Mecânica das rochas é a ciência teórica e aplicada que estuda o comportamento mecânico das rochas e dos maciços rochosos.
Como ramo da mecânica, trata da resposta das rochas e dos maciços rochosos aos campos de forças presentes em seu ambiente físico.
miniatura|direita|Areia de grus e o granitoide do qual se originou miniatura|Técnica de ancoragem em rocha usada para reforçar a rocha miniatura|direita|Terra estabilizada mecanicamente com gabiões sustentando uma rodovia de várias faixas em Sveti Rok, Croácia miniatura|Ilustração da lavra por furos de sonda miniatura|direita|Sandhogs trabalhando no projeto East Side Access, em Nova Iorque
Fundamentos A mecânica das rochas faz parte da geomecânica, que trata das respostas mecânicas dos materiais geológicos, entre eles os solos.
Na engenharia, seus princípios são aplicados ao projeto de estruturas construídas em rocha ou sobre ela. Entre essas estruturas estão fundações de edifícios, barragens, taludes, poços, poços de mina, túneis, cavernas, instalações hidrelétricas, minas, repositórios de resíduos radioativos e projetos de energia geotérmica. A mecânica das rochas é usada na engenharia de minas, engenharia civil, engenharia geotécnica, engenharia de transportes e engenharia de petróleo.
Entre os problemas analisados está a determinação da necessidade de reforço do maciço e o projeto de sistemas de suporte, como padrões de ancoragem em rocha.
Sociedade Internacional de Mecânica das Rochas A organização atualmente chamada Sociedade Internacional de Mecânica das Rochas e Engenharia de Rochas, conhecida pela sigla inglesa ISRM, foi fundada em Salzburgo em 1962 com o nome International Society for Rock Mechanics. Seu primeiro Congresso Internacional de Mecânica das Rochas ocorreu em Lisboa em setembro de 1966. Em 2017, o Conselho da organização aprovou o nome International Society for Rock Mechanics and Rock Engineering, mantendo a sigla ISRM.
Avaliação do local do projeto Antes do início de uma obra, o local da construção precisa ser investigado para que suas condições geológicas sejam conhecidas. Observações de campo, perfurações e levantamentos geofísicos podem reunir as informações necessárias para elaborar um plano de construção e um modelo geológico do local. O nível da investigação depende de fatores como orçamento, prazo e condições geológicas esperadas.
A primeira etapa da investigação consiste em reunir mapas e fotografias aéreas para análise. Esse material pode trazer informações sobre possíveis dolinas, deslizamentos de terra, erosão e outras feições. Os mapas também podem informar o tipo de rocha do local, sua estrutura geológica e os limites entre unidades de rocha matriz.
O trabalho de campo pode combinar o mapeamento de afloramentos e descontinuidades com levantamentos geofísicos e sondagens. Os dados podem ser reunidos em mapas e cortes geológicos usados na caracterização do maciço.
Furos de sondagem A investigação por furos de sondagem consiste em perfurar o terreno em pontos selecionados e até profundidades adequadas para obter informações sobre a geologia do local. O espaçamento, a profundidade e o número de furos dependem das condições geológicas e do tipo de estrutura que será construída. As amostras retiradas dos furos são examinadas, e registram-se fatores como o tipo de rocha, o grau de intemperismo e os tipos de descontinuidades.
Métodos Os ensaios das propriedades das rochas permitem avaliar seu comportamento mecânico e reunir parâmetros usados em projetos de engenharia. Para fins de caracterização e ensaio, distingue-se entre rocha intacta, descontinuidades e maciço rochoso.
miniatura|Falhas normais conjugadas no maciço de Vanoise, nos Alpes franceses
A distinção entre rocha intacta e maciço rochoso é necessária porque um maciço contém rocha intacta separada por descontinuidades. Estas podem controlar a resistência, a deformabilidade e a permeabilidade do conjunto. A geometria das descontinuidades e os efeitos de escala fazem com que resultados obtidos em pequenos corpos de prova não bastem, isoladamente, para caracterizar todo o maciço.
Entre os métodos diretos estão os ensaios de laboratório e os ensaios in situ. Há ainda métodos indiretos baseados em correlações e estimativas obtidas pela análise de observações de campo. Os dados obtidos por esses métodos são usados no projeto de estruturas e na pesquisa em mecânica das rochas e engenharia de rochas.
Rochas intactas e descontinuidades podem ser ensaiadas em laboratório por meio de experimentos em pequena escala. A avaliação de maciços rochosos costuma combinar esses resultados com observações e ensaios de campo em escala maior, pois pequenas amostras não reproduzem integralmente a estrutura descontínua do maciço.
Os ensaios de laboratório permitem classificar e caracterizar a rocha e determinar propriedades usadas no projeto de engenharia. Entre eles estão os ensaios de velocidade de propagação sonora, dureza, fluência, resistência à tração, compressão uniaxial e triaxial e cisalhamento de descontinuidades. Também podem ser determinados parâmetros como o módulo de Young e o coeficiente de Poisson.
Os ensaios in situ são realizados no próprio maciço e podem determinar sua deformabilidade, medir o estado de tensões e avaliar sua resposta a carregamentos em uma escala que não pode ser reproduzida por pequenos corpos de prova.
A ISRM publica métodos sugeridos para caracterização, ensaios e monitoramento em mecânica das rochas. Eles abrangem a descrição quantitativa de descontinuidades, ensaios de resistência e deformabilidade, medições de tensões in situ, ensaios de ancoragem e acompanhamento dos movimentos e das pressões no maciço. Entre os instrumentos empregados no monitoramento estão extensômetros de furo, inclinômetros e células hidráulicas.
A resistência de um maciço rochoso não depende apenas da resistência da rocha intacta. A geometria e as propriedades das descontinuidades, o estado de tensões, os efeitos de escala e a anisotropia também afetam sua resistência e tornam sua estimativa mais difícil.
Modelagem numérica Os dados da investigação e dos ensaios podem ser empregados em modelos computacionais para calcular tensões e deslocamentos em maciços rochosos e estudar sua resposta a escavações e carregamentos. Entre os métodos usados estão o método dos elementos de contorno, o método dos elementos finitos e o método dos elementos discretos.
Ver também Geologia de engenharia, aplicação de conceitos geológicos a problemas de engenharia Engenharia geotécnica, engenharia voltada ao comportamento e uso de solos e rochas Geomecânica, estudo do comportamento mecânico de materiais geológicos Mecânica dos solos, estudo do comportamento mecânico dos solos Análise de estabilidade de declive, avaliação da estabilidade de encostas e taludes em solo ou rocha
Bibliografia
Ligações externas Associação Brasileira de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica Comitê Brasileiro de Barragens Comitê Brasileiro de Túneis Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental
Categoria:Engenharia de minas Categoria:Engenharia geotécnica Categoria:Petrologia