MEC ROCHAS

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Mecânica das Rochas 
Beatriz Yanagi 
 
Resenha do artigo “Putting numbers to geology – an engineer’s viewpoint” de Evert Hoek, 
The Second Glossop Lecture – presented to the Geological Society, London. Published in the 
Quarterly Journal of Engineering Geology, Vol. 32, No. 1, 1999, pages 1 – 19. 
 
 Segundo Hoek, para conferir números a geologia é preciso levar em conta que nem 
todas as grandezas físicas podem ser retratadass em termos matemáticos precisos, e sendo assim, 
a experiência do engenheiro geotécnico e alguns fundamentos lógicos devem ser levados em 
consideração. Além disso, a evolução dos programas computacionais voltados a geologia 
facilitaram tanto o trabalho que o profissional deve se atentar para não deixar ser levado por 
imagens chamativas geradas pelos softwares que não seguem a lógica rigorosa da engenharia 
geotécnica. 
 O professor Peter Fookes, no First Glossop lecture (Fookes, 1997), citado pelo autor, 
dá uma ótima definição dos passos requeridos no andamento de um modelo geológico. Esse 
modelo, embora teórico, desenhado a mão, ou gerado por computadores em formato 3D é 
sobretudo uma construção de blocos no qual o projeto deve ser fundado. Para Hoek, um bom 
modelo geológico qualifica geólogos e engenheiros a entender as interações dos vários 
componentes existentes na crosta da terra e com esse conhecimento, tomar decisões racionais. Já 
nos projetos em que não existem modelos geológicos adequados, as decisões podem ser feitas 
com base em redes ad hoc, porém, problemas durante a formação devido as condições 
geológicas imprevistas serão maiores. 
 O autor descreve o ponto de vista de Fookes, citando que muito geólogos se sentem 
incomodados em conferir números à geologia pois acham que materiais geológicos não podem 
ser quantificados, quando na verdade, designs de engenharia demandam números na forma de 
tensões in situ, poro pressão da água, forças de massa de rocha e módulos de deformação que 
são números fundamentais para o cálculo da estabilidade de pistas, capacidade de suporte de 
fundações, capacidade de suporte para escavações subterrâneas e de movimento de 
contaminantes da água subterrânea. 
 As interações de componentes diferentes de uma massa de rocha podem ser muito 
difíceis de quantificar pois não devem ser muito pequenos nem muito grandes, já que dessa 
forma podem apresentar resultados ineficientes. Logo, um bom engenheiro geotécnico faz 
sugestões realísticas para cada um dos parâmetros necessários para uma análise de engenharia 
em especial. O autor enfatiza que as interpretações geológicas felizmente não são definidas pela 
capacidade artística do geólogo mas sim pela boa apresentação dos desenhos, com adição de 
legendas e escalas adequadas. Para os geólogos artisticamente inábeis, há programas que geram 
modelos sólidos 3D, que inicialmente foram criados para fins de exploração, que antes faziam 
uso de técnicas estatísticas e analise de superfície de tendência para interpolar e extrapolar 
intersecções de sondagens. 
 Um exemplo citado no artigo, é o modelo 3D construído pelo grupo de Chiquicamata, 
em uma mina de cobre no norte do Chile. Neste caso, os operadores do programa são os próprios 
geólogos, que voltam do campo e em seguida plotam as informações coletadas no modelo. Isso 
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assegura que o modelo retrate o conhecimento e a interpretação dos geólogos e que não seja 
apenas uma ilustração qualquer. O modelo em questão pode ser rotacionado e visto a partir de 
qualquer direção, ampliado, seccionado, e permite a remoção ou adição de componentes, dessa 
forma, as interpolações ou extrapolações entre furos podem ser ajustadas de acordo com o 
entendimento do geólogo dos processos tectônicos envolvidos. Este modelo está agora em curso 
para ser utilizado em analises de estabilidade de taludes ou analises numéricas de condições de 
tensão e fratura em escavações subterrâneas. 
 Os projetos de engenharia necessitam tomar medidas para satisfazer os requisitos de 
segurança e estabilidade, isso é possível de ser feito utilizando uma análise semi-quantitativa 
muito simples, a fim de concluir que não existem condições que possam levar à instabilidade. 
Por outro lado, nos casos em que as condições estruturais são muito desfavoráveis ou em que a 
resistência de massa de rocha é muito baixa comparada a tensões in situ, pode ser vantajoso um 
diagnostico numérico muito mais detalhado. Em casos mais difíceis, pode ser necessário 
executar a análise numérica no decorrer da construção e adaptar os sistemas de sequência de 
escavação e de suporte para atender as condições de concepção definidos por analises posteriores 
do desempenho notado na escavação. O modelo geológico é uma ferramenta dinâmica, que 
muda conforme mais dados são apresentados durante o processo de escavação. apenas para 
ambientes geológicos muito simples o modelo geológico pode ser deixado inalterado para o 
restante do projeto desde início do local em investigação e desenvolvimento do design. 
Geralmente, o modelo é constantemente refinado ao longo do projeto através das várias fases de 
concepção e de formulação. 
 Durante os primeiros estágios de avaliação do projeto e design, quando praticamente 
não há quase nenhuma informação em mãos e quando o modelo geológico está no inicio, o 
processo de design baseia-se em experiências anteriores e regras muito gerais. O autor cita o 
exemplo da avaliação de três vias rodoviárias alternativas através de um terreno montanhoso, o 
engenheiro geotécnico procuraria rotas com o número mínimo de acidentes geográficos 
