidade do arrefecimento do magma vai originar cristais de diferentes tamanhos. Um 
arrefecimento lento produz cristais de grandes dimensões enquanto que um arrefecimento rápido irá 
originar uma massa rochosa formada por cristais de pequenas dimensões, por vezes impossíveis de 
observar sem meios de ampliação. Quando o arrefecimento é extremamente rápido não há formação 
de cristais formando-se uma matéria sólida sem estrutura cristalina (matéria amorfa). 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.8 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
 
Figura 2.4 − Formação característica dos maciços graníticos (Serra da Estrela). 
 
2.4.1 Textura e composição mineral 
Existe uma grande variedade de rochas ígneas que se diferenciam com base na sua textura e 
composição mineral. O termo textura, quando aplicado a rocha ígneas, é usado para descrever a 
aparência geral da rocha com base no tamanho e disposição dos seus cristais interligados. A textura é 
uma característica muito importante da rocha porque pode revelar informação qualitativa importante 
sobre o ambiente em que a rocha foi formada e sobre as suas propriedades, como por exemplo, a 
resistência e deformabilidade. 
Quando grandes massas de magma solidificam a grande profundidade formam-se rochas ígneas com 
uma textura de grãos grossos (Figura 2.5.a). A sua aparência é de um agregado de cristais 
interligados com tamanho suficiente para serem identificados individualmente por simples observação 
(textura fanerítica). As rochas ígneas formadas à superfície ou em pequenas bolsas magmáticas a 
pouca profundidade têm um arrefecimento rápido originando uma textura de grãos finos por vezes 
impossíveis de diferenciar sem recorrer a observação microscópica (textura afanítica e Figura 2.5.b). 
Para ter uma ideia das diferentes velocidades de arrefecimento do magma, uma rocha vulcânica pode 
formar-se em alguns minutos enquanto que uma rocha plutónica pode resultar do arrefecimento de 
uma grande massa de magma durante milhares de anos. 
Nem todos os minerais componentes do magma cristalizam à mesma velocidade. Alguns podem já ter 
um certo tamanho quando outros iniciam a sua cristalização. Por exemplo quando o magma aflora à 
superfície pode já conter alguns cristais levando assim a massa ainda líquida a arrefecer mais 
rapidamente originando uma rocha com uma textura particular de cristais grandes envolvidos por uma 
matriz de cristais mais pequenos (textura porfirítica). 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.9 
 
 
(a) (b) 
Figura 2.5 − (a) Granito – Textura de grãos grossos (fanerítica); (b) Riolito – Textura de grão muito fino 
(afanítica). 
 
2.4.2 Classificação das rochas ígneas 
As rochas ígneas são classificadas, ou agrupadas, com base na sua textura e composição mineral. As 
várias texturas ígneas resultam dos diferentes padrões de arrefecimento enquanto que a composição 
mineral de uma rocha ígnea depende dos componentes do magma inicial e do ambiente de 
cristalização. 
As rochas do lado direito da Tabela 2.3 são compostas por determinados minerais cuja cristalização 
se dá em primeiro lugar. O seu alto conteúdo em ferro e magnésio faz com que tenham uma cor 
escura e uma maior densidade que outras rochas. O basalto é a rocha ígnea extrusiva mais comum. 
As ilhas dos Açores, com excepção de Santa Maria, são todas constituídas principalmente por 
basaltos. No lado esquerdo da Tabela 2.3 estão as rochas ígneas com minerais que são os últimos a 
cristalizar. O granito é a rocha ígnea intrusiva mais comum, em parte pela sua abundância e pelo seu 
uso generalizado na construção e decoração. O granito está geralmente associado aos processos 
tectónicos ligados à formação de montanhas. Por ser mais resistente à erosão e alteração que as 
outras rochas forma frequentemente o núcleo principal das cadeias montanhosas. 
É importante notar que duas rochas podem ter a mesma composição mineral mas texturas diferentes. 
O granito, rocha intrusiva de grão grosso, tem o seu equivalente vulcânico no riolito, rocha de grão 
muito fino. Existe uma grande variedade de rochas entre as de composição granítica e basáltica, das 
quais se referem alguns exemplos na Tabela 2.3. 
 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.10 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
Tabela 2.3: Rochas ígneas mais comuns. 
 
Félsico 
(granítico) 
Intermédio 
(andesítico) 
Máfico 
(basáltico) 
Ultramáfico 
Intrusivo (grão grosso) 
Extrusivo (grão fino) 
Granito 
Riolito 
Diorito 
Andesito 
Gabro 
Basalto 
Peridotito 
— 
Composição Mineral 
Quartzo 
Feldspato potássico 
Feldspato sódico 
Hornblenda 
Feldspato sódico 
Feldspato cálcico 
Feldspato cálcico 
Piroxena 
Olivina 
Piroxena 
Componentes Minerais 
Secundários 
Moscovite 
Biotite 
Hornblenda 
Biotite 
Piroxena 
Olivina 
Hornblenda 
Feldspato 
cálcico 
Notas: Félsico – grupo de minerais de cor clara; o nome vem de feldspato, feldspatóide e sílica; 
 Máfico – com minerais ferromagnesianos de cor escura; biotite, piroxena, hornblenda. 
 
