Apresentação (Fundamentos da Geologia) - TÚNEIS

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TÚNEIS
Aline lima, amanda cavalcanti, clara petrucCELLI, LAURA DE SÁ, MARISA MARÇAL E VITÓRIA BARROS
1
INTRODUÇÃO 
 
POPULAÇÃO URBANA
 VALORIZAÇÃO IMOBILIÁRIA 
 APROVEITAMENTO DO ESPAÇO URBANO
2
INTRODUÇÃO
UM TUNEL É UMA ESCAVAÇÃO ESTREITA, ALONGADA E LINEAR E ATUA COMO UMA VERDADEIRA PASSAGEM. 
Fonte: www.structurae.net
Túnel do Monte Cenis, 2010.
introdução
AS OBRAS SUBTERRÂNEAS DEPENDEM DE:
DIMENSÕES;
COBERTURAS;
ENVOLVENTE SUPERFICIAL DA OBRA;
CARACTERÍSTICAS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICAS.
INTRODUÇÃO
 IMPRESCINDÍVEL NO ESTUDO DAS SOLUÇÕES SUBTERRÂNEAS 
* O PROJETO FINAL É RESULTADO DE UMA CONSTANTE ADAPTAÇÃO ÀS CONDIÇÕES GEOLÓGICO-GEOTÉCNICAS ENCONTRADAS AO LONGO DAS ESCAVAÇÕES.
GEOLOGIA 
REGISTROS HISTÓRICOS
PERSAS
NASCENTES DE ÁGUA
TÚNEIS COM INCLINAÇÃO SUAVE QANATS 
OBJETIVO: MANTER A FRESCURA DA ÁGUA
 E REDUZIR PERDAS.
Sistema de irrigação inventado na Pérsia no 1º milênio a.C.
 Fonte: waterhistory.org
GREGOS
AQUEDUTO DE EUPALINOS (SÉC. VI a.C.)
1036 METROS
OBJETIVO: TRANSPOR ÁGUA ENTRE A MONTANHA
MONTE KASTRO ATÉ PITAGOREION.
Túnel Eupalinos, Grécia
 Fonte: waterhistory.org
ROMANOS
PRIMEIRA EXTENSA REDE DE TÚNEIS 
DO MUNDO ANTIGO
AQUEDUTOS
CÂMARAS SUBTERRÂNEAS E ARCO 
PARA SUPORTE
OBJETIVO: TRANSPORTAR ÁGUA FRESCA 
E ÁGUAS RESIDUAIS.
Aspecto do interior e da boca de saída da Cloaca Massima, Roma.
Fonte: www.romaspqr.it
EVOLUÇÃO DA CONSTRUÇÃO
PRIMÓRDIOS DA CIVILIZAÇÃO 
IMPÉRIO ROMANO - IDADE MEDIEVAL ATAQUE A INIMIGOS 
FRANÇA, BÉLGICA E PORTUGAL EXTRAÇÃO DE OURO, COBRE 
 E SAL NAS MONTANHAS
EGÍPCIOS (2000 a.C.) EXTRAÇÃO DE COBRE E OURO
VARIAÇÕES REPENTINAS DE TEMPERATURA NAS ROCHAS
FERRAMENTAS MANUAIS 
EVOLUÇÃO DA CONSTRUÇÃO
EXPLOSIVOS
ENCURTAR O TEMPO DE EXECUÇÃO
Evolução da construção
1679: PÓLVORA NA CONSTRUÇÃO DO TÚNEL DU MALPAS, DE 157m DE EXTENSÃO, NA FRANÇA 
Tunel du Malpas, França.
Fonte: canaldumidi.com
Evolução da construção
1867: NITROGLICERINA NA CONSTRUÇÃO DO TÚNEL HOOSAC, NOS EUA
Tunel Hoosac, EUA.
Fonte: intact.com
Evolução da construção
1870: PERFURAÇÃO COM USO DE AR COMPRIMIDO, NO TÚNEL DO MONTE CENIS, ENTRE FRANÇA E ITÁLIA
CONDIÇÕES DE TRABALHO
SEGURANÇA DOS OPERÁRIOS
MAIS EFICIENTE
Ilustração do túnel do Monte Cenis
Fonte: www.structurae.net
Evolução da construção
1857/1871: ESCUDO PERFURADOR USADO PELA PRIMEIRA VEZ NA CONSTRUÇÃO DO PRIMEIRO TÚNEL SUB FLUVIAL SOBRE O RIO TAMISA
SUPORTE DA PAREDE DO TÚNEL
IMPEDIR O COLAPSO
Túnel sob o Tamisa
Fonte: pbs.org
EVOLUÇÃO DA CONSTRUÇÃO
1957: TUNELADORAS UTILIZADAS NA ABERTURA DE UM TÚNEL DE ESGOTO EM TORONTO, NO CANADÁ
OTIMIZAR PROCEDIMENTOS
SEGURANÇA DOS OPERÁRIOS
ESTABILIDADE DA CAVIDADE
Grande tuneladora.
Fonte: Google imagens
FINALIDADES DOS TÚNEIS
Finalidades dos túneis
AS PRINCIPAIS CATEGORIAS DE TÚNEIS EM RELAÇÃO A SUA FINALIDADE SÃO:
	A. TÚNEIS DE MINERAÇÃO
	B. TÚNEIS PARA SERVIÇOS PÚBLICOS
	C. TÚNEIS DE TRANSPORTE
TÚNEIS SUBMERSOS SERVIÇO PÚBLICO OU TRANSPORTE
TÚNEIS DE MINERAÇÃO
PASSAGEM DE OPERÁRIOS E VAGONETAS
	
