Estudo de breakouts em maciços rochosos para a determinação da magnitude das tensões in situ.

Abstract

A presente dissertação apresenta o estudo de um fenômeno que ocorre nos maciços rochosos quando estes são escavados de forma circular tais como furos de sondagem, shafts, túneis, poços de petróleo, etc. O breakout, como é conhecido o fenômeno nestas escavações, se caracteriza por duas rupturas praticamente diametralmente opostas nos maciços rochosos de comportamento frágil e tem sido objeto de estudos na indústria do petróleo, da mineração e da construção civil. A sua ocorrência é indesejada para estes setores, pois acarreta em perdas de caráter técnico, financeiro e pode até mesmo resultar em fatalidades nas situações onde o colapso provocado em túneis, galerias, shafts e outras estruturas não permite ação em tempo hábil para se evitar o pior. Porém, existe um campo de aplicação onde a ocorrência do breakout é útil e fornece importantes informações adicionais aos estudos da determinação do campo de tensões in situ. Quando este ocorrer em furos de sondagens executados na vertical ou subverticalmente com a finalidade de serem instrumentalizados para se realizar ensaios de fraturamento hidráulico, indicará direções dos eixos das tensões horizontais máxima e mínima (σH e σh) presentes no maciço rochoso. Essa informação auxilia sobremaneira nos estudos da determinação do campo de tensões in situ. Essa dissertação apresenta estudo de como aproveitar a ocorrência dos breakouts de forma a utilizar este fenômeno também para a obtenção da magnitude das tensões horizontais máxima e mínima que foram capazes de produzi-los. Os breakouts figuram como um método de estudo de tensões in situ baseado em comportamento do maciço rochoso sem qualquer influência de um método de ensaio. Eles são uma resposta da rocha ao desconfinamento provocado pela execução do furo no maciço cujo campo de tensão provoca na parede do mesmo uma tensão tangencial σθ que, se atingir magnitude superior a resistência à compressão uniaxial σc, provocará a ruptura que o caracteriza. Uma vez que tenha ocorrido o breakout, porque não utilizar a sua ocorrência para o cálculo das magnitudes das tensões horizontais máximas que levaram o maciço rochoso a romper dessa maneira tão peculiar? Foi com base no artigo Zoback et al. (1985) e em uma solução proposta por Figueiredo (2018) que o estudo apresentado nessa dissertação procurou analisar em detalhes e, a partir destas duas soluções analíticas, propor ajustes das magnitudes do campo de tensões in situ.