Introdução à CARTOGRAFIA GEOTÉCNICA

mfcp@ist.utl.pt
SEMINÁRIOS EM CIÊNCIAS
DA ENGENHARIA DA TERRA
Introdução à
CARTOGRAFIA
GEOTÉCNICA
M. F. Costa Pereira
Outubro 2008

(1) Discussão alargada do tema in http://www.rc.unesp.br/igce/aplicada/ead/cartas/carta03.html
Carta geotécnica (Engineering geological map)
(1)
Cartografia que contém informações de índole
geológico-geotécnica necessárias para a
planeamento e gestão do território e, para os
projectos, construção e manutenção de obras de
engenharia
Instrumento de trabalho da Engenharia Geológica
Contém informações sobre as características e
propriedades do solo e do subsolo de uma
determinada região
Avaliação do comportamento e previsão dos problemas
geológicos e geotécnicos

A utilidade das Cartas Geológicas
Topografia
Litologias
Estrutura das formações geológicas
Tectónica frágil e dúctil
Informação hidrogeológica
Informação sobre recursos geológicos
Informação arqueológica

As limitações das Cartas Geológicas
Não contêm dados quantitativos das propriedades
físicas e mecânicas, nem dados referentes às
heterogeneidades e anisotropia dos materiais
Não apresentam os componentes do meio
geológico com significado geotécnico e a sua
influência nos trabalhos de planeamento e de
engenharia
Não contêm informação sobre a dinâmica do meio
geológico relativamente à engenharia

Conteúdos gerais das cartas geotécnicas
Descrição e classificação geotécnica dos solos e
das rochas
Propriedades físicas e mecânicas dos materiais
Condições e processos geomorfológicos
Processos dinâmicos

Factores condicionantes do conteúdo, pormenor e
grau de complexidade das cartas geotécnicas
Escala e extensão
Objectivos concretos a atingir
Importância dos diferentes factores geológicogeotécnicos
e respectivas relações
Informação disponível, dados e representatividade
Técnicas de representação

UTILIDADE DAS CARTAS GEOTÉCNICAS
Informação descritiva (materiais e processos
geológicos)
Dados quantitativos (meio geológico, propriedades
físicas e mecânicas dos materiais)
Informação Interpretativa com relevo para as
aplicações geotécnica ou de engenharia
AJUDA INSUBSTITUÍVEL PARA O PROJECTO RACIONAL DAS
OBRAS, NA PREVISÃO DOS PROBLEMAS GEOLÓGICO-
GEOTÉCNICOS DE REGIÕES PARTICULARES, PLANIFICAÇÃO
DAS INVESTIGAÇÕES IN SITU E NA INTERPRETAÇÃO DOS
RESULTADOS DOS ENSAIOS DE CAMPO E DE LABORATÓRIO

CARTAS GEOTÉCNICAS
OBJECTIVO CONTEÚDO ESCALA
PLANEAMENTO REGIONAL
INFORMAÇÃO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA BÁSICA
OBRAS GEOTÉCNICAS
INFORMAÇÃO GEOLÓGICO-GEOTÉCNICA ESPECÍFICA

CARTAS GEOTÉCNICAS
OBJECTIVO CONTEÚDO ESCALA
Específico - apresenta informação sobre um aspecto
particular de engenharia geológica ou sobre um
objectivo concreto (aterro para resíduos, traçados de
caminhos de ferro, condições do terreno para fundação
de uma barragem, escavações subterrâneas, etc.).
Múltiplo ou geral - apresenta informação referente a
diversos aspectos da engenharia geológica, para
diversos objectivos e utilizações geotécnicos.
UNESCO - INTERNATIONAL ASSOCIATION OF ENGINEERING GEOLOGY (1976)

CARTAS GEOTÉCNICAS
OBJECTIVO CONTEÚDO ESCALA
Temático ou analítico – contém detalhes ou avalia um
componente do meio geológico (ex. Grau de meteorização,
grau de fracturação)
Integrado –
a) inclui os condiconalismos de todos
componentes principais do meio geológico; b) divide o
território em zonas geotécnicas homogéneas
Auxiliar –
apresenta dados concretos sobre algum
aspecto geológico ou geotécnico
Complementar –
informação básica sobre algum
aspecto geológico, geomorfológico, hidrogeológico, etc.
UNESCO - INTERNATIONAL ASSOCIATION OF ENGINEERING GEOLOGY (1976)

CARTAS GEOTÉCNICAS
OBJECTIVO CONTEÚDO ESCALA
Grande escala (local) > 1:10 000
Escala média 1:10 000 a 1:100 000
Pequena escala (regional) < 1:100 000
UNESCO - INTERNATIONAL ASSOCIATION OF ENGINEERING GEOLOGY (1976)

