Estabilidade de taludes em rocha com aplicação de escâner a laser : caso da Mina Saivá, Rio Branco do Sul, PR

Abstract

Resumo: O estudo buscou avaliar a estabilidade de taludes em rocha a partir de imagens obtidas por um escâner a laser terrestre. Trata-se de uma técnica de uso recente cujos resultados na área geotécnica são ainda iniciais. A primeira etapa do estudo verificou a aplicabilidade do método e suas limitações. A área tipo escolhida foi é a mina Saivá, situada no município de Rio Branco do Sul, Estado do Paraná. Utilizada como matéria-prima para a fabricação de cimento, situa-se geologicamente no Grupo Açungui, na Formação Votuverava. A rocha predominante é um metacalcáreo. O método de análise envolveu levantamentos de campo, identificação e medição de estruturas geológicas em imagem digital tridimensional, elaboração de diagramas estruturais, ensaios experimentais para avaliação da resistência mecânica da rocha, classificação do maciço rochoso e análise da estabilidade dos taludes. Os experimentos realizados revelam que a rocha apresenta boa resistência mecânica, cuja tensão de ruptura na direção perpendicular ao acamamento da rocha é de 101,5 ± 30,3MPa e de 92,3 ± 24,4MPa na direção paralela ao acamamento. Os planos de ruptura dos corpos de prova comprimidos em direção perpendicular ao acamamento apresentaram ângulos de 68 ± 15º com a horizontal e superfícies mais rugosas que os corpos de prova sujeitos à compressão em direção paralela ao acamamento, com ângulos que variaram de 83 ± 8º com a horizontal. Evidenciou-se que os veios preenchidos por calcita não influenciaram a disposição espacial dos planos de ruptura dos corpos de prova. Os resultados obtidos revelam que a ferramenta do escâner a laser mostra-se vantajosa e precisa, isto é, compatível com os processos tradicionais de medição de planos de ruptura. A amplitude de variação das medidas tomadas digitalmente é compatível com as observadas em campo e a possibilidade de se trabalhar um volume maior de dados mostra-se um diferencial. Puderam ser identificadas em meio digital as famílias de estruturas mais problemáticas do ponto de vista de stabilidade das vertentes leste e oeste da mina. As direções preferenciais das medidas obtidas em campo são compatíveis com os resultados da análise digital. Uma vantagem do método é a possibilidade de se obter parâmetros estruturais de áreas de acesso dificultoso ou restrito, por questão de segurança, por exemplo.

Abstract: The use of digital imaging techniques in geology is a current trend. This study intends to evaluate the slope stability in rock masses by means of images obtained by a terrestrial laser scanning system. Its application to geotechnical purposes is still initial. The first stage of the study verified the applicability of the technique and its limitations. The object of the study is the Saivá Mine, located in the city of Rio Branco do Sul, state of Paraná, Southern Brazil, a metamarble rock deposit. The Saivá Mine belongs geologically to the Açungui Group, more specifically the Votuverava Formation. The method of analysis involved field surveys, identification and measurement of geological structures in three-dimensional digital images, development of structural diagrams, experimental tests to evaluate the mechanical strength of the rock, rock mass classification and analysis of slope stability of a chosen mine cut area. The results showed that rock has good mechanical properties, whose breakdown with ultimate compressive stresses, in the direction perpendicular to the layering of the rock of 101.5 ± 30.3 MPa, and 92.3 ± 24.4 MPa in the direction parallel to the layering. The rupture planes related to specimens which were compressed in a perpendicular direction to the layering show angles of 68 ± 15 degrees to the horizontal and rougher surfaces than the specimens subjected to compression in a direction parallel to the layering whose rupture planes were in 83 ± 8 degrees to the horizontal. The results showed that this laser scanning tool may lead to accurate possible rupture planes, similarly to what is obtained in field measurements. Another advantage is that the method allows working with a great number of data simultaneously. It was possible to identify through digital media the more problematic structures from the standpoint of stability of the slopes on both east and west of the mine. The preferred orientations of the planes obtained in the field are compatible with the results of the digital analysis. One of the notable advantages of the method is the possibility of getting structural parameters for areas with difficult or restricted direct access, for example.