Túnel de mineração
Fonte: tecnicoemineracao.com.br/mecanica-das-rochas/
Túneis para serviços públicos
TRANSPORTE DE SERVIÇOS PARA A POPULAÇÃO, PRINCIPALMENTE: 
	A. TRANSPORTE DE ÁGUA
	
	B. TRANSPORTE DO ESGOTO
	
Túneis para serviços públicos
TRANSPORTE DE ÁGUA
	A. BARRAGEM DE FUNIL	
	B. BARRAGEM DE XAVANTES
	C. TÚNEL DE GEREDE
	
Túneis para serviços públicos
TRANSPORTE DE ÁGUA
	TÚNEL DE GEREDE ABASTECIMENTO DE ANKARA 
	
Túnel de Gerede
Fonte: tunnelsonline.info
Túneis para serviços públicos
TRANSPORTE DE ESGOTO
	MUITO UTILIZADO ANTIGAMENTE
	TÚNEL DA SABESP, EM SÃO PAULO
CLOACA MÁXIMA
‘THE GREAT STINK”
Cloaca Máxima
Fonte: jornalciencia.com
Antigos Túneis de esgoto de Londres
Fonte: pragmatismopolitico.com.br
Túneis de transporte
POSSIBILITAR A PASSAGEM DE CARROS E METRÔS
	A. RODOVIÁRIOS
	B. METROVIÁRIOS
Túnel de São Gotardo 
Fonte: metropoles.com
Túnel Prefeito Marcello Alencar, RJ
Fonte: noticias.band.uol.com.br
Túneis submersos
PASSAGEM POR BAIXO DA ÁGUA
 EUROTÚNEL LIGA A INGLATERRA E A FRANÇA
Entrada do Eurotúnel
Fonte: 24.sapo.pt
FATORES GEOLÓGICOS
OBJETIVO do túnel
TRÁFEGO E TRANSPORTE
 FATORES GEOLÓGICOS E HIDROLÓGICOS
Exemplo de construção do túnel Base de São Gotardo, Suíça.
Fonte: : https://www.home.sandvik/br/
metodologia
DADOS
CONDIÇÕES
INVESTIGAÇÕES
CLASSIFICAÇÕES
RECOMENDAÇÕES
ADEQUAÇÕES
Classificação dos túneis quanto ao método executado.
Fonte: https://slideplayer.com.br/slide/1810818/
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Influências
ROCHAS MACIÇAS
CAMADAS INCLINADAS
CAMADAS VERTICAIS
CAMADAS HORIZONTAIS
Condições geológicas desfavoráveis, alteração do alinhamento do túnel.
Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo
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reconhecimento
INVESTIGAÇÕES SUPERFICIAIS
Exemplos de situações geológicas
Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo
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reconhecimento
