Geologia de Engenharia

Código:

EC0014

Sigla:

GENG

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Geotecnia

Ocorrência: 2015/2016 - 1S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Secção de Geotecnia
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Engenharia Civil

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIEC	162	Plano de estudos oficial a partir de 2006/07	2	-	6	60	160

Língua de trabalho

Português

Objetivos

JUSTIFICAÇÃO:
Os estudos geológicos e geotécnicos devem ser programados por fases, utilizando métodos de reconhecimento progressivamente mais sofisticados e dispendiosos, acompanhando as próprias fases de execução do projeto e construção de cada empreendimento e visando, no final, o zonamento geotécnico dos maciços geológicos interessados pelas obras com pormenor adequado a cada caso. O responsável pelos estudos de Geologia de Engenharia tem que os conduzir de forma a esclarecer as questões relevantes para o projeto e a dá-los por terminados logo que a informação necessária esteja obtida.

OBJETIVOS:
- Estudo das principais propriedades das rochas e sua aplicação como materiais de construção e de fundação;
- Estudo das características geológicas e geotécnicas dos maciços visando a resolução de problemas de engenharia e de meio ambiente decorrentes da interação com trabalhos e atividades humanas;
- Previsão e desenvolvimento de medidas preventivas ou reparadoras de acidentes geológicos.

Resultados de aprendizagem e competências

COMPETÊNCIAS E RESULTADOS DE APRENDIZAGEM:
Conhecimento: Identificar as rochas e as estruturas de maciços rochosos que possam condicionar as obras de Engenharia Civil nas suas várias fases, nomeadamente, estudo prévio, anteprojeto, projeto, construção e funcionamento.
Compreensão: Interpretar elementos de Geologia e Geotecnia que caracterizam os maciços rochosos no que respeita à sua morfologia, composição, características físicas e mecânicas. Tradução das características dos maciços rochosos em parâmetros, na sua maioria numéricos, que permitam uma melhor avaliação dos maciços naturais no contexto de uma obra de Engenharia Civil.
Aplicação: Utilizar métodos analíticos e numéricos para interpretar medições e outras características do maciço rochoso e da obra a implantar para identificar possíveis situações de instabilidade. Execução de alguns ensaios simples para evidenciar certas características das rochas e das descontinuidades rochosas.
Análise: Comparar diversas soluções de estabilização de maciços rochosos através da identificação dos modelos de comportamento cinemático e/ou mecânico.
Avaliação: Desenvolver vários trabalhos práticos onde seja possível identificar vários aspetos de um estudo de Geologia de Engenharia aplicado a uma ou várias obras de Engenharia Civil.