CARTAS DE AVALIAÇÃO GEOTÉCNICA DO
TERRENO
Informação essencialmente qualitativa com
classificações gerais, zonas problemáticas, aptidão
do terreno para diversos usos, etc
CARTAS DE CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA
Informação quantitativa de propriedades e
indicadores geotécnicos

CARTAS DE AVALIAÇÃO GEOTÉCNICA DO
TERRENO
Interpretação da cartografia geológica (1:50 000 e
1:100 000), legenda de origem geológica – utilidade
limitada
Características geotécnicas das formações
superficiais (1:25 000 a 1:100 000)
Coberturas, solos, aluviões, etc.
Caracterização qualitativa (por vezes quantitativa)
e zonamento geral pouco pormenorizado

CARTAS DE CARACTERIZAÇÃO
GEOTÉCNICA
Caracterização global do terreno (1:25 000 a 1:50
000) - grandes unidades geotécnicas, com dados
de propriedades e indicadores de qualidade
Zonamento geotécnico para projectos de
engenharia (1:5 000 a 1:25 000) – informação
quantitativa de acordo com a aplicação (fundações,
taludes, escavações, materiais de construção, etc.)
Cartografia geotécnica de pormenor (1:100 e 1:2 000) –
informação e dados geotécnicos para uma obra concreta

CONTEÚDO DAS CARTAS GEOTÉCNICAS
Topografia e toponímia
Distribuição e descrição litológica das unidades
geológicas
Espessura dos solos, formações superficiais e rochas
alteradas
Descontinuidades e dados estruturais
Classificação geotécnica de solos e rochas
Propriedades de solos e rochas
Condições hidrogeológicas
Condições geomorfológicas
Processos dinâmicos
Investigações prévias existentes
Riscos geológicos

CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS
DE SOLOS E DE ROCHAS
Propriedades Geológicas vs. Propriedades Geotécnicas
Composição mineralógica
e litologia
Densidade e plasticidade dos
solos; dureza, resistência,
alterabilidade das rochas
Textura e Estrutura
Condições hidrogeológicas
Frequência, distribuição e
tipo de fracturas. Grau de
alteração
Comportamento mecânico
(densidade e porosidade)
Consistência dos solos,
condições de alteração em
solos e rochas
Resistência, deformabilidade
e permeabilidade

CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS
DE SOLOS E DE ROCHAS
Parâmetros geotécnicos a representar na cartografia
Densidade
Porosidade
Consistência e Actividade
Permeabilidade
Resistência à compressão simples e à tracção
Parâmetros resistentes
Deformabilidade
Durabilidade ou alterabilidade
CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA DE SOLOS (USCS)
E DE ROCHAS (ISRM) E CORRELAÇÕES EMPÍRICAS

CLASSIFICAÇÃO E PROPRIEDADES GEOTÉCNICAS
DE SOLOS E DE ROCHAS
Metodologia
IAEG (1981)
Classificação litológica de rochas
Descrição e Classificação geológico-geotécnica das
rochas e maciços rochosos
Matriz rochosa
cor, textura, estrutura, porosidade, alteração e resistência
Maciço rochoso estrutura, nº descontinuidades, tamanho e forma dos
blocos, grau e perfil de meteorização
Características das descontinuidades
Classificação e descrição geológico-geotécnica dos
solos
Número e tipo
Descrição do material
tamanho do grão, matéria orgânica, plasticidade,
origem do depósito
cor, forma e composição, estado de alteração,
resistência

Mapa Geotécnico geral de uma região de Toledo (González de Vallejo et al.,2004)

(cont.)

González de Vallejo
et al.(2004)
Região de
Zaragoza
Mapa com características geomecânicas e factores com incidência na construção

(cont.)

CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS
A presença da água condiciona a escolha dos locais
de implantação das obras e tem, frequentemente, um
impacto muito negativo ao nível da prática da
engenharia ligada à construção dessas obras
Cerca de 75% dos problemas geotécnicos
relacionam-se directa ou indirectamente com
a presença da água
Por outro lado, a construção de grandes obras de
engenharia pode afectar as condições
hidrogeológicas pré-existentes, criando ou
amplificando os problemas geotécnicos associados

CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS
OBJECTIVOS
Prever as variações hidrogeológicas no
terreno provocadas pelas actividades de
engenharia
Evitar, minimizar ou controlar as
variações hidrogeológicas
Devem ser cartografadas as zonas inundadas no
passado e as potencialmente inundáveis, assim
como a frequência e o período de retorno das
inundações

CONDIÇÕES HIDROGEOLÓGICAS – Dados Importantes
Distribuição da água e teor em água dos materiais
Formações aquíferas
Lagos, rios, nascentes
Níveis piezométricos, profundidade e flutuações
(Estações do ano e outras)
Aquíferos confinados
Fluxos, direcção e velocidade
Zonas e condições de infiltração
Parâmetros hidrológicos: permeabilidade
Propriedades hidroquímicas e qualidade da água

CONDIÇÕES GEOMORFOLÓGICAS
OBJECTIVOS
Conhecer os processos geradores de
instabilidade
Identificar as zonas instáveis
Escolher os melhores locais para a
implantação e os traçados das obras de
engenharia

CONDIÇÕES GEOMORFOLÓGICAS – Dados Importantes
Topografia
Elementos do relevo (vales, terraços, vertentes,
escarpas, etc.)
História recente e desenvolvimento da paisagem e
do relevo e sua relação com a geologia
Origem, evolução e idade dos elementos
geomorfológicos
Relação com a hidrogeologia
Relação com processos geodinâmicos internos e
externos
Previsões de processos de erosão, assentamentos,
movimentos de vertente, etc.