CONDIÇÕES HIDROLÓGICAS 
Exemplo de três locações de túneis.
Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo
COTA ACIMA DO NÍVEL DA ÁGUA
COURAÇA OU REBAIXAMENTO
CALCÁRIO CONDIÇÕES ESPECIAIS
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Relatório geotécnico
TRÊS FASES 
Documentos, fases e conteúdo dos relatórios geotécnicos.
Fonte: http://www.visaconsultores.com/pdf/Tese_MSc_MB.pdf
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Métodos de escavação
Métodos de escavação em materiais duros (rochas)
I- TRADICIONAL
DUAS OU MAIS FRENTES DE ESCAVAÇÃO
OPERAÇÕES:
PERFURAÇÃO DA FRENTE DE ESCAVAÇÃO
CARREGAMENTO DOS FUROS COM EXPLOSIVOS
DETONAÇÃO DOS EXPLOSIVOS
VENTILAÇÃO E REMOÇÃO DOS DETRITOS E DA POEIRA
REMOÇÃO DA ÁGUA DE INFILTRAÇÃO
COLOCAÇÃO DO ESCORAMENTO PARA O TETO E PAREDES LATERAIS
COLOCAÇÃO DO REVESTIMENTO
MÉTODOS DE AVANÇO
ESCAVAÇÃO TOTAL:
TÚNEIS PEQUENOS (APROXIMADAMENTE 3 METROS DE DIÂMETRO)
II)	ESCAVAÇÃO POR GALERIA FRONTAL E BANCADA
		Método de avanço por galeria frontal e bancada.
		Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid06EscavacoesTuneis-2007.pdf.
MÉTODOS DE AVANÇO
ESCAVAÇÃO COM GALERIAS
TÚNEIS MUITO LARGOS
				Método de escavação com galerias
				Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid06EscavacoesTuneis-2007.pdf.
Métodos de avanço
 VANTAGENS:
ZONA DE ROCHA DESFAVORÁVEL OU COM EXCESSO DE ÁGUA DETERMINADA ANTES DA ESCAVAÇÃO TOTAL
A QUANTIDADE DE EXPLOSIVOS
OS LADOS DAS GALERIAS PODERÃO FACILITAR A INSTALAÇÃO DE SUPORTES DE MADEIRA NO TETO
DESVANTAGENS:
ATRASO NO AVANÇO DO TÚNEL PRINCIPAL
O CUSTO DE PEQUENAS GALERIAS SERÁ ALTO
PERFURAÇÃO DAS ROCHAS
NATUREZA TOPOGRÁFICA DO TERRENO
PROFUNDIDADE NECESSÁRIA DOS FUROS
DUREZA DA ROCHA
GRAU DE FRATURAMENTO DA ROCHA
DIMENSÕES DA OBRA
DISPONIBILIDADE DE ÁGUA PARA A PERFURAÇÃO
PADRÕES DE PERFURAÇÃO
FACE DO TÚNEL (CUNHA)
FUROS EXECUTADOS PARA UM TURNO DE AVANÇO
				
