CONTRIBUIÇÃO PARA O ENTENDIMENTO DA ESTABILIDADE DOS TALUDES SUJEITOS À ACÇÃO DINÂMICA DO DESMONTE COM RECURSO A EXPLOSIVOS NA OBRA A7/IC5/IC25, SUBLANÇO BASTO – RIBEIRA DE

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CONTRIBUIÇÃO PARA O ENTENDIMENTO DA ESTABILIDADE DOS

TALUDES SUJEITOS À ACÇÃO DINÂMICA DO DESMONTE COM RECURSO

A EXPLOSIVOS NA OBRA A7/IC5/IC25, SUBLANÇO BASTO – RIBEIRA DE

PENA. Por JOSÉ PINTO Eng.º Geotécnico

1. INTRODUÇÃO. A EXPLO – Empresa de demolições, Lda., subcontratada do Empreiteiro Geral – Rosas Construtores, S.A., executou o desmonte de rocha com recurso a explosivos na obra A7/IC5/IC25, sublanço Basto – Ribeira de Pena. Na presente memória pretende-se, de forma ponderada e cuidada, contribuir para um entendimento mais esclarecedor sobre o comportamento do maciço rochoso na vizinhança do talude de escavação após o método de desmonte utilizado. Face às reais condições geomecânicas encontradas durante a execução dos trabalhos, propomo-nos aqui consubstanciar sobre o critério adoptado da não aplicação de algum dos tratamentos de contenção preconizados no Estudo Geológico – Geotécnico, Caracterização Geomecânica e Análise de Estabilidade.

2. CARACTERIZAÇÃO GENÉRICA DA GEOLOGIA-GEOTECNIA DOS MACIÇOS

ROCHOSOS ESCAVADOS. A intervenção da EXPLO ocorreu ao longo de um traçado dominado, quase na sua totalidade, por maciços graníticos intrusivos, hercínicos, de grão médio a grosseiro, frequentemente com tendência porfiróide com duas micas. De forma errática encerram apreciável quantidade de veios de quartzo. Apresentam-se pouco alterados próxima da superfície, conjugando um sistema de diaclases desenvolvido, resultado dos diferentes movimentos orogénicos sofridos. Sensivelmente ao quilómetro 7+050, o traçado atravessa um afloramento de xistos negros com intercalações de quartzofilitos e quartzitos. Esta unidade metamórfica ocorre muito alterada com alguma compacidade.

3. OBJECTIVO GERAL DA INTERVENÇÃO DA EXPLO. Correspondendo aos mais elevados interesses de execução da subempreitada segundo as melhores regras de arte na actividade que nos especializa, a EXPLO planeou a sua subempreitada e dimensionou os seus diagramas de fogo tendo em linha de conta os seguintes requisitos que privilegiou:

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- Boa execução técnica; - Elevada produtividade. Neste sentido, a intervenção da EXPLO, necessária nas zonas de afloramentos rochosos, consistiu na demolição dos maciços anteriormente referidos, recorrendo à técnica de desmonte de rocha em bancada; para definição do plano e inclinação dos taludes, à técnica do pré-corte (fig. 1) como forma de minimizar o efeito perturbador na periferia do maciço rochoso pela acção do método de desmonte com recurso a explosivos.

Fig.1

4. AVALIAÇÃO DA ESTABILIDADE DOS TALUDES. Antes de efectuarmos uma abordagem sobre a metodologia do desmonte para a definição dos taludes com recurso a explosivos e seus efeitos, vamos avaliar as possíveis situações de rotura do maciço na presença do desconfinamento lateral devido à escavação.

4.1 PRINCÍPIOS ANALÍTICOS. Esta análise baseou-se na metodologia proposta por autores como Markland (1972), Hocking (1976) e Hoek e Bray (1977), aplicada aos elementos geométricos recolhidos em obra. Para avaliação de possíveis situações de rotura tivemos a preocupação de analisar estereográficamente eventuais deslizamentos ocorrerem por rotura planar, por cunha e por basculamento.

a) Rotura planar. Para que o deslizamento possa ocorrer num simples plano, devem ser satisfeitas as seguintes condições geométricas: a.1 - A inclinação da face do talude (ψf) deve ser maior que a do plano da descontinuidade (ψp), que por sua vez deve ser maior que o ângulo de atrito dessa descontinuidade (Øp), ψf>ψp>Øp.