2.5 Rochas sedimentares 
Os materiais resultantes dos processos erosivos constituem a base para a formação das rochas 
sedimentares. A palavra sedimentar ilustra a natureza destas rochas uma vez que significa o 
resultado do processo de deposição dos sedimentos em suspensão ou transportados por um fluido, 
normalmente a água. Os geólogos estimam que as rochas sedimentares constituem apenas 5% da 
camada exterior de 16 km de espessura da Terra. No entanto a importância deste grupo de rochas é 
muito maior do que aquela que esta percentagem poderia indicar. A maioria de formações rochosas à 
superfície são de natureza sedimentar (cerca de 75%) o que está relacionado com o facto de os 
sedimentos se acumularem à superfície da terra (Figura 2.6). 
Como as rochas sedimentares têm a sua origem na deposição sucessiva de camadas horizontais de 
sedimentos apresentam-se normalmente em estratos cuja inclinação varia consoante a acção de 
movimentos tectónicos ao longo da vida geológica das formações. 
É de referir que muitas rochas sedimentares têm uma grande importância económica. O carvão, por 
exemplo, é classificado como uma rocha sedimentar. O petróleo e o gás natural são também 
encontrados em associação com outras rochas sedimentares tais como por exemplo o sal-gema. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.11 
2.5.1 Litificação 
A litificação inclui os processos que transformam sedimentos não consolidados em rochas 
sedimentares sólidas. Um dos processos mais comuns é a compactação, ou seja a acção do peso 
das camadas de sedimentos suprajacentes. À medida que os sedimentos são comprimidospelo peso 
das camadas superiores há uma redução considerável do volume dos poros. Com o peso de milhares 
de metros de outras camadas a actuar durante milhares de anos originam-se as rochas sedimentares 
dispostas em estratos originariamente horizontais. A compactação tem um efeito maior sobre 
sedimentos de partículas finas como as argilas originando, por exemplo, os xistos argilosos. 
Alguns maciços de rochas sedimentares podem apresentar estratificação entrecruzada resultante de 
períodos de sedimentação espaçados no tempo e de acidentes tectónicos (ex. falhas) (Figura 2.7). 
A cimentação constitui outro processo importante através do qual os sedimentos se transformam em 
rochas sedimentares. O material de cimentação pode ser transportado pela percolação de água 
através dos poros existentes entre as partículas dos sedimentos. Com o tempo, o cimento vai 
precipitando sobre os grãos preenchendo os vazios e criando ligações físicas entre as partículas. 
Calcite, sílica e óxido de ferro são alguns dos cimentos mais comuns. A identificação do tipo de 
cimento é relativamente fácil de fazer: a calcite reage com o ácido clorídrico, a sílica é o cimento mais 
duro e o óxido de ferro confere uma cor alaranjada ou vermelha à rocha. 
 
 
Figura 2.6 − Maciço de rochas sedimentares (Baleal, Peniche). 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.12 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
 
 
Figura 2.7 − Maciço sedimentar com estratificação entrecruzada (La Corniche, Beirute). 
 
2.5.2 Classificação das rochas sedimentares 
Os materiais que se acumulam como sedimentos têm duas origens principais. Os sedimentos podem 
ser acumulações de materiais resultantes dos processos erosivos e transportados na forma de 
partículas. As rochas sedimentares são neste caso chamadas de detríticas. O segundo grande grupo 
de origem dos sedimentos corresponde aos materiais produzidos por precipitação química, de origem 
inorgânica ou orgânica. São as chamadas rochas sedimentares químicas. 
2.5.2.1 Rochas sedimentares detríticas 
Embora exista uma grande variedade de minerais e fragmentos de rochas na composição das rochas 
detríticas os principais componentes são minerais de argila e quartzo. Os minerais de argila são o 
produto mais abundante resultante da alteração dos minerais do grupo dos silicatos, especialmente os 
feldspatos. Por outro lado o quartzo deve a sua grande abundância ao facto de ser muito resistente, 
tanto do ponto de vista mecânico como químico. 
O tamanho das partículas é a característica principal que permite distinguir os vários tipos de rochas 
sedimentares detríticas (Figura 2.8 e Tabela 2.4). 
O tamanho das partículas de uma rocha detrítica pode ser usualmente correlacionado com a energia 
do meio de transporte dos sedimentos. As correntes de água e vento distribuem as partículas por 
tamanhos: quanto maior for a força da corrente maior será o tamanho das partículas. Os cascalhos 
são transportados por correntes de rios, ondas, deslizamentos de terrenos e glaciares. Uma menor 
energia é necessária para transportar as areias, nomeadamente correntes de água com menor 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.13 
velocidade e ventos (formação de dunas). Os siltes e areias depositam-se de modo lento e as 
acumulações destes materiais estão normalmente associadas com águas paradas de lagos, lagoas, 
pântanos e ambientes marinhos profundos. 
 
 
(a) 
 
(b) 
 
(c) 
 
(d) 
Figura 2.8 − Rochas sedimentares detríticas comuns: (a) Conglomerado − Pudim; (b) Conglomerado − Brecha; 
(c). Arenito; (d). Xisto argiloso. 
 