			Avanço de escavação de um túnel seguindo um padrão de perfuração
		 Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid06EscavacoesTuneis-2007.pdf.				
Determinação da secção do túnel
TIPOS DOS VEÍCULOS
TIPO, RESISTÊNCIA, CONTEÚDO DE ÁGUA E PRESSÕES DO SOLO
MÉTODO DE ESCAVAÇÃO
O TIPO DE MATERIAL E A RESISTÊNCIA DO REVESTIMENTO DO TÚNEL
A NECESSIDADE DE UM OU DOIS SENTIDOS DE CIRCULAÇÃO
				Secções mais comuns de túneis
		Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid06EscavacoesTuneis-2007.pdf.
ventilação
FORNECIMENTO DE AR PURO PARA OS TRABALHADORES
REMOÇÃO DE GASES
REMOÇÃO DA POEIRA
MÉTODO DE ESCAVAÇÃO EM MATERIAIS DUROS (ROCHAS)
II) MÉTODO MECÂNICO
VANTAGENS:
SEGURANÇA
“OVERBREAK”
MENOR NÚMERO DE TRABALHADORES
AVANÇO RÁPIDO
DANOS DE EXPLOSÕES 
DESVANTAGENS:
ALTO INVESTIMENTO INICICIAL
SISTEMA DE VENTILAÇÃO MAIS LARGO
CUIDADOSO CONTROLE NA DIREÇÃO DO TÚNEL
Métodos de escavação em materiais moles (solos)
 MÉTODO DE CONSTRUÇÃOA CÉU ABERTO (CUT AND COVER)
1. ETAPAS
A) REMOÇÃO DE INTERFERÊNCIAS
Remoção de interferências em via no Cuiabá
Fonte: https://www.midianews.com.br/cuiaba-2014/consorcio-prepara-avenidas-para-receber-via-permanente/166816
B) ESCORAMENTO DE PRÉDIOS
Fonte: http://portoloc.com.br/escoramento_metalico.php 
C) REMANEJAMENTO DO TRÁFEGO
Fonte: https://artigojuridico.com.br/2017/07/09/prefeitura-de-sao-paulo-pode-usar-multas-para-pagar-pessoal-da-cet-ate-decisao-final-da-justica/
2. MÉTODOS DE CONSTRUÇÃO
COM TALUDES INCLINADOS
COM PAREDES DE ESCORAMENTO DE DIVERSOS TIPOS
COM PAREDES QUE FARÃO PARTE DA ESTRUTURA DA OBRA
MÉTODOS ESPECIAIS
Ilustração da sequência construtiva de túnel executado a partir de escavação a céu aberto, através de concretagem de paredes diafragmas.
Fonte: Chiossi, 1979
Métodos de escavação em materiais moles (solos)
 MÉTODO DE CONSTRUÇÃO COM COURAÇA (SHIELDS) – TBM
TUNNEL BORING MACHINES (TBM) – OU TATUZÕES
EUROTÚNEL NO CANAL DA MANCHA, METRO DE SÃO PAULO E TANTOS OUTROS
Foto 18: TBM – tatuzão
Fonte: http://thecrosstown.ca/tbmcontest
Pela maior produtividade na escavação de túneis, as Tunnel Boring Machines (TBM) – ou tatuzões – se tornaram importantes elementos nas obras de tuneis, principalmente as metroviárias. Diversos túneis mundiais já foram escavados por esse tipo de equipamento, como o Eurotúnel no Canal da Mancha e o metro de São Paulo. É um dos métodos mais modernos utilizados, o equipamento perfura, em média, de 10 m a 14 m por dia.
Esse método é um dos que traz menos problemas, principalmente para o tráfego superficial. Ele se adapta às mais variadas condições, sendo aplicável em vários tipos de solos, nos moles como nos muito rígidos
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Métodos de escavação em materiais moles (solos)
CUSTOS COMPENSAM SE O TÚNEL TIVER COMPRIMENTO IGUAL OU SUPERIOR A 4 KM
ZONAS PANTANOSAS OU SOB GRANDES DENSIDADES DEMOGRÁFICAS
O CONHECIMENTO DAS CARACTERÍSTICAS DE TERRENO
Figura 13: Tatuzão
Fonte: https://www.linkedin.com/pulse/voc%C3%AA-sabe-como-funciona-o-tatuz%C3%A3o-usado-metr%C3%B4-de-s%C3%A3o-paulo-brand%C3%A3o