PROCESSOS DINÂMICOS
OBJECTIVOS
Obter informações espaciais e temporais
sobre os processos geo dinâmicos
internos e externos
Efectuar a análise de Riscos Geológicos
Perigosidade
Vulnerabilidade

PROCESSOS DINÂMICOS – Dados Importantes
Localização e extensão dos processos
Limites e traços morfológicos associados
Idade (datação)
Intensidade e frequência de ocorrência
Grau de actividade, velocidade
Condições, causas e factores condicionantes
Previsões de processos potenciais

Mapa de inventário
de deslizamentos
Alcoy - Alicante
Fotografia aérea
+
Reconhecimento
de campo
(González de Vallejo et al.,2004)

Informação suporte das cartas geotécnicas
Mapa geológico básico
+
Fundo topográfico
É comum não existirem mapas geológicos à
escala requerida pelas obras
Quando são necessários mapas de escala média
ou grande, recorre-se normalmente aos mapas
disponíveis na escala 1:50 000 ou 1:25 000,
complementando-os com levantamentos de
campo detalhados

ZONAMENTO GEOTÉCNICO
Consiste na classificação de zonas geotecnicamente
homogéneas, que podem incluir diferentes idades
geológicas – UNIDADES GEOTÉCNICAS. São divisíveis
em subunidades
O pormenor e grau de homogeneidade depende da
escala, do objectivo e dos dados disponíveis
Nos mapas específicos para aplicações concretas, o
zonamento deve basear-se nos parâmetros ou
condições geotécnicas e nos fenómenos ou processos
geológicos que dizem respeito ao objectivo do mapa
Qual o objectivo do mapa ?

UNIDADES PARA CLASSIFICAÇÃO GEOTÉCNICA
Designação
TIPO GEOTÉCNICO
(ESCALA GRANDE)
TIPO LITOLÓGICO
(ESCALA GRANDE OU MÉDIA)
COMPLEXO LITOLÓGICO
(ESCALA MÉDIA A PEQUENA)
CONJUNTO LITOLÓGICO
(ESCALA PEQUENA)
Tipo de Uniformidade
Litológica e física
Valores médios das propriedades
Composicional, textural e estrutural
Intervalo de valores
Genética e de tectónica - grupos de
tipos litológicos relacionados
Dados de litologias individuais e
comportamento geral da unidade
Genética e de tectónica - vários
complexos litológicos
Propriedades geotécnicas muito gerais
UNIFORMIDADE CRESCENTE
IAGEG (1981); Unesco - IAEG (1976)

REPRESENTAÇÃO DOS DADOS
MAPA + LEGENDA + MEMÓRIA*
Não existe um procedimento padrão, entre as
principais associações de Engenharia Geológica, em
relação aos dados representados nas cartas e no modo
como são apresentados
* Inclui resultados dos reconhecimentos e investigações
realizadas, os dados obtidos, as metodologias e critérios
utilizados para elaborar o mapa, sendo frequente incluir as
classificações geológico-geotécnicas dos materiais,
colunas de sondagens, folhas de resultados de ensaios e
fotografias com aspectos de interesse geotécnico

REPRESENTAÇÃO DA INFORMAÇÃO NO MAPA
Atribuição de propriedades geológicogeotécnicas
às diferentes unidades
estabelecidas
Delimitação as zonas homogéneas
relativamente a propriedades individuais
Zonamento em unidades geotécnicas
homogéneas e indexando valores
quantitativos
Isolinhas de valores quantitativos

sondagens
Exemplos de diagramas para representação
de dados pontuais
ensaios

APLICAÇÕES INFORMÁTICAS E SIG
Tratamento automático dos dados
Mapas de elementos ou factores
individuais ou combinados entre si
Preparação de bases de dados
Actualização contínua dos mapas com
dados e informação
Preparação de modelos 3D e simulação
de acções sobre o terreno

CORTES GEOTÉCNICOS
Imprescíndíveis em projectos de fundações, barragens,
obras subterrâneas, etc.
González de
Vallejo
et al.(2004)
Perfil de sectorização geomecânica de um túnel
Profundidades pelo menos iguais às da região de trabalho
Não incluir