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a.2 - A descontinuidade deve ter uma direcção paralela ou quase paralela à face do talude (dentro aproximadamente de ± 20º), isto é, |αp - αf| ≤ 20º, sendo αp e αf as direcções de inclinação da descontinuidade e da face do talude, respectivamente.

b) Rotura por cunha. O método de Markland faz a avaliação da possibilidade da rotura por cunha ocorrer ao longo da linha de intersecção de duas descontinuidades planares. As condições para satisfazer o método são: b.1 - O ângulo de inclinação da face do talude (ψf) é maior que o ângulo de inclinação da recta de intersecção dos planos (ψi) e por sua vez maior que o ângulo de atrito (Øp) das superfícies que se intersectam, ψf>ψi>Øp. b.2 - O ângulo formado pela direcção de inclinação da recta de intersecção (αi) e pela direcção de inclinação da face do talude (αf) tem que estar compreendido entre 0º e 25º, |αi - αf| ≤ 25º.

c) Rotura por basculamento. Para que este tipo de rotura ocorra, devem ser cumpridas as seguintes condições geométricas: c.1 - A descontinuidade deve ter uma direcção paralela ou quase paralela à face do talude (dentro aproximadamente de ± 30º), isto é, |αp - αf| ≤ 30º, sendo αp e αf as direcções de inclinação da descontinuidade e da face do talude, respectivamente. c.2 - A inclinação da face do talude (ψf) > (90º - a inclinação do plano da descontinuidade (ψp)) + o ângulo de atrito dessa descontinuidade (Øp).

4.2 RECOLHA DE ELEMENTOS GEOMÉTRICOS. A observação de campo e a recolha dos elementos geométricos das diferentes descontinuidades incidiu sobre duas importantes escavações do traçado (fig.2), marcadamente diferindo e sobressaindo das restantes pelas suas elevadas diferenças de cotas topográficas: do Pk 6+225 ao 6+575 e do Pk 6+775 ao Pk 7+250.

Fig. 2

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4.2.1 Do Pk 6+225 ao 6+575 (Granito).

Atitude

Diaclase Convenção Americana Convenção Europeia

D1 N80W,84N (84º,10º)

D2 N66NE,70SE (70º,156º)

D3 N60NE,60NW (60º,330º)

D4 N60NW,80NE (80º,30º)

D5 N70NW,36S (36º,200º)

4.2.2 Do Pk 6+775 ao 7+250. Nesta zona recolhemos, distintamente, os elementos geométricos referentes às descontinuidades dos afloramentos do maciço granítico (entre o Pk 6+775 e o Pk 7±050) e do maciço de xistos negros (entre ± o Pk 7±050 e o Pk 7+250).

4.2.2.1 Do Pk 6+775 ao 7±050 (Granito).

Atitude


D6 N45NW,80NE (80º,45º)

D7 N50NE,86NW (86º,320º)

D8 N40NE,Vert. (90º,40º)

D9 N80W,50N (50º,10º)

D10 N20NE,20SE (20º,290º)

4.2.2.2 Do Pk 7±050 ao 7+250 (Xisto negros).

Atitude


D11 N50NE,Vert. (90º,320º)

D12 N10NE,65E (65º,100º)

D13 N-S, 58E (58º,360º)

D14 (Xistosidade) N32NW,78NE (78º,58º)

4.3 ANÁLISE DA ESTABILIDADE DOS TALUDES DE ESCAVAÇÃO. A análise da estabilidade dos taludes de escavação foi baseada nas observações de campo com a recolha dos elementos geométricos das descontinuidades (já identificadas no subtítulo 4.2), nas características de atrito estimadas para os maciços, na inclinação dos taludes esquerdos e na direcção da estrada num local sensivelmente tangente ao traçado. Estes dois últimos parâmetros estão identificados e descriminados na seguinte tabela:

Troço Tipo rocha Atitude talude Ângulo

atrito desc.