Tabela 2.4: Classificação do tamanho das partículas das rochas detríticas. 
Nome do Sedimento Diâmetro (mm) Rocha Detrítica 
Cascalho > 2 mm Conglomerado: Pudim e Brecha 
Areia 2 – 0,06 mm Arenito 
Silte 0,06 – 0,002 mm Siltito 
Argila < 0,002 mm Argilito 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.14 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
2.5.2.2 Rochas sedimentares químicas 
Em contraste com as rochas detríticas, formadas a partir de grãos sólidos resultantes da erosão e 
alteração de rochas, os sedimentos de origem química resultam de materiais que são transportados 
em solução até lagos e mares. Estes materiais não permanecem em solução na água indefinidamente 
e acabam por sofrer uma precipitação depositando-se em sedimentos. Esta precipitação pode ter uma 
origem inorgânica mas também pode ser o resultado de processos orgânicos. Um exemplo de um 
depósito resultante de uma acção inorgânica é o sal após a evaporação da água marinha originando 
posteriormente o sal-gema (por exemplo). A acumulação de conchas, por vezes microscópicas, de 
animais é um exemplo de origem orgânica de sedimentos. 
O calcário é a rocha sedimentar química mais comum. É composta essencialmente pelo mineral 
calcite e pode ser formada por processos tanto inorgânicos como orgânicos, sendo estes últimos os 
mais comuns. A origem orgânica da maior parte dos calcários pode não ser tão evidente porque a 
maior parte das conchas sofre processos consideráveis de transformação antes de se constituírem 
em rochas. 
2.6 Rochas metamórficas 
Grandes áreas de rochas metamórficas estão expostas em todos os continentes em regiões 
relativamente planas conhecidas por escudos. Outras formações de rochas metamórficas constituem 
uma parte importante de muitas cadeias de montanhas. Mesmo o interior estável continental, 
geralmente coberto por rochas sedimentares, tem como base rochas metamórficas. Em todas estas 
formações as rochas metamórficas apresentam-se geralmente muito deformadas e com penetração 
de grandes massas ígneas (exemplo dos batólitos, principal formação dos granitos). De facto, partes 
significativas da crusta terrestre são compostas por rochas metamórficas associadas com rochas 
ígneas. 
O metamorfismo (mudança de forma) constitui a transformação de uma rocha preexistente, que pode 
ser ígnea, sedimentar ou mesmo metamórfica (Figura 2.2). Os agentes de transformação ou de 
metamorfismo incluem o calor, pressão e fluidos quimicamente activos, que produzem modificações 
de textura e composição mineral. O metamorfismo pode ocorrer com um grau de baixa intensidade 
fazendo com que por vezes seja difícil distinguir a rocha original da final. Noutros casos a 
transformação é tão intensa que não é possível identificar a rocha de origem. No metamorfismo de 
grau elevado, características estruturais tais como planos de estratificação, fósseis e espaços vazios 
vesiculares, que poderiam existir na rocha original são completamente destruídas. 
Quando as rochas são submetidas a acções intensas de calor e pressão direccional comportam-se de 
modo plástico donde resultam dobras por vezes de aspecto intrincado (Figura 2.9). É importante 
referir que durante os processos de metamorfismo de grau elevado a rocha mantém-se sempre no 
estado sólido porque uma vez atingida a fusão desta entra-se num processo de natureza ígnea. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.15 
 
Figura 2.9 − Maciço de rochas metamórficas deformadas (ISRM). 
 
O processo de metamorfismo inicia-se quando uma rocha é submetida a condições diferentes 
daquelas em que se formou originalmente. A rocha começa então a sofrer transformações até atingir 
um estado de equilíbrio com o novo ambiente. Estas modificações ocorrem a profundidades a partir 
de alguns quilómetros até próximo da fronteira entre a crusta e o manto. A formação de rochas 
metamórficas ocorre em zonas completamente inacessíveis ao contrário de muitas rochas 
sedimentares e algumas ígneas, donde resulta o seu estudo ser mais difícil. 
O metamorfismo pode ser de três tipos: o metamorfismo regional ocorre na formação de cadeias de 
montanhas quando grandes quantidades de rochas são submetidas a tensões de elevada intensidade 
e altas temperaturas associadas com os grandes níveisde deformação; o metamorfismo de contacto 
sucede quando a rocha fica perto ou em contacto com uma massa de magma, onde as altas 
temperaturas são a causa primária das transformações das rochas encaixantes; finalmente o 
metamorfismo dinâmico ou cataclástico ocorre quando a rocha é submetida pressões muito elevadas 
e bruscas como por exemplo em zonas de falhas. 
2.6.1 Agentes de Metamorfismo 
O agente de metamorfismo mais importante é, talvez, o calor. As rochas que se formam perto da 
superfície são submetidas a calor intenso quando uma massa de rocha derretida as atravessa num 
movimento ascendente. Também pode ocorrer a situação de determinadas rochas formadas num 
ambiente superficial sejam obrigadas a localizar-se posteriormente a profundidades muito maiores 
onde as temperaturas são substancialmente superiores. Alguns minerais, tais como os argilosos, 
tornam-se instáveis quando estão enterrados a temperaturas de alguns quilómetros começando a 
recristalizar-se dando origem a novos minerais. Os minerais componentes das rochas ígneas são 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
2.16 PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 
estáveis a temperaturas e pressões relativamente altas sendo, por isso, necessárias profundidades 
superiores a 20 km ou mais para que o metamorfismo possa ocorrer. 
A pressão, tal como a temperatura, também aumenta com a profundidade. Todas as rochas 
enterradas são submetidas à acção do peso das camadas superiores. As formações rochosas 
também são submetidas a pressões resultantes dos processos de formação das cadeias 
montanhosas. Neste caso a pressão é direccional fazendo com que a estrutura da rocha adquira 
formas características visíveis, como por exemplo nos planos de xistosidade dos gnaisses e das 
ardósias. 
A água contendo iões em solução é o fluido quimicamente activo mais comum que tem influência no 
metamorfismo. As rochas contêm geralmente água nos espaços porosos e esta funciona como 
catalisador na migração dos iões. Em certas circunstâncias os minerais podem recristalizar em 
configurações mais estáveis e, noutros casos, a troca de iões entre minerais através da água pode 
resultar na formação de minerais completamente novos. 
2.6.2 Modificação de textura e composição mineralógica 
O grau de metamorfismo é reflectido na composição mineralógica da rocha e na sua textura (Tabela 
2.5). Quando as rochas são submetidas a metamorfismo de baixo grau tornam-se mais compactas, 
logo mais densas. 
Tabela 2.5: Descrição de algumas rochas metamórficas comuns. 
Ardósia Rocha de grão muito fino composta por grãos microscópicos de micas; 
resultante do metamorfismo de grau baixo do argilito e xisto argiloso. 
Xisto 
Rocha metamórfica mais comum composta em grande parte por 
partículas visíveis; pode resultar também do metamorfismo do argilito e 
xisto argiloso mas com grau mais intenso. 
Textura 
foliada 
Gneisse 
Na maior parte dos casos com a composição do granito; a característica 
principal é o aspecto de bandas muito dobradas de cores alternadas 
escuras e claras. 
Mármore 
Resultado do metamorfismo do calcário; apresenta grandes cristais de 
calcite imbricados entre si; as colorações que apresenta para além do 
branco resultam da presença de impurezas. Textura 
não foliada 
Quartzito 
Rocha metamórfica comum formada a partir do arenito quartzoso; o 
aspecto pode ser semelhante ao mármore mas apresenta uma dureza 
muito maior. 
 