Outro ponto a considerar é o projeto executivo, que deve estar direcionado para essa forma de escavação. É fundamental o conhecimento das características do terreno por meio de sondagens, ensaios laboratoriais e investigações de campo para que a máquina seja construída levando-se em consideração esses parâmetros. 
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COURAÇAS COM ESCAVAÇÃO MANUAL
Figura 14: Couraça com escavação manual
Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid06EscavacoesTuneis-2007.pdf
PLATAFORMAS DISPOSTAS DE MODO A PERMITIR TRABALHO DE PÉ
O ESCORAMENTO FEITO COM AUXÍLIO DE MACACOS HIDRÁULICOS
O SOLO NA FRENTE DE TRABALHO ESTÁ ESCORADO A QUALQUER MOMENTO
Na escavação manual as plataformas de trabalho são dispostas de modo a permitir que as pessoas trabalhem de pé. O escoramento é feito com auxílio de macacos hidráulicos. Quando a couraça avança, as plataformas de trabalho e o escoramento ficam parados, isto é, retrocedem relativamente à couraça. Isto significa, admite-se um trabalho muito cuidadoso, que o solo na frente de trabalho está completamente escorado a qualquer momento e em qualquer fase de trabalho. 
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COURAÇAS SEMI MECANIZADA
Figura 15: Couraça semi mecanizada
Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid06EscavacoesTuneis-2007.pdf
TENTA-SE RACIONALIZAR E ACELERAR ALGUNS SERVIÇOS MANUAIS POR MÁQUINAS ADEQUADAS. 
 AS MÁQUINAS TRABALHAM EM NÍVEIS, SOBREPOSTAS, SEPARADAS POR UMA PLATAFORMA MÓVEL. 
Nas semi mecanizadas o escoramento do solo na frente de trabalho não diferem das de escavação manual. Tenta-se simplesmente racionalizar e acelerar alguns serviços manuais por máquinas adequadas. As duas máquinas trabalham em dois níveis, sobrepostas, separadas por uma plataforma móvel. O solo na frente de trabalho, a qualquer momento, pode ser escorado total ou parcialmente por chapas de aço, usando-se as pás mecânicas para colocá-las ou retirá-las.
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COURAÇAS MECANIZADA
Figura 16: Couraça mecanizada
Fonte: http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid06EscavacoesTuneis-2007.pdf
O SOLO É ESCAVADO, NA FRENTE DE TRABALHO, POR PLACAS FRESADORAS ROTATIVAS
AO MESMO TEMPO EM QUE ESCAVA, INSTALA ANÉIS PRÉ-MOLDADOS DE CONCRETO
Nas couraças mecanizadas conhecidas, o solo é escavado, na frente de trabalho, por placas fresadoras rotativas, sendo levantado mecanicamente e conduzido por correias transportadoras ou vagonetes. 
A TBM, ao mesmo tempo em que escava, instala anéis pré-moldados de concreto, que formam a estrutura definitiva do túnel seguindo o conceito de arco romano.  Após montados e instalados os anéis, a folga entre o solo e o conjunto formado pela carcaça, o lado externo do revestimento é continuamente preenchida com graute, para proporcionar uma vedação externa ao túnel e estabilizá-lo.
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COURAÇAS MECANIZADA
Foto 19: Elementos do TBM
Fonte: http://truthseekeratroswell.com/tbms-(tunnel-boring-machines).html
CONCLUSÕES: 
	A. OS DOIS TÚNEIS APRESENTARAM SOERGUIMENTO 	SIGNIFICATIVO DURANTE A CONSTRUÇÃO DA PRAÇA;
	B. O SOERGUIMENTO CAUSOU RACHADURAS, 	VAZAMENTOS NAS JUNTAS E SEPARAÇÃO DOS BALASTROS;
	