instáveis, deslizamentos de terra antigas, travessias de rios difíceis e o número mínimo de túneis. 
É uma escolha logica porém muitas vezes uma rodovia será construída com mais atenção para 
linhas de visão e raios de curvas do que com as condições geológicas que acontecem ao longo do 
percurso. 
 Segundo Hoek, experiência posterior também é relevante no estágio do 
desenvolvimento de design. Ao mensurar os potenciais impasses ao longo de um túnel/rota 
proposta é de grande ajuda visitar e conversar com engenheiros e construtores que trabalharam 
em rotas em condições geológicas semelhantes em um raio de algumas dezenas de quilômetros 
do local em questão. O cuidado deve ser tomado na forma como a experiência anterior é 
entendida e aplicada. No decurso do projeto preliminar cabe ao geólogo, a partir do modelo 
geológico fornecer as avaliações quantitativas e se estas condições podem ser alcançadas ou se 
seria melhor procurar um outro lugar. 
 Uma vez que o processo qualitativo relatado acima foi finalizado e as opções foram 
reduzidas a um ou dois, pode ser vantajoso mudar para um processo mais quantitativo em que o 
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engenheiro começa a assumir o papel de liderança no processo de design. É nesta fase no 
processo de design, na opinião do autor, que os processos de classificação realizam um papel 
importante. 
 As classificações, com base na experiência e na análise de um grande número de casos, 
tornam possivel quantificar as disposições gerais do maciço rochoso em termos de classificações 
numéricas relativamente simples. O resultado definido é então usado para viabilizar a orientação 
do suporte do tunel, a estabilidade do talude, os problemas das massas de rocha escavação ou a 
fluidez com que uma massa de rocha será cavada. 
 Um sistema de classificação que é, certamente, quase completamente ignorado no 
Reino Unido, mas que, para o autor , incorporaos elementos fundamentais do bom sistema de 
classificação para o projeto preliminar de engenharia é o 'Rockfall Hazard Rating System'. Este 
sistema foi criado pelo Federal Highway Administration nos Estados Unidos para a avaliação 
prévia dos riscos de queda de rochas e à valencia de prioridades para o trabalho de reparação 
(Pierson e van Vickle 1993). As instruções e exemplos sobre a avaliação de cada um dos nove 
constituintes do sistema são dadas no manual FHWA. Hoek explica que gosta dessa 
classificação, porque se fundamenta em um conjunto de notas visuais simples. O sistema 
também possui todos os itens necessários para uma avaliação dos riscos para o público e incluem 
fatores de projeto de rodovias, como fatores geométricos e geotécnicos, todos retratados em 
termos claros e explícitos. 
 Quanto a questão da avaliação preliminar de um projeto, o proposito deve ser o de 
decompor os problemas em uma série de categorias, a depender da gravidade de cada caso. Seja 
qual for o processo numérico usado, essas categorias devem ser aludidas como linhas 
aproximadas em vez de valores absolutos de design. O objetivo da avaliação preliminar é decidir 
quais itens justificam investigações, análises e estudos adicionais no local. Tendo diferenciado os 
componentes de um projeto de construção que necessitam de uma análise detalhada, o próximo 
passo é escolher o método adequado de análise e os dados de entrada necessários para esta 
análise. Neste artigo, o autor dá ênfase a apenas um caso, o projeto de escavações subterrâneas e 
cita exemplos práticos no seu decorrer.
 Neste contexto, o GSI (índice geológico de força) é um exemplo de situação em que se 
aplica números na geologia. Ele foi criado ao longo de muitos anos de discussões com geólogos 
de engenharia com quem Hoek diz ter trabalhado. Este índice leva em consideração a formulação 
em cada caso e atribui pesos a cada associação de condições estruturais e de superfície, isso é 
importante pois se uma dada tendência é coerente com uma ampla gama de situações, pode 
apontar que alguma lei básica esta em curso, e se essa lei pode ser apartada, é viável descreve-la 
em termos matemáticos. Em suma, isso é relevante no processo de aplicar números na geologia. 
 Segundo Hoek, atualmente a tecnologia para calcular a probabilidade de falha, como 
relatado acima, só pode ser utilizada para problemas relativamente simples para os quais uma 
solução definitiva pode ser obtida. Como o uso dos computadores, tornar-se a possível a 
aplicação destes métodos a casos mais complexos, como a estabilidade das escavações 
subterrâneas. Citando Nielsen et al (1994), o autor escreve que essas técnicas são aplicadas em 
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casos como avaliações de segurança de barragens, e menciona Anon (1998), ao explicar que em 
decorrência do impacto social e econômico que os desastres de barragens podem causar, os 
pesquisadores voltaram sua atenção para o campo da analise de riscos. 
 Este artigo aponta alguns dos meios que podem ser utilizados por geólogos de 
engenharia e engenheiros geotécnicos para estudar os impactos que os fatores geológicos podem 
causar em um projeto. Hoek conclui que apesar de ser mais fácil constatar que não há um 
número satisfatório de dados e que sendo assim o projeto não é confiável, este artigo procurou 
mostrar que, com trabalho conjunto, utilização de bom senso e pesquisa, é viável chegar a 
valores aproveitáveis para um design geológico. 
 Em suma, a atribuição de números a geologia é de imensurável importância pois aponta 
situações desfavoráveis que podem ser evitadas no decorrer de um projeto, além de impactar 
tanto no quesito de segurança da população quanto no quesito econômico, ao fazer escolhas mais 
acessíveis e poupar trabalho.