Debaixo das pressões de metamorfismo, alguns grãos de minerais são reorientados e realinhados 
perpendicularmente à direcção das tensões actuantes (Figura 2.10). No entanto, nem todas as rochas 
metamórficas que sofreram a acção de pressões orientadas têm uma estrutura foliada. Nestas rochas 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES DOS MINERAIS E ROCHAS 2.17 
a pressão tem uma acção muito limitada como agente de metamorfismo. Por exemplo, quando um 
calcário de grão fino sofre um metamorfismo, os pequenos cristais de calcite combinam-se para 
formar cristais imbricados relativamente grandes. A rocha resultante tem uma aparência similar a uma 
rocha ígnea de grão grosso. Este equivalente metamórfico do calcário é chamado mármore. 
Em resumo, os processos metamórficos provocam muitas modificações nas rochas, incluindo 
aumento da densidade, crescimento de cristais grandes, reorientação dos grãos minerais podendo 
resultar numa aparência de bandas conhecida como foliação ou xistosidade. 
A foliação é uma propriedade que as rochas apresentam que se manifesta pela facilidade de se 
fracturarem segundo planos mais ou menos paralelos. Esta propriedade resulta, em muitos casos, de 
um alinhamento de minerais que possuem uma clivagem predominante segundo uma dada direcção. 
Xistosidade é um tipo de foliação. Neste caso esta é originada pela presença de grande quantidade de 
micas que estão orientadas na rocha. 
Lineação é uma propriedade das rochas apresentarem linhas ou traços que resultam do alinhamento 
de minerais prismáticos (em muitos casos). 
 
 
 
Antes Depois 
 
Figura 2.10 − Origem da estrutura foliada do gneisse. 
 
 
Tensão 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.1 
 
3. PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
 
 
3.1 Introdução 
Algumas propriedades das rochas têm uma importância particular no planeamento, execução e custo 
dos projectos de engenharia civil nos quais estão envolvidas modificações do estado in situ (tensão e 
deformação) de maciços rochosos. O conhecimento destas propriedades índice, que podem ser 
avaliadas a partir de testes em laboratório ou no campo, possibilita a classificação das rochas e dos 
maciços rochosos de acordo com vários critérios técnicos. A classificação dos maciços rochosos 
depende naturalmente do estado da matriz rochosa (rocha intacta) e das superfícies de 
descontinuidades que intersectam o maciço. Num documento diferente serão abordados os 
parâmetros em que se baseiam as diferentes classificações dos maciços rochosos. 
Para as rochas não há ainda sistemas de classificação geomecânica aceites pela generalidade da 
comunidade técnica. Contudo, os critérios mais correntes de classificação do "material rocha" 
baseiam-se, na sua maioria, nos parâmetros módulo de elasticidade (E), resistência à compressão 
simples (σc) e velocidade de propagação das ondas ultrassónicas (Vp e Vs), por serem, por um lado, 
valores que facilmente podem ser obtidos através de ensaios e, por outro, por caracterizarem de 
modo significativo o comportamento mecânico da rocha. Os ensaios para obtenção destes 
parâmetros são frequentemente realizados sobre amostras cilíndricas colhidas nas sondagens 
executadas durante a fase de prospecção geotécnica (Figura 3.1). É usual utilizarem-se provetes com 
uma relação l/d (l – altura; d – diâmetro) compreendida entre 2,5 e 3, e diâmetro mínimo com cerca de 
54 mm, obtido com um amostrador duplo da série NX. 
3.2 Propriedades de identificação 
A rocha intacta é constituída por uma assemblagem mais ou menos compacta de grãos cristalinos e, 
nalguns casos, matéria amorfa. O termo matriz rochosa poderá ser mais correcto uma vez que poderá 
existir já algum grau de alteração e fracturação nesse aglomerado de grãos. A 
Figura 3.2 apresenta alguns exemplos de matrizes rochosas com texturas diferentes características 
dos tipos de rochas referidos. As rochas são assim sólidos policristalinos, descontínuos e que podem 
exibir uma certa anisotropia derivada de uma orientação preferencial na sua estrutura. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.2 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
 
Figura 3.1 − Caixa de sondagem com indicação das profundidades e ensaios a realizar. 
 
 
rocha ígnea 
(granito) 
Aglomerado compacto de grãos com 
volume de vazios reduzido 
rocha sedimentar 
(conglomerado) 
Grãos arredondadose maior 
volume de vazios 
rocha metamórfica 
(micaxisto) 
Grãos orientados numa direcção 
preferencial 
 
Figura 3.2 − Exemplos de estruturas de rochas. 
 
As rochas são então constituídas por grãos minerais sólidos interligados e por descontinuidades ou 
vazios existentes entre esses grãos. As propriedades da matriz rochosa dependem, assim, das 
características destes grãos (mineralogia), sendo muito influenciadas pelo tamanho e arranjo espacial 
dos grãos minerais (estrutura ou textura da rocha) e também pela forma, quantidade e distribuição 
das descontinuidades ou vazios. A determinação da composição mineralógica das rochas conduz, 
juntamente com a sua textura, tamanho dos grãos, cor, e outras propriedades, à sua classificação 
geológica (Tabela 3.1). 
Referem-se em seguida algumas propriedades físicas mais importantes na identificação das rochas. 
 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.3 
 
Tabela 3.1 − Principais grupos de rochas. 
Família dos Granitos Granito, sienito, 
riolito, traquito, … 
Família dos Dioritos Diorito, andesito, … Rochas ígneas 
Famílias dos Basaltos e Gabros Gabro, dolerito, diabase, basalto, … 
R. metamórficas massivas Gneisse
1
, corneanas, 
quartzitos, mármores, … Rochas metamórficas 
R. metamórficas xistosas Xistos, micaxistos, ardósias, xistos 
mosqueados, … 
R. sedimentares carbonatadas Calcários, cré, dolomias, travertinos, … 
R. sedimentares siliciosas Grés, arenitos, 
conglomerados, … Rochas sedimentares 
R. sedimentares 
carbonatadas-siliciosas Margas, grauvaques, … 
Nota1: o gneisse tem foliação mas não tem xistosidade. 
 