Modo de trabalho

Presencial

Programa

1. Origem da Geologia de Engenharia e evolução da sua importância para as obras de Engenharia Civil. Objetivos e princípios metodológicos para a condução dos estudos geológicos e geotécnicos. Reconhecimento geológico: fontes de informação topográfica, geológica, sismológica e geotécnica.
2. Modelos geológicos. Constituição e formação das rochas: conceitos de mineral e rocha, algumas propriedades dos minerais, génese e ciclo das rochas, processos de erosão, formação dos solos. Classificação litológica das rochas.
Propriedades físicas e mecânicas das rochas. Propriedades índice. Influência da textura e estrutura das rochas nas suas propriedades.
Geologia Estrutural. Breve introdução à tectónica. Descontinuidades: definição, tipos principais e importância no comportamento dos maciços rochosos. Estruturas geológicas associadas a certo tipo de rochas.
Introdução à Geologia de Portugal. Elementos de sismologia e sismicidade. Carta neotectónica de Portugal.
3. Descontinuidades. Compartimentação dos maciços rochosos. Metodologias para levantamento, caracterização e representação gráfica da orientação das descontinuidades. Método da roseta. Projeções hemisféricas.
Diagramas de isodensidades e identificação das famílias de descontinuidades através das projecções hemisféricas. Atitude representativa e grau de dispersão da orientação das famílias.
Potenciais tipos de instabilidade de taludes associados às estruturas geológicas. Análises cinemáticas através da projecção hemisférica na identificação dos principais tipos de instabilidade de taludes: rotura planar e rotura por "toppling".
Análises cinemáticas através da projeção hemisférica na identificação dos principais tipos de instabilidade de taludes: rotura de cunhas.Teste de Markland e refinamento de Hocking.
Caracterização da persistência e espaçamento das descontinuidades. Volumetria e forma dos blocos rochosos: índices e designações caracterizadores. Apresentação de medidas de suporte e contenção em taludes
Resistência ao deslizamento das descontinuidades. Comportamento das descontinuidades lisas. Comportamento das descontinuidades rugosas. Dilatância. Modelo de Patton.
Critérios de Mohr-Coulomb e de Barton. Rugosidade, estado de alteração das paredes, enchimento e abertura das descontinuidades: influência destes parâmetros na resistência ao deslizamento das descontinuidades.
A água nas descontinuidades e implicações em obras de Engenharia Civil. Permeabilidade e percolação. Efeitos da pressão da água e drenagem em taludes.
Avaliação da segurança em taludes rochosos.Análises de estabilidade. Métodos de equilíbrio limite. Avaliação da segurança pelas vias determinística e probabilística.
4. Classificações. Alteração e estrutura geológica dos maciços rochosos e influência na colheita de amostras por sondagens. Classificação RQD. Descrição Geotécnica Básica.
Características elásticas dinâmicas. Índices de qualidade da rocha. Ensaio de compressão uniaxial em amostras de rocha. Ensaio de carga pontual.
Classificação de maciços rochosos para fins da Engenharia Civil. Sistema RMR de Bieniawski: ponderação de factores e estimativa de parâmetros geomecânicos. Sistema Q de Barton ponderação de factores e pre-dimendionamento do suporte em obras subterrâneas.
5. Prospeção geotécnica.
Prospeção mecânica. Sondagens. Diagrafias e registos. Amostragem em rochas e solos.
Caracterização in situ. Comportamento hidráulico dos maciços: ensaios Lefranc e Lugeon. Comportamento deformacional: ensaios com o dilatómetro (BHD), almofadas planas de grande área (LFJ) e ensaios de placa. Determinação do estado de tensão in situ.
Prospeção geofísica. Método da resistividade eléctrica: sondagem geoeléctrica; perfil de resistividades; rectângulo de resistividades; carta de resistividades.
Métodos sísmicos de prospeção geofísica: sísmica de refração, sísmica de reflexão. Radar de superfície.

Conteúdo Científico – 50%
Conteúdo Tecnológico – 50%

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DOS CONTEÚDOS PROGRAMÁTICOS COM OS OBJETIVOS DA UNIDADE CURRICULAR:
Os estudos geológicos e geotécnicos devem ser programados por fases, utilizando métodos de reconhecimento progressivamente mais sofisticados e dispendiosos, acompanhando as próprias fases de execução do projeto e construção de cada empreendimento e visando, no final, o zonamento geotécnico dos maciços geológicos interessados pelas obras com pormenor adequado a cada caso. O responsável pelos estudos de Geologia de Engenharia tem que os conduzir de forma a esclarecer as questões relevantes para o projeto e a dá-los por terminados logo que a informação necessária esteja obtida.

Bibliografia Obrigatória

Celso Lima, José Eduardo Menezes e António Topa Gomes; Textos de apoio de Geologia de Engenharia, 2012 (Documentos PDF)

Bibliografia Complementar

González de Vallejo, Luis I. 070; Ingeniería geológica. ISBN: 84-205-3104-9
Evert Hoek, John Bray; Rock slope engineering. ISBN: 0-419-16010-8
Duncan Willye & Christopher Mah; Rock slope engineering, Spon Press, 2005. ISBN: 0-203-57083-9

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Nas aulas teóricas são ensinados os conceitos de base essenciais ao estudo, compreensão e interpretação das características dos materiais e dos fenómenos das formações geológicas, visando as aplicações da Engenharia Civil. Será dada especial atenção à apresentação de casos concretos de estudos, metodologias de abordagem e resultados obtidos relacionados com as exigências específicas de diferentes tipos de obra.

Nas aulas práticas, os estudantes serão introduzidos na identificação de amostras de minerais e rochas e, depois, na determinação de caraterísticas mecânicas por via de ensaios. Será feita uma introdução relativa à caraterização das descontinuidades, após o que o estudante é encaminhado na resolução analítica de problemas seleccionados e na utilização de software disponível.