Do Pk 6+225 ao Pk 6+575 Granito E-W, 58S 35º

Do Pk 6+775 ao Pk 7±050 Granito N50NE,45NW 35º

Do Pk 7±050 ao Pk 6+250 Xistos negros N50NE,45NW 30º

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Na posse de todos os elementos, projectamos na Rede de Lambert-Schmidt (rede equiárea) as várias diaclases, a face dos taludes de escavação e o círculo de atrito admitido como parâmetro definidor da rugosidade das paredes de uma descontinuidade.

4.3.1 Do Pk 6+225 ao 6+575 (Granito).

4.3.1.1 Análise da possibilidade de um deslizamento planar.

Condições

Plano Orientação ψ α Øp ψf>ψp>Øp |αp - αf| ≤ 20º Conclusão

Talude E-W, 58S 58º 180º

D1 N80W,84N 84º 10º 35º Não satisfaz Não satisfaz Estável

D2 N66NE,70SE 70º 156º 35º Não satisfaz Não satisfaz Estável

D3 N60ºNE,60NW 60º 330º 35º Não satisfaz Não satisfaz Estável

D4 N60NW,80NE 80º 30º 35º Não satisfaz Não satisfaz Estável

D5 N70NW,34S 34º 200º 35º Não satisfaz Satisfaz Estável

4.3.1.2 Análise da possibilidade de deslizamento por cunha definida por duas

descontinuidades que se intersectam.

Condições

Plano Orientação ψ α Øp ψf>ψi>Øp |αp - αi| ≤ 25º Conclusão

Talude (58º,180º) 58º 180º

D1 c/ D2 (51º,92º) 51º 92º 35º Satisfaz Não satisfaz Estável


D1 c/ D4 (76º,73º) 76º 73º 35º Não satisfaz Não satisfaz Estável








4.3.1.3 Análise da possibilidade de deslizamento por basculamento.

Condições

Plano Orientação ψ α Øp ψf>(90-ψp)+Øp |αp - αf| ≤ 30º Conclusão

Talude E-W, 58S 58º 180º

D1 N80W,84N 84º 10º 35º Satisfaz Não satisfaz Estável

D2 N66NE,70SE 70º 156º 35º Satisfaz Satisfaz Instável

D3 N60ºNE,60NW 60º 330º 35º Não satisfaz Não satisfaz Estável

D4 N60NW,80NE 80º 30º 35º Satisfaz Não satisfaz Estável

D5 N70NW,34S 34º 200º 35º Não satisfaz Satisfaz Estável

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4.3.2 Do Pk 6+755 ao 7±050 (Granito).


