Análise de propriedades físicas de rochas metassedimentares silicatadas

Abstract

Este estudo incidiu na caracterização de propriedades físicas de rochas e nas relações entre essas propriedades. Nessa perspetiva, foram estudados provetes obtidos em três sondagens mecânicas na Formação de Bateiras do Complexo Xisto-Grauváquico do Grupo do Douro. Os ensaios realizados incluíram porosidade aberta, massa volúmica aparente, absorção de água à pressão atmosférica, velocidade de propagação dos ultrassons, ensaios de carga pontual, módulo de elasticidade estático e resistência à compressão uniaxial. Os resultados obtidos são analisados por comparação com resultados de outros autores, em termos de parâmetros estatísticos univariados, relações entre propriedades físicas e por comparação entre provetes das diferentes sondagens (incluindo análise multivariada de “clusters”). Da análise dos resultados obtidos na dissertação destaca-se a porosidade (entre 0,12 e 0,79%) e os valores de resistência à compressão uniaxial que atingem valores semelhantes aos valores mais elevados encontrados nos estudos anteriores aqui compilados. Refira-se também, que o módulo de elasticidade mostrou-se sempre inferior no estado saturado em relação ao estado seco (chegando a ser quase metade), resultado que pode ser particularmente interessante no contexto das escavações subterrâneas nos maciços rochosos pela potencial influência da posição do nível freático. Destaca-se ainda os resultados dos ensaios de carga pontual, nomeadamente a comparação entre axial e diametral (que mostrou a influência da microestrutura destas rochas) e a relação destes ensaios com os resultados da compressão uniaxial que sugerem que o fator 25 indicado na classificação RMR poderá não ser no sentido da segurança. Por último, refere-se que a análise multivariada por “clusters” distingue os provetes de uma das sondagens em relação aos provetes das outras duas, não sendo claro todavia se essa distinção resulta da maior profundidade dos provetes desta sondagem ou de variações mineralógicas e texturais. Admite-se que um estudo microscópico mais detalhado, com lâminas orientadas e quantificação de aspetos mineralógicos e texturais poderá contribuir para esclarecer as relações entre as propriedades físicas destes provetes, mas deve ter-se em consideração que algumas propriedades (nomeadamente a resistência à compressão uniaxial e os ensaios de carga pontual) são afetadas por caraterísticas com uma dimensão difícil de avaliar em lâmina delgada.

The present study concerned the characterization of physical properties of rocks and the relationships between these properties. In this perspective, specimens obtained from three boreholes made in the Bateiras formation of the Xisto-Grauváquico Complex of the Douro Group were studied. The tests performed on the specimens included open porosity, bulk density, water absorption at atmospheric pressure, ultrasonic propagation velocity, point load tests, static modulus of elasticity and uniaxial compressive strength. Results are analysed by comparison with previous results, in terms of univariate statistical parameters, of relationships between physical properties and by comparison of test specimens from different boreholes (including multivariate cluster analysis). From the analysis of the results obtained in this dissertation one can highlight porosity values (between 0.12% and 0.79%) and uniaxial compressive strength results that reach values similar to the highest values found in other studies compiled here. It should also be noted that the modulus of elasticity was always lower in the water saturated state than in the dry state (reaching a reduction to almost 50%), a result that could be particularly interesting in the context of underground excavations in these rock masses due to the potential influence of groundwater. It is also worth noting the results of the point load tests, namely the comparison between axial and diametral tests (showing the influence of the microstructure of these rocks) and the relation of these tests with the uniaxial compression results that suggest that the factor 25 indicated in the RMR classification may not be very favourable to safety. Finally, it can be noted that clusters analysis distinguishes the specimens of one of the boreholes from those of the other two. However, it is not clear whether this distinction results from the higher depth of specimens in that borehole or from textual and mineralogical variations. It is admitted that a more detailed microscopic study with oriented thin sections and the quantification of mineralogical and textural aspects may contribute to clarify the relationships among the physical properties of these specimens, but it should also be considered that some properties (namely uniaxial compressive strength and point load tests) are affected by features with a dimension difficult to assess on thin sections.