Caracterização de maciços rochosos massivos: uma aplicação às brechas vulcanoclásticas da Costa Rica - Vindas Arce, Esteban (2018)
As brechas vulcanoclásticas massivas correspondem a maciços rochosos de fragmentos vulcânicos geralmente imersos numa matriz mais fina que estão caraterizadas por apresentar baixo fraturamento ou ausência de descontinuidades. Embora as brechas vulcânicas massivas sejam de baixa resistência, possuem condições mecânicas que permitem escavar taludes altos ou túneis moderadamente profundos mostrando comportamentos estáveis. Neste trabalho foi estudado um afloramento de brechas vulcânicas da zona Pacífica Central da Costa Rica, com o objetivo de caracterizar mecanicamente a rocha. Avaliou-se a influência dos clastos nas propriedades globais de resistência e deformação. Estudou-se também o fraturamento progressivo e o efeito escala sobre as propriedades mecânicas da rocha sob carregamentos de compressão uniaxial e diametral. Caracterizaram-se os constituintes da brecha vulcanoclástica e a relação da proporção e a distribuição dos tamanhos de blocos para as escalas de afloramento e de laboratório. Mostram-se as propriedades mecânicas dos blocos e da matriz, avaliando-se o contraste mecânico existente e a influência na resistência e deformabilidade da brecha. A resistência à compressão e o módulo de deformação da brecha obtidos nos ensaios de laboratório não apresentaram influência significativa com a variação da porcentagem de blocos entre 10% até 65%. A coesão mostra um decréscimo entre o 7%-19%, e o ângulo de atrito aumentou 1.1° e diminuiu 2.6° com o acréscimo da porcentagem volumétrico de clastos de 25% para 50%. Em termos comparativos com outras rochas similares, a brecha analisada apresenta pouca influência mecânica significativa dos blocos. Quanto ao processo de fraturamento no ensaio de compressão axial e diametral, mostram-se os tipos curva completas dos ensaios e sua relação com a emissão acústica (EA) e inspeções visuais. Realizaram-se observações do microfissuramento preexistente e do obtido ao longo do ensaio de compressão diametral, mediante ensaios de microtomografia de rádio X (μCT). De acordo com as observações nos ensaios de microtomografia, a propagação das fissuras é tortuosa e preferencial nos contornos dos clastos. Ocasionalmente, as fissuras podem cortar alguns blocos de densidade superior à matriz sem se perceberem mudanças na curva de força deslocamento ou acréscimos de resistência. Na inspeção macro dos testemunhos carregados, as trajetórias do fraturamento percorrem a matriz da rocha, a interface blocos-matriz, ou o interior dos blocos. O efeito escala sobre o comportamento mecânico foi estudado para amostras de diâmetro de 31 até 145 mm. A brecha vulcânica estudada se considera como uma rocha pouco fissurada e não apresenta efeito escala na resistência à compressão e tração, no comportamento da curva completa de compressão uniaxial, no módulo de deformação, no coeficiente de Poisson ou no fator de intensidade de tensão crítico. As curvas de força versus deslocamento horizontal no ensaio de compressão diametral apresentam comportamentos mais dúcteis para as amostras pequenas e tendências mais frágeis em tamanho maior. Finalmente o trabalho apresenta o caso de estudo de brechas vulcânicas massivas escavadas no túnel de condução da usina hidroelétrica Cachí na Costa Rica. Mostram-se a caracterização do maciço, a comparação comportamento teórico esperado da escavação comparado com o real percebido e as experiências da produtividade de escavação com métodos com explosivos e fresadora.