Alterability and geomechanical behavior of rocks at Simplício Hydroelectric Complex
DOI:
https://doi.org/10.24849/j.geot.2020.148.02Keywords:
Alterability, uniaxial compressive strength, Simplício Hydroelectric ComplexAbstract
Weathering of joints modifies the geotechnical properties of rock masses, decreasing its strength and the safety of engineering works. The chemical alteration process introduces several changes in the material and it modifies the geomechanical behavior defined in the original design. Prediction of rock degradation over the time is essential to develop a rock reinforcement and maintenance plan to the project. This paper presents a comprehensive study on the mechanical behavior of the joints and the gneissic mass at the hydraulic circuit of Simplício Hydroelectric Complex. A series of in situ and laboratory Schmidt Hammer tests were carried out to investigate the rock and joints behavior, under natural and weathered conditions. The use of Schmidt Hammer's tests proved to be practical, fast and simple, with low cost and great versatility for use in samples of different sizes, with minimum restrictions of area, volume and surface quality. The review analysis of previous studies on the same Simplício's material resulted in the formulation of empirical relations for predicting the rock behavior with basis on alteration time, hammer's rebound value, and uniaxial compressive strength.
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References
Arikan, F.; Aydin, N. (2012). Influence of Weathering on the Engineering Properties of Dacites in Northeastern Turkey. ISRN Soil Science, v. 2012, pp. 1–15.
Aydan, Ö.; Ulusay, R.; Tokashiki, N. (2014). A new Rock mass quality rating system: Rock Mass Quality Rating (RMQR) and its application to the estimation of geomechanical characteristics of rock masses. Rock Mechanics and Rock Engineering, v. 47, pp. 1255–1276.
Aydin, A. (2009). ISRM Suggested Method for Determination of the Schmidt Hammer Rebound Hardness: Revised Version. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, v. 46, pp. 627–634.
Aydin, A.; Basu, A. (2005). The Schmidt hammer in rock material characterization. Engineering Geology, v. 81, pp. 1–14, 2005.
Barton, N. (1973). Review of a new shear-strength criterion for rock joints. Engineering Geology, v. 7, pp. 287–332.
Begonha, A. J. S. de. (1989). Alteração das Rochas Graníticas do Norte e Centro de Portugal. Universidade Nova de Lisboa, Porto.
Brady, B. H. G.; Brown, E. T. (2005). Rock mechanics for underground mining. 3. ed. New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow: Springer Science + Business Media, Inc. v. 279.
Brandi, I.; Barbosa, M.; Guimarães, R. (2015). Resistência Geomecânica De Cavidades Naturais Subterrâneas Em Terrenos Ferríferos, Carajás- Pa. v. 2113, pp. 627–634.
Buyuksagis, I. S.; Goktan, R. M. (2007). The effect of Schmidt hammer type on uniaxial compressive strength prediction of rock. v. 44, pp. 299–307.
Deere, D. U.; Miller, R. P. (1966). Engineering classification and index properties for intact rock. Technical report n. AFWL-TR-65-116, New Mexico. pp. 300.
Dehler, N. M.; Machado, R. (2002). Geometria e cinemática da aba sul da estrutura divergente do Rio Paraíba do Sul ao longo da seção Areal-Três Rios, Rio de Janeiro. Revista Brasileira de Geociências, v. 32, n. 4, pp. 481–490.
Frazão, E. B. (1993). Metodologia para avaliação da alterabilidade de rochas a partir do estudo experimental em amostras de basaltos da U.H.E. de Três Irmãos – Estado de São Paulo. pp. 178. Tese (Doutorado em geotecnia) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo - USP, São Carlos.
Farjallat, J. E. S.; De Barros, F. P.; Yoshida, R.; De Oliveira, J. A. N. (1972). Alguns Problemas de Desagregação dos Basaltos da Barragem de Capivara, Rio Paranapanema. 4ª Semana Paulista de Geologia Aplicada, São Paulo, vol. II A, pp. 73-102.
Ferreira, G. S. (2004). Estudo de estabilidade e tensões in situ na extração de rochas ornamentais no município de Santo Antônio de Pádua – RJ. Dissertação (mestrado), Laboratório de Engenharia Civil, Universidade Estadual do Fluminense Darcy Ribeiro, Campos dos Goytacazes, Rio de Janeiro.
Guidicini, G.; Nieble, C. M. (1983). Estabilidades de taludes naturais e de escavação. 2. ed. São Paulo: Editora Blucher.
Gupta, A. S.; Seshagiri Rao, K. (1998). Index properties of weathered rocks: inter-relationships and applicability. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, v. 57, pp. 161–172.