DEMONSTRAÇÃO DA COERÊNCIA DAS METODOLOGIAS DE ENSINO COM OS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM DA UNIDADE CURRICULAR:
As metodologias de ensino utilizadas permitem a utilização de métodos analíticos e numéricos para interpretar medições e outras características do maciço rochoso e da obra a implantar para identificar possíveis situações de instabilidade. Execução de alguns ensaios simples para evidenciar certas características das rochas e das descontinuidades rochosas. Comparar diversas soluções de estabilização de maciços rochosos através da identificação dos modelos de comportamento cinemático e/ou mecânico.

Software

DIPS (program designed for the interactive analysis of orientation based geological data)
SWEDGE (interactive analysis tool for evaluating the stability of surface wedges in rock slopes)
ROCPLANE (interactive software tool for assessing the stability of planar sliding wedges in rock slopes)
RocTopple (Toppling Stability Analysis)

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	75,00
Trabalho escrito	25,00
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Elaboração de relatório/dissertação/tese	18,00
Estudo autónomo	24,00
Frequência das aulas	50,00
Trabalho de campo	2,00
Total:	94,00

Obtenção de frequência

A obtenção de classificação final exige o cumprimento de assiduidade à unidade curricular, conforme estabelecido nas regras de avaliação do MIEC. Considera‐se que um estudante cumpre a assiduidade a uma unidade curricular se, tendo estado regularmente inscrito, não exceder o número limite de faltas correspondente a 25% de cada um dos tipos de aulas previstos.

Estão dispensados da verificação das condições de assiduidade os estudantes com estatuto especial (TE, DA, etc.) e os estudantes que, tendo cumprido as condições de assiduidade em anos letivos anteriores, o requeiram aos docentes responsáveis da UC até ao dia 12 de dezembro.

Fórmula de cálculo da classificação final

A classificação final é definida com base numa avaliação distribuída, que consiste numa ficha de avaliação e dois trabalhos práticos, e num exame final. Todas as componentes de avaliação são expressas na escala de 0 a 20 valores.

A classificação final, CF, resulta da seguinte fórmula de cálculo:

CF = max {CT ; EF}

Onde,

CT = PA1 x FA + PA2 x TP1 + PA3 x TP2 + PF x EF

FA – classificação obtida na ficha de avaliação a realizar durante o corrente ano letivo;
TP1 – classificação obtida no trabalho prático nº 1 a realizar durante o corrente ano letivo;
TP2 – classificação obtida no trabalho prático nº 2 a realizar durante o corrente ano letivo;

EF – classificação do exame final a realizar nas Épocas Normal e/ou de Recurso.

Às classificações FA, TP1, TP2 e EF estão associados os seguintes pesos:

PA1 =  5%
PA2 = 10%
PA3 = 10%
PF   = 75%

NOTA 1: A avaliação distribuída tem carácter opcional.

NOTA 2: Os trabalhos práticos podem ser realizados individualmente ou em grupos de 2 estudantes da mesma turma.

NOTA 3: A realização do trabalho prático nº 2 obriga à realização do trabalho prático nº 1.

NOTA 4: Se o trabalho prático nº 2 não for realizado o peso respetivo (15%) é adicionado a PF.

NOTA 5:Os estudantes que frequentaram a unidade curricular no ano letivo anterior poderão manter a classificação da avaliação distribuída. Para os estudantes que não se submeteram à avaliação distribuída ou que nesta não obtiveram classificação positiva, a classificação final é a obtida no exame final devidamente arredondada à unidade. Os estudantes que pretendam obter classificação final superior a 17 valores devem atingir classificação no exame superior a 17,5 e realizar uma prova oral.

NOTA 6: Todos os estudantes inscritos na unidade curricular são classificados de acordo com este método.

Provas e trabalhos especiais

- Relatório do trabalho versando a identificação de famílias de descontinuidades e das potenciais situações de instabilidade
- Relatório do trabalho versando análises de estabilidade de taludes

Melhoria de classificação

Os estudantes que pretenderem melhorar a classificação obtida na unidade curricular podem fazê-lo no exame de recurso, após prévia inscrição nos Serviços Académicos.

A melhoria da classificação de frequência pode ser realizada no exame normal ou de recurso substituindo a nota de frequência pela nota de exame. 

Observações

Conhecimentos Prévios: idealmente alguns conhecimentos de Geologia e aprovação a todas as UCs do 1º ano.

Tempo de trabalho estimado fora das aulas: 4 horas