3.2.1 Porosidade 
As descontinuidades representam os defeitos ou vazios existentes no meio contínuo formado pelos 
minerais constituintes da matriz rochosa. A presença e o desenvolvimento destes vazios estão 
estreitamente relacionados com a deformação e a rotura das rochas. A quantidade de vazios é 
avaliada pela porosidade (n) que é a razão entre o volume de vazios de uma amostra de rocha e o seu 
volume total. 
( )100×=
V
V
n v 
A porosidade é normalmente expressa em percentagem considerando-se para as rochas 10% como 
um valor médio, 5% um valor baixo e 15% um valor alto. Nos solos, onde os grãos minerais se podem 
separar mais facilmente (pelo menos por agitação na água), a porosidade assume valores 
substancialmente maiores (Tabela 3.2). Os vazios são constituídos pelos poros e fissuras da rocha e 
não estão necessariamente todos interligados. A porosidade total (n) resulta assim da porosidade 
correspondente aos poros (np) e da porosidade das fissuras (nf). 
Por esta razão, são por vezes definidos dois tipos de porosidade para as rochas: a total e a efectiva, 
esta última correspondente ao volume de vazios acessível à passagem de fluidos, normalmente a 
água. A uma escala maior, para os maciços rochosos, podemos ainda distinguir a porosidade primária 
correspondente ao volume dos poros entre os fragmentos das rochas clásticas e a porosidade 
secundária produzida pela fracturação e alteração posteriores da rocha. A primeira é característica de 
toda a massa rochosa e a segunda depende da história de alteração da rocha, podendo variar muito 
no mesmo maciço rochoso. 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.4 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
Tabela 3.2 − Valores da porosidade de solos e rochas. 
Tipo de rocha ou solo Porosidade máxima (%) 
Solo > 50 
Areia e seixo 20 – 47 
Argila > 49 
Areia cimentada 5 – 25 
Arenito 10 – 15 
Calcário e mármore 5 
Calcário oolítico 10 
Cré até 50 
Rochas ígneas < 1,5 
Rochas metamórficas geralmente muito baixa 
3.2.2 Peso volúmico 
Peso volúmico ou peso específico (γ) é o peso da unidade de volume da rocha. Atendendo à 
variabilidade da quantidade de água presente na rocha considera-se o peso volúmico seco (γd) da 
rocha como um parâmetro mais representativo. 
V
W
=γ 
V
Ws
d =γ 
W – Peso total da amostra de rocha 
Ws – Peso total da amostra de rocha seca na estufa 
V – Volume total da amostra de rocha 
 
Notar na Tabela 3.3 a maior densidade característica das rochas ígneas e metamórficas em 
comparação com as rochas sedimentares. 
Tabela 3.3 − Valores do peso volúmico seco de algumas rochas. 
Rocha γ d (kN/m3) 
Granito 26,0 
Diorito 27,9 
Basalto 27,1 
Sal-gema 20,6 
Gesso 22,5 
Calcário denso 20,9 
Argilito 22,1 
Xisto argiloso 25.7 
Mármore 27,0 
Micaxisto 27,6 
 
A quantidade de água na rocha pode ser quantificada pelo teor em água (w) que é a razão entre o 
peso da água presente numa determinada amostra e o seu peso seco. O peso volúmico da rocha é, 
por esse motivo, muito variável. 
( )100×=
s
w
W
W
w 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.5 
3.2.3 Permeabilidade 
A facilidade de escoamento da água através de um meio contínuo é avaliada através do coeficiente 
de permeabilidade (k). A permeabilidade das rochas, em comparação com a dos solos, é geralmente 
muito baixa (Tabela 3.4). O seu valor cresce sensivelmente com a fissuração e o grau de alteração. O 
nível de anisotropia2 da permeabilidade depende da orientação preferencial das fissuras. 
O estado de tensão na rocha influencia consideravelmente a sua permeabilidade. O aumento das 
tensões de compressão provoca o fecho das fissuras e a diminuição da permeabilidade, mas, a partir 
de um certo limite, o aumento das tensões pode iniciar o aparecimento de novas fracturas provocando 
o aumento da permeabilidade. A variação da permeabilidade da rocha pode também variar com a 
pressão da água que circula nos seus vazios e descontinuidades: o aumento da pressão da água 
tende a abrir as fissuras aumentando a permeabilidade. 
A caracterização da permeabilidade da rocha (e dos maciços rochosos) voltará a ser abordada no 
contexto das classificações de maciços rochosos. 
Tabela 3.4 − Permeabilidades de solos e rochas. 
Rocha n k (m / seg.) 
Areia uniforme 29 - 50 5,0 x 10-5 – 2,0 x 10-3 
Areia e seixo 20 – 47 1,0 x 10-5 – 1,0 x 10-3 
Areia siltosa 23 – 47 1,0 x 10-5 – 5,0 x 10-5 
Argilas > 49 1,0 x 10-10 – 1,0 x 10-7 
Granodiorito 0,004-0,005 9,8 x 10-11 
Granito 0,008 1,96 x 10-10 
Basalto 0,007 2,94 x 10-10 
Calcário 1 0,004 9,8 x 10-11 
Calcário 2 0,03 9,8 x 10-10 
Calcário 3 0,39 7,65 x 10-6 
 