Heidari, M.; Momeni, A. A.; Naseri, F. (2013). New weathering classifications for granitic rocks based on geomechanical parameters. Engineering Geology, v. 166, n. November, pp. 65–73.
Hoek, E. & Bray, J. W. (1981). Rock slope engineering. Institution of Mining and Metallurgy, London, pp. 358.
ISRM. (1978). Suggested methods for determining hardness and abrasiveness of rocks. In: Brown ET editor. Rock characterization, testing and monitoring. ISRM suggested Methods. Oxford: Pergamon. pp. 95–6.
Katz, O.; Reches, Z.; Roegiers, J. C. (2000). Evaluation of mechanical rock properties using a Schmidt Hammer. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, v. 37, pp. 723–728.
Lopes, M. C. (2006). Comportamento geotécnico e mecanismos de ruptura em rochas brandas - Mina Córrego do Sítio. Pp. 94. Dissertação (Mestrado em engenharia mineral) - Departamento de Engenharia de Minas, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Lopes, P. M. (2019). Alterabilidade e comportamento geomecânico de rochas no AHE Simplício. Dissertação (mestrado em engenharia civil) - Programa de Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
Machado, D. L. (2012). Comportamento Geomecânico de Estruturas Reliquiares de um Solo Residual de Gnaisse da AHE Simplício. Pp. 143. Dissertação (Mestrado em engenharia civil) – Programa de Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
Maia, P. C. A. (2001). Avaliação do Comportamento Geomecânico e de Alterabilidade de Enrocamentos. Pp. 289. Tese (Doutorado em ciências em engenharia civil: geotecnia) - Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro - PUC, Rio de Janeiro.
Maia, P. C. de A.; Sayão, A. S. F. J.; Nunes, A. L. L. S.; Caproni JR., N. (2002). Compressibilidade de enrocamentos basálticos. XXIV Seminário Nacional de Grandes Barragens, pp. 81–92.
Maia, P. C. de A.; Sayão, A. S. F. J.; Nunes, A. L. L. S. (2003). Considerações sobre a alteração de enrocamentos. XXV Seminário Nacional de Grandes Barragens, pp. 1–15, 2003.
Maia, P. C. A.; Salles, R. O. (2006). Estudo experimental da durabilidade de rochas ornamentais através de procedimentos especiais de laboratório. In: XIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, Curitiba/PR.
Marinho, C. A. S. (2007). Estudos geológicos-geotécnicos do AHE Simplício. Pp. 98. Monografia (Graduação em geologia) - Departamento de Geociências, Instituto de Agronomia, UFRRJ, Seropédica, RJ, Brasil.
Miščević, P.; Vlastelica, G. (2009). Shear strength of weathered soft rock – proposal of test method additions. Regional Symposium of the International Society for Rock Mechanics - Eurock, pp. 303–308.
Oliveira, J. R. (2017). Classificação e resistência de juntas rochosas sãs e alteradas. Pp. 167. Dissertação (Mestrado em engenharia civil) – Programa de Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
Oliveira, J. R., Steffens, A. H. D, Nunes, A. L. L.S. (2018). Resistência de juntas rochosas alteradas com Martelo Schmidt. Em F. Sousa (Presidência), 16º Congresso Nacional de Geotecnia, Laboratório Regional de Engenharia Civil (LREC) dos Açores & Sociedade Portuguesa de Geotecnia (SPG), Ponta Delgada, Açores, Portugal. Pp. 12.
Press, F.; Siever, R.; Grotzinger, J.; Jordan, T. H. (2006). Para entender a Terra. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
Salles, R. O. (2013). Comportamento geomecânico e de alterabilidade da rocha gnáissica da obra do AHE Simplício. Pp. 206. Tese (Doutorado em engenharia civil) - Programa de Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
Steffens, A. H. D. (2018). Resistência de juntas de rocha naturais e alteradas artificialmente. Pp. 222. Dissertação (Mestrado em engenharia civil) – Programa de Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro.
Teixeira, W.; Toledo, C.; Fairchild, T. ; Taioli, F. (2000). Decifrando a Terra. Reimpressão ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2000.
Valeriano, C. M. (2006). Reconhecimento Geológico-Estrutural da Área do AHE Simplício (RJ). Relatório técnico.
Viana, L. L. (2010). Individualização de orto e paragnaisses que ocorrem no sítio de obras do AHE Simplício Queda – Única, Rio de Janeiro, RJ. Pp. 41. Monografia (Graduação em geologia) - Departamento de Geociências, Instituto de Agronomia, UFRRJ, Seropédica, RJ, Brasil.
West, G. (1991). The field description of engineering soils and rocks. Geological Society of London Professional Handbook, Open University Press. Milton Keynes, Philadelphia.