Condições


Talude N50NE,45NW 45º 320º


D7 N50NE,86NW 86º 320º 35º Não satisfaz Satisfaz Estável

D8 N40NE,Vert. 90º 40º 35º Não satisfaz Não satisfaz Estável





Condições


Talude (45º,320º) 45º 320º



D6 c/ D9 (38º,324º) 38º 324º 35º Satisfaz Satisfaz Instável

D6 c/ D10 (29º,132º) 29º 132 35º Não satisfaz Não satisfaz Estável








Condições




D7 N50NE,86NW 86º 320º 35º Satisfaz Satisfaz Instável

D8 N40NE,Vert. 90º 40º 35º Satisfaz Não satisfaz Estável



4.3.3 Do Pk 7±050 ao 7+250 (Xistos negros).


Condições



D11 N50NE,Vert. 90º 320º 30º Não satisfaz Satisfaz Estável

D12 N10NE,65E 65º 100º 30º Não satisfaz Não satisfaz Estável

D13 N-S, 58E 58º 360º 30º Não satisfaz Não satisfaz Estável


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Condições


Talude (45º,320º) 45º 320º








Condições



D11 N50NE,Vert. 90º 320º 30º Satisfaz Satisfaz Instável

D12 N10NE,65E 65º 100º 30º Não satisfaz Não satisfaz Estável

D13 N-S, 58E 58º 360º 30º Não satisfaz Não satisfaz Estável

D14 N32NW,78NE 78º 58º 30º Satisfaz Não satisfaz Estável

4.3.4 Conclusão da análise da estabilidade pela aplicação dos princípios analíticos. Com base nos resultados obtidos e apresentados, podemos afirmar que, no geral, os taludes oferecem favorável estabilidade não se prevendo roturas planares, circunscrevendo-se os riscos a uma situação particular de rotura por cunha na intersecção da diaclase D6 com a diaclase D9, e a instabilidade pelo efeito de rotura por basculamento, pelas diaclases D2, D7 e D11. Entendemos que a localização de blocos com probabilidade de rotura por cunha, a acontecer, situar-se-á nas cristas dos taludes devido ao desconfinamento lateral. O saneamento/limpeza mecânica efectuada pelo equipamento de escavação terá contribuído para o afastamento dessa probabilidade. Superficialmente poderá ocorrer o deslizamento, por intemperismo, de pequenas pedras em zonas onde a limpeza não terá sido tão eficaz.

5. METODOLOGIA DO DESMONTE PARA DEFINIÇÃO DOS TALUDES COM RECURSO A

EXPLOSIVOS E SEUS EFEITOS. Para a definição dos taludes de escavação, a EXPLO recorreu à técnica do pré-corte tendo como objectivo criar superfícies aparentemente regulares, minimizando as sobre escavações e indução de vibrações no maciço rochoso. Para obedecer a estes critérios apertados, foi dimensionado e aferido na obra um diagrama de fogo que resultou na aplicação de um espaçamento entre furos de 1,0 metro e uma carga de coluna adequada para produzir o corte da rocha, isto é, foram atingidos valores limite de funcionalidade.

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Atingido o objectivo pretendido, comprovadamente confirmado pelo resultado final que os taludes apresentam, com a presença perfeitamente visível das “meias canas” e superfícies regulares entre furos do pré-corte (fig. 3), entendemos poder afirmar salvo melhor opinião, não ter havido perturbação da estrutura da rocha pelo processo de detonação em redor dos furos.

Fig. 3 Como complemento fidedigno, a observação pormenorizada que fomos fazendo ao longo do desenvolvimento das escavações (e ao alcance de todos), permitiu constatar após saneamento dos taludes, que o comportamento periférico do maciço não deu mostras de qualquer alteração. Ora, sabendo que a cedência depende da posição das juntas em relação ao talude, em face deste comportamento estrutural, permitimo-nos afirmar que, uma eventual redistribuição de tensões operada pela escavação não acarretou nenhum escorregamento ao longo das superfícies de descontinuidade, o que consolida a conclusão da análise de estabilidade. Convém referir que tudo atrás referido enquadra-se nos taludes executados no maciço granítico. Na zona dos xistos negros, dado tratar-se de um maciço com características menos resistentes, com acentuado índice de alteração, o método de pré-corte foi preterido em favor da utilização de meios mecânicos como forma de minimizar a perturbação na estrutura da rocha (fig. 4).

Fig. 4

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6. CONCLUSÃO. A decisão da não tomada de qualquer medida para reforço dos taludes partiu da análise progressiva, em obra, das condições de estabilidade durante a execução das escavações. Assim, verificou-se que as condições geomecânicas do maciço rochoso em profundidade, revelaram-se melhores do que aquelas inicialmente previstas no Estudo Geológico-Geotécnico. No nosso entender julgamos que isso se tenha devido, compreensivelmente, à «… limitada informação geotécnica disponível» para a análise de estabilidade incluída no referido estudo, pelo que, as conclusões obtidas demonstram valores conservativos de prudência. Alia-se à qualidade do maciço a boa execução técnica do pré-corte obtido. Durante a fase das escavações e posteriormente até à data não foram detectadas eventuais instabilizações que aconselhassem a encetar operações de reforço do maciço. Por outras palavras, podemos afirmar que as variações térmicas ao longo dos últimos meses de seca e a continuada pluviosidade registada nos últimos dias em nada fizeram sentir eventuais movimentos. 8 de Novembro de 2005

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