Nota2: Anisotropia − Condição de variabilidade de propriedades físicas e mecânicas de um corpo rochoso ou 
mineral segundo direcções diferentes, como, por exemplo, a resistência à compressão simples ou a variação da 
velocidade de propagação de ondas sísmicas em massas rochosas estratificadas segundo diferentes direcções. 
3.2.4 Durabilidade 
A durabilidade é a resistência da rocha aos processos de alteração e fragmentação sendo também 
conhecida por alterabilidade. O contacto da rocha com a água e o ar, muitas vezes através de obras 
de engenharia civil como escavações e terraplenos, pode ocasionar a degradação das suas 
características mecânicas. 
O ensaio “slake durability test” (Figura 3.3), consiste em submeter material rochoso previamente 
fragmentado a ciclos normalizados de secagem, humidificação e acção mecânica. Os fragmentos são 
colocados dentro de redes metálicas cilíndricas com determinada abertura parcialmente imersas na 
água que rodam em torno de um eixo horizontal. O choque dos fragmentos de rocha entre si e o 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.6 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
contacto com a água favorecem a sua desagregação e alteração. A secagem dos fragmentos é 
realizada em estufas após o que pode seguir-se outra humidificação e acção mecânica. 
O índice de durabilidade (ID) corresponde à percentagem de rocha seca que fica retida nos tambores 
de rede metálica após 1 ou 2 ciclos completos (ID1 ou ID2). 
( )
amostra da inicial Peso
ciclosdoisou um de depois seco Peso% =DI 
 
Figura 3.3 − Ensaio “slake durability test”. 
3.2.5 Velocidades de ondas sísmicas 
As propriedades elásticas das rochas são determinadas por um lado pela elasticidade dos minerais 
que as compõem e por outro lado pela importância e pela morfologia das descontinuidades, 
nomeadamente fissuras e fracturas. Em particular, as velocidades de propagação das ondas sísmicas 
longitudinais, Vl ou Vp (ondas de compressão), e das ondas transversais Vs variam significativamente 
com a presença de descontinuidades. 
A realização de ensaios, não destrutivos, para determinação destas velocidades em provetes, que vão 
ser submetidos posteriormente a ensaios de compressão uniaxial, é muito frequente existindo vários 
métodos que permitem a determinação dos valores quer da velocidade de propagação das ondas 
longitudinais (Vp), quer das ondas transversais (Vs). 
Conhecidos estes valores, torna-se possível determinar as características elásticas dinâmicas através 
das seguintes expressões: 
Módulo de elasticidade longitudinal )(
)43(
22
22
2
sp
sp
sd VV
VV
VE
−
−
= ρ 
Módulo de elasticidade transversal )1(2
2
d
d
sd
EVG
υ
ρ
+
== 
Coeficiente de Poisson )(2
2
22
22
sp
sp
d VV
VV
−
−
=υ 
( ρ representa a massa específica ) 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.7 
Teoricamente, as velocidades das ondas que atravessam o provete de rocha dependem 
exclusivamente das suas características elásticas e da sua massa específica. Na prática a rede de 
fissuras do provete vai fazer diminuir o valor das velocidades. 
A velocidade de propagação das ondas pode então ser utilizada para detectar a presença de 
descontinuidades nas rochas e mesmo quantifica-las através da razão entre o valor medido de Vp na 
rocha estudada e o valor de Vp* máximo para a rocha com porosidade nula (Tabela 3.5). Este valor 
não é o mesmo para todas as rochas e depende essencialmente da velocidade de propagação das 
ondas nos diferentes minerais presentes na rocha (Tabela 3.6) e da percentagem presente de cada 
um dos minerais constituintes da rocha. 
Tabela 3.5 − Velocidades padrões de rochas Vp* (n = 0%). 
ROCHA Vp* (m/s) ROCHA Vp* (m/s) 
Gabro 7000 Dolomite 6500 – 7000 
Basalto 6500 – 7000 Arenito e quartzito 6000 
Calcário 6000 - 6500 Rochas graníticas 5500 - 6000 
 
A velocidade padrão das rochas é determinada pela relação 
iP
i
iP V
C
V
,
*
1
∑= onde Ci é a percentagem 
em volume do constituinte mineral i da rocha e Vp,i a velocidade das ondas longitudinais no mineral i. 
Tabela 3.6 − Velocidades longitudinais de minerais Vp. 
MINERAL Vp (m/s) MINERAL Vp (m/s) 
Quartzo 6050 Calcite 6600 
Olivina 8400 Dolomite 7500 
Augite 7200 Magnetite 7400 
Anfíbola 7200 Gesso 5200 
Moscovite 5800 Epídoto 7450 
Ortóclase 5800 Pirite 8000 
Plagioclase 6250 
 
A qualidade da rocha, em relação ao seu estado de alteração e fracturação, pode ser avaliada pelo 
índice de qualidade da rocha obtido pela relação %100
*
×=
P
P
V
VIQ (ver exemplos na Tabela 3.7). 
Tabela 3.7 − Exemplo de variação da velocidade das ondas sísmicas longitudinais em função da porosidade. 
Porosidade total n % Vp (m/s) - calcários Vp (m/s) – grés e quartzitos 
1 6500 5900 
5 6000 5200 
10 5200 4700 
20 4000 3200 
30 3000 - 
45 1850 - 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.8 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
Experiências conduzidas por Formaintraux (1976) permitiram concluir que, para rochas não fissuradas 
o valor de IQ é afectado pelos poros da rocha (vazios naturais), variando de acordo com a expressão 
IQ =100−1,6×np , onde np representa a porosidade da rocha (relação entre o volume de vazios e o 
volume total da rocha), expressa em percentagem. 
A presença de uma pequena quantidade de fissuras conduz a uma diminuição do valor do índice de 
qualidade. Na Figura 3.4 apresenta-se o gráfico com a classificação proposta por Formaintraux, que 
permite avaliar a qualidade da rocha, em termos da fissuração, em função do índice de qualidade 
obtido da forma anteriormente descrita. 
Do mesmo modo que a fissuração em provetes de rocha afecta os valores das velocidade de 
propagação das ondas, também a fracturação ou as descontinuidades nos terrenos, principalmente se 
estas estiverem abertas, irão afectar as velocidades de propagação que se obtêm em ensaios 
realizados in situ. 
 
