Contribuição à caracterização hidrogeológica de maciços fraturados e solos residuais em projetos de obras subterrâneas na região metropolitana de São Paulo

• Main Author: Monteiro, Marcelo Denser
• Other Authors: Bertolo, Reginaldo Antonio
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2016
• Subjects: Aquífero residual; Aquíferos fraturados; Ensaio de perda d'água sob pressão; Geologia estrutural; not available; Perfilagem óptica
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/44/44138/tde-27032017-104009/

Os materiais geológicos no entorno dos túneis são efetivamente os materiais de construção, pois toda obra subterrânea interage permanentemente com o material geológico adjacente, sendo necessário um amplo conhecimento da geologia do meio, de modo a dimensionar como ocorrerá essa interação, tanto na etapa de projeto, como na etapa de execução. O sucesso de uma obra subterrânea depende obrigatoriamente do conhecimento das características das rochas e de suas descontinuidades. Na área de estudo está se desenvolvendo o projeto de construção de uma nova linha de metrô cuja escavação terá importante interação com o maciço de rochas graníticas e gnáissicas situado próximo de uma importante zona de falhamentos geológicos, que influenciam significativamente na distribuição e ocorrências de fraturas. Um dos aspectos mais relacionados aos maciços fraturados é o comportamento hidrogeológico de suas descontinuidades, que pode intensificar processos de alteração do maciço, provocando a perda de condições geomecânicas. Este estudo teve início com a realização de sondagens, ensaios geofísicos e petrografia. O maciço tem topo rochoso bastante irregular e condicionado por falhamentos geológicos. A rocha predominante é um granito gnaisse, com ocorrências gnáisses milonitizado próximo às falhas. Em seguida foi avaliada a aplicação da perfilagem óptica para a análise estrutural do maciço, com a caracterização dos grupos de fraturas de maior ocorrência, bem como na identificação das descontinuidades com potencial para ocorrência de fluxo de água subterrânea por meio da observação sistemática das imagens das sondagens e consulta a testemunhos, procurando feições como abertura, oxidação de superfícies e alteração no maciço. A avaliação permitiu a seleção de intervalos visando a realização de ensaio de perda de água sob pressão. A análise estrutural identificou 8 grupos de fraturas no maciço. As fraturas de baixo ângulo de mergulho (grupo 1) e as fraturas NESW de mergulho alto a médio (grupos 2 e 3) são as de maior ocorrência. Fraturas NW-SE, com mergulho alto a médio (grupos 4 e 4a) possuem também significativa ocorrência. As fraturas N-S de baixo a médio mergulho (grupo 5) e estruturas de alto ângulo E-W e N-S (grupos 6 e 7) foram observadas em menor quantidade. O grupo 8 é representado por fraturas NE, com mergulho baixo a médio. Os ensaios hidráulicos mostraram que os grupos 5 e 3 são os que possuem maiores permeabilidades, seguido das fraturas de baixo mergulho (grupo 1). O grupo 2, que ocorre paralelo à foliação regional, apresentou os menores valores proporcionalmente. Posteriormente foi perfurado e instalado um poço de bombeamento no maciço fraturado, interceptando estruturas do grupo 4a. O ensaio de bombeamento foi realizado procurando avaliar a conexão entre os aquíferos fraturado e residual. Esta conexão se confirmou com o rebaixamento médio de 20 cm observado nos piezômetros instalados no contato solo/rocha. Por interceptar fraturas de baixa produtividade, o poço apresentou vazão de cerca de 30 l/h. Por fim foi avaliada a condutividade hidráulica nos horizontes de solo residual por meio da execução de ensaios de infiltração em piezômetros instalados ao longo do traçado. Os resultados indicam que os solos residuais maduro e jovem apresentam maiores valores de condutividade (\'10 POT.-4\' cm/s a \'10 POT.-5\' cm/s) seguidos pelo saprólito (\'10 POT.-4\' cm/s a \'10 POT.-6\' cm/s). Os valores mais baixos foram obtidos para os solos eluviais. Estes valores contribuem significativamente com o meio técnico-acadêmico pois há poucos resultados de condutividade hidráulica para estes solos. === The geological materials surrounding the tunnels are effectively building materials, because all underground excavations interacts permanently with the adjacent geological material, requiring extensive knowledge of the geology in order to scale how take place this interaction, both in the design stage as in the execution phase. The success of an underground work must depend on the knowledge of the characteristics of the rocks and their discontinuities. In the study area is developing the project of building a new subway line whose excavation will have significant interaction with the massive granitic rocks and gneiss located near an important area of geological faulting, which significantly influence the distribution and fracture events. One of the aspects related to fractured bedrock is the hydrogeological behaviour of its discontinuities, which can intensify the weathering processes, causing the loss of geomechanical conditions. This study began with the conducting probing, geophysical tests and petrography. The bedrock has very irregular and conditioned by geological faulting. The predominant rock is granite gneiss with mylonitic gneisses occurrences close to fault. Then we evaluated the application of optic televiewer for structural mass analysis with the characterization of the groups most at risk of fracture, as well as the identification of discontinuities with the potential for the occurrence of groundwater flow through the systematic observation of images of OTV and rock samples, looking for features such as opening, oxidation surfaces and weathering. Structural analysis identified eight groups of fractures in the bedrock. The low angle dip fractures (group 1) and NE-SW fracture high to medium (groups 2 and 3) are the most frequent. NW-SE fractures with high to medium dip (groups 4 and 4a) are also significant occurrence. The low DK fracture dip medium (group 5) and angle NS and EW structures (groups 6 and 7) were found in smaller quantity. The group is represented by 8 NE fractures, with the average low dip. The hydraulic experiments showed that the groups 5 and 3 are those that have larger permeabilities, followed by low dip fractures (group 1). Group 2, which takes place parallel to the regional foliation, presented the smallest proportion. Later was drilled and installed a pumping well in fractured massive, intercepting fourth group structures. The pump test was conducted order to evaluate the connection between the fracture and the residual aquifers. This connection is confirmed with the average drawdown of 20 cm observed in piezometers installed in contact soil / rock. By intercepting low productivity fractures, the well introduced flow of about 30 l / h. Finally we evaluated the hydraulic conductivity in the horizons of residual soil by running infiltration tests in piezometers installed along the route. The results indicate that mature young residual soils have higher conductivity values (\'10 POT.-4\' cm / sec to \'10 POT. -5\' cm / s) followed by saprolite (\'10 POT.-4\' cm / s to \'10 POT.-6\' cm / s). The lowest values were obtained for the eluvial soils. These values contribute significantly to the technical and academic as there are few results of hydraulic conductivity for these soils.