 NOVO MÉTODO AUSTRÍACO DE TÚNEIS (NATM)
DESENVOLVIDO POR LADISLAU RABCEWICZ
CAMADA DELGADA DE CHUMBADORES APLICADA À UMA SUPERFÍCIE DA ROCHA ADJACENTE
Fonte: http://wwwo.metalica.com.br/tunel-natm
PRINCÍPIOS 
VANTAGENS 
Fonte: http://www.solotrat.com.br/tuneis-natm-solotrat
 
Estudo de caso
ESTUDO DE CASO
SHIELD TUNNEL UPLIFT AND DEFORMATION CHARACTERISATION: A CASE STUDY FROM ZHENGZHOU METRO
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ESCAVAÇÕES PRÓXIMAS DE TÚNEIS EXISTENTES CAUSAM DEFORMAÇÕES
INTERVENÇÕES PARA MINIMIZAR OS IMPACTOS NÃO SÃO EFETIVAS
CASO DO TÚNEL DO METRÔ DE ZHENGZHOU
OBJETIVOS: 
	A. APRESENTAR AS RESPOSTAS DOS TÚNEIS AO SOLO 	DESPEJADO NA SUPERFÍCIE, À REMOÇÃO DESSE SOLO, ÀS 	ESCAVAÇÕES AJDACENTES;
	B. INVESTIGAR OS IMPACTOS NO SORGUIMENTO E NA 	DEFORMAÇÃO;
	C. AVALIAR A EFETIVIDADE DAS CORREÇÕES ADOTADAS E 	APRESENTAR AS LIÇÕES APRENDIDAS COM O ESTUDO; 
Fonte: Estudo de caso
VARIAÇÃO DO ASSENTAMENTO DOS TÚNEIS
O ACÚMULO DO SOLO FOI REGISTRADO A PARTIR DE 01/2013
O TÚNEL 1 APRESENTOU ASSENTAMENTO MÁXIMO DE 17.6 mm
O TÚNEL 1 APRESENTOU ASSENTAMENTO MÁXIMO DE 20.3 mm
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Fonte: Estudo de caso
VARIAÇÃO DO DESLOCAMENTO VERTICAL
DEPOIS DE INICIAR A REMOÇÃO DO SOLO, OBSERVOU-SE O SOERGUIMENTO DOS TÚNEIS 
A CONSTRUÇÃO DA PAREDE DIAFRAGMA RESULTOU NA DEGRADAÇÃO DO SOLO QUE IMPEDIA O SOERGUIMENTO (6)
QUANDO A REMOÇÃO DO SOLO REINICIOU, OBSERVOU-SE UM AUMENTO NO SOERGUIMENTO (7)
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Fonte: Estudo de caso
DEFORMAÇÃO LATERAL
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CONCLUSÕES: 
	A. OS DOIS TÚNEIS APRESENTARAM SOERGUIMENTO 	SIGNIFICATIVO DURANTE A CONSTRUÇÃO DA PRAÇA;
	B. O SOERGUIMENTO CAUSOU RACHADURAS, 	VAZAMENTOS NAS JUNTAS E SEPARAÇÃO DOS BALASTROS;
	
Referências
BASTOS, Mário José Nascimento. A geotecnia na concepção, projeto e execução de túneis em maciços rochosos. Universidade Técnica de Lisboa, 1998.
LOUREIRO, Telma Helena Ataíde. Aspectos geotécnicos na construção de túneis em áreas urbanas: Aplicação a terrenos de baixa resistência do miocénico de Lisboa. 2008. Tese de Doutorado. FCT-UNL.
TRAVAGIN, Vinícius Bernardino. Subsídios para escolha do método construtivo de túneis. 2012. Dissertação de Mestrado. Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
<https://www.infraestruturasdeportugal.pt/sites/default/files/cet/cap15-09_mar_1998.pdf> Acessado em: 25 maio 2019
MARANGON, M. Noções sobre escavações subterrâneas. Disponível em: <http://www.ufjf.br/nugeo/files/2009/11/togot_Unid06EscavacoesTuneis-2007.pdf> 
 ARRUDA, Victor. Túneis na Engenharia. Disponível em: <http://www.inovacivil.com.br/tuneis-na-engenharia/>. Acesso em: 27 maio 2019.
PETERS, Cristián. Túnel de mineração. Disponível em: <https://www.construcaolatinoamericana.com/reportagens/tunel-de-mineracao/67763.article>.Acesso em: 24 maio 2019.
CHIOSSI, Nivaldo José. Geologia de Engenharia. 3. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2013.
MARANGON, Márcio. Tópicos em Geotecnia e Obras de Terra. Juiz de Fora: Ufjf, 2006
THE ROBBINS COMPANY. Excavating Turkey’s Most Challenging Project: The Gerede Water Transmission Tunnel. Disponível em: <https://www.therobbinscompany.com/turkeys-most-challenging-project-gerede/>. Acesso em: 23 maio 2019. <https://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/2024/1/Dissertação.pdf> Acessado em: 24 maio 2019 
CHIOSSI, José Nivaldo. Geologia Aplicada à Engenharia, 1979. Editora: Grêmio Politécnico.