Figura 3.4 − Classificação da qualidade das rochas em função do seu estado de fissuração 
(a recta que passa no ponto com n = 0% e IQ = 100% correspone à equação IQ =100−1,6×np). 
 
3.3 Propriedades de resistência e deformabilidade 
3.3.1 Ensaio de compressão simples ou uniaxial 
Pese embora o facto de as rochas que constituem os maciços se encontrarem em geral submetidas a 
estados de tensão triaxiais, tem interesse o estudo do comportamento das rochas quando submetidas 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.9 
a compressão simples pois, tal estudo, permite pôr em evidência fenómenos com interesse 
fundamental na mecânica dos maciços rochosos. O caso prático mais importante em que os maciços 
rochosos se encontram submetidos a um estado de compressão simples é o dos pilares de minas. 
O ensaio de compressão simples é corrente na determinação das características mecânicas das 
rochas. A resistência à compressão simples ou uniaxial é determinada num provete de rocha de forma 
cilíndrica submetido a uma tensão normal σ nas bases igual à razão da força normal N pela área da 
base A (Figura 3.5). Os provetes podem ter outras formas (cúbica ou prismática) mas normalmente 
são retirados de tarolos recolhidos em sondagens. A preparação da amostra deve ter um cuidado 
especial na rectificação da superfície das bases que irão sofrer compressão para garantir uma forma 
cilíndrica perfeita. 
 
 
 
 
Figura 3.5 − Ensaio de compressão uniaxial. 
 
O comportamento da rocha é normalmente não reversível, o que significa que a deformação sofrida 
pela amostra nunca poderá ser recuperada na totalidade se houver uma descarga (Figura 3.6). Isso 
deve-se ao facto de as fissuras iniciais presentes em qualquer rocha fecharem no início da 
compressão levando a uma diminuição da compressibilidade da amostra (E0<Ec). Segue-se uma fase 
de comportamento aproximadamente elástico. A relação entre a tensão vertical e a respectiva 
deformação é normalmente do tipo representado na Figura 3.6. 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.10 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
 
Figura 3.6 − Ensaio de compressão – Curva de compressibilidade típica. 
 
As diferenças de resposta mecânica entre uma rocha dura e uma rocha branda (Figura 3.7) mostram 
que a pequena deformabilidade do primeiro tipo está associada a uma rotura súbita com uma 
resistência residual praticamente nula. As rochas brandas são as que exibem maior deformabilidade, 
sobretudo no início do carregamento. 
 
 
 
Figura 3.7 − Comparação das curvas de tensão-deformação de uma rocha dura e de uma rocha branda. 
 
A Figura 3.8 sintetiza o que se pode considerar o comportamento típico das rochas submetidas à 
compressão simples. Apresentam-se os diagramas das extensões longitudinais (ε1 = εl = ∆h/h) e das 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.11 
extensões transversais (ε3 = εt = ∆D/D) em função da tensão aplicada. Na mesma figura está também 
indicada a variação relativa de volume (∆V/V = ε1 – 2ε3 = (1-2ν) ε1). 
 
 
Figura 3.8 − Principais fases do comportamento de uma rocha durante um ensaio de compressão. 
 
Analisando com mais detalhe as principais fases do comportamento de uma rocha 
durante um ensaio de compressão, podemos identificarcinco valores característicos da tensão 
vertical (σ1 = σv) que limitam diferentes tipos de comportamento da amostra: 
• σ1S tensão de fecho das fissuras 
• σ1F tensão de início de fissuração 
• σ1L tensão limite de fissuração 
• σ1M tensão de resistência máxima (σc) 
• σ1R tensão de resistência residual 
σ 1 tensão principal máxima (σ v) 
Deformações: ε1 = εl ; ε3 = εt 
∆V/V = ε1 – 2ε3 = (1-2ν) ε1 
É muito frequente o diagrama de compressão das rochas (σ1, ε1), mesmo de rochas muito 
compactas, apresentar um trecho inicial curvo (0 < σ1 < σ1S) devido ao fecho progressivo das fissuras 
da rocha, resultando daí que, o módulo de elasticidade crescerá, traduzindo o aumento de 
compacidade da rocha. No trecho em consideração a curva de variação da extensão transversal (ε3 = 
εt) com a tensão apresenta um curvatura muito ligeira e o coeficiente de Poisson sofre um certo 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.12 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
incremento, como seria de esperar, uma vez que ocorre o fecho de fissuras. A evolução da extensão 
volumétrica (∆V/V), que corresponde a uma diminuição de volume, é mais acentuada na origem. 
A seguir ao trecho inicial curvo do diagrama (σ1, ε1) ocorre muitas vezes um trecho rectilíneo (σ1S < σ1 
< σ1F) ao qual corresponde um módulo de elasticidade constante. A extensão transversal (ε3 = εt) 
também apresenta em geral andamento rectilíneo, donde resulta ser constante o coeficiente de 
Poisson. 
No trecho seguinte o diagrama (σ1, ε1) continua com o mesmo andamento rectilíneo, e portanto o 
mesmo módulo de elasticidade, mas as deformações transversais processam-se a um ritmo 
crescente, devido à microfracturação, isto é, a fracturas de grãos ou grupos de grãos da peça em 
ensaio, cujo número aumenta progressivamente. Neste trecho o coeficiente de Poisson sofre pois 
crescimento e o ritmo de redução de volume da peça comprimida atenua-se progressivamente, em 
virtude de ser cada vez mais relevante o aumento do volume devido às microfracturas, até que no 
termo deste trecho o volume se torna estacionário. A esta microfracturação corresponde o aumento 
marcado da permeabilidade. 
No trecho que se segue acentua-se o número e o volume das zonas fracturadas, crescendo 
rapidamente as deformações longitudinais e transversais, assim como o volume da peça, apesar de 
comprimida. Este comportamento é consequência da progressiva ocorrência de escorregamentos em 
microfracturas oblíquas. O ponto de transição entre este trecho e o anterior é designado por ponto de 
fluência. 
A partir do ponto em que ν=0,5 o volume da peça passa mesmo a ser superior ao seu volume inicial, 
apesar de a peça continuar sob compressão. Este fenómeno do aumento de volume na vizinhança da 
rotura, conhecido por dilatância, desempenha um papel relevante na rotura de maciços rochosos, 
dado que estes se encontram em regra submetidos a equilíbrios tridimensionais ou bidimensionais 
que contrariam aquele aumento de volume, acabando a rotura por dar-se para valores mais elevados 
da tensão tangencial do que os obtidos no ensaio de compressão uniaxial. 
O trecho termina quando é atingido o valor máximo da tensão σ1, o que se dá ao ocorrerem fracturas 
com dimensões da ordem de grandeza das dimensões da peça. Ao valor máximo atingido pela tensão 
é dada a designação da resistência à compressão, que se representa por σc. 
Finalmente atinge-se o último trecho no qual a tensão σ1 decresce apesar da máquina de ensaio 
continuar impondo o encurtamento da peça. Este trecho do comportamento das rochas terá bastante 
interesse em certas circunstâncias, como no caso de obras subterrâneas em que seja aceitável que 
haja zonas do maciço rochoso nas quais se ultrapassou a tensão máxima, isto é, trabalhando com o 
maciço já francamente fracturado. 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.13 
Quanto à caracterização da deformabilidade da rocha o parâmetro mais importante é o módulo de 
elasticidade E = dσ/dε (declive da tangente à curva σ-ε). Dependendo da natureza dos problemas a 
deformabilidade é avaliada pelo módulo de elasticidade inicial (E0), pelo móculo de elasticidade 
tangente (Et) ou pelo módulo de elasticidade médio ou secante (Emédio). 
 
Exemplo 1 
Os resultados de um ensaio de compressão unixial realizado sobre um provete cilíndrico de granito estão 
descritos na tabela e representados pela curva ao lado. A altura e o diâmetro iniciais do provete eram de 100 
mm (h0) e 83 mm (D0), respectivamente. A amostra encontrava-se seca antes da realização do ensaio, tendo 
sido determinado o peso volúmico seco de 26,0 kN/m3 (γd). 
O valor da resistência à compressão uniaxial σc corresponde ao valor máximo atingido pela tensão normal σ1 (σc 
= σ1M = 75,8 MPa). O módulo de elasticidade inicial corresponde ao declive da tangente à curva σ-ε na origem 
E0 ≈ (3,1-0)/(0,2-0)×103 = 2,9 GPa. O módulo de elasticidade tangente para 0,1% corresponde ao declive da 
tangente à curva σ-ε no ponto em que ε = 0,1% = 1×10-3 , ou seja, E0,1% ≈ (50,2-37,7)/(1,1-0,9)×103 = 62,5 GPa. 
O módulo de elasticidade médio corresponde ao declive da secante entre a origem e o ponto de rotura Emédio ≈ 
(75,8-0)/(1,7-0)×103 = 44,5 GPa. 
 
 
ε σ 
10-3 MPa 
0,0 0,0 
0,2 3,1 
0,4 12,6 
0,6 25,1 
0,7 31,4 
0,9 37,7 
1,0 43,9 
1,1 50,2 
1,2 56,5 
1,4 62,8 
1,4 65,9 
1,5 69,0 
1,6 72,2 
1,7 75,3 
1,7 75,8 
1,8 75,2 
1,9 71,5 
2,0 64,2 
2,1 60,6 
 
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5
ε
 (10-3)
σ
 
c 
 
(M
Pa
)
 
 
GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
3.14 PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 
3.3.1.1 Ciclos de descarga e carga 
Se durante a compressão de um provete de rocha se diminuir a força aplicada antes de se atingir a 
rotura a curva de tensão-deformação observada evolui da forma representada na Figura 3.9 a partir 
do ponto P. A diminuição da tensão normal é acompanhada por uma diminuição proporcional da 
deformação axial. Ao se atingir a descarga completa observa-se que a curva deixa de ser rectilínea e 
que permanece uma deformação residual εP. O ramo de carga (ou recarga) seguinte já não apresenta 
uma curvatura inicial acentuada e vai encontrar o diagrama original num ponto um pouco acima de P. 
As rochas muito resistentes só apresentam geralmente deformações permanentes quando o ponto P 
se encontra para além do trecho rectilíneo do diagrama. Por outro lado, as rochas de baixa 
resistência, em particular as rochas alteradas, podem exibir deformações permanentes ou residuais 
importantes desde o trecho inicial curvo. 
 
 
Figura 3.9 − Ciclos de descarga e carga em compressão uniaxial 
 
3.3.1.2 Efeitos do tempo nas deformações − fluência 
Os ensaios mecânicos de compressão (e outros) sobre provetes de rocha são normalmente 
conduzidos de forma relativamente rápida, ou seja, a taxa de variação das forças aplicadas (e, 
consequentemente, das tensões aplicadas) é constante sem existir a preocupação em considerar a 
variável tempo na evolução das deformações. 
No entanto, se aplicarmos a vários provetes iguais duma mesma rocha compressões σ’, σ’’, σ’’’, … 
sucessivamente maiores e mantivermos os provetes sob essas tensões observa-se, em regra, um 
acréscimo das deformações no tempo (Figura 3.10). Esta característica é designada por fluência, e 
constitui um comportamento observável em muitos materiais sólidos. Por exemplo, o sal-gema é uma 
rocha sedimentar com uma fluência extremamente grande ao contrário do calcário. Isto significa que, 
 GEOLOGIA DE ENGENHARIA 
PROPRIEDADES ÍNDICE E CLASSIFICAÇÃO DAS ROCHAS 3.15 
se dois provetes com as mesmas dimensões de cada uma destas rochas fossem submetidos a 
tensões de compressão iguais e constantes no tempo, ao fim de um determinado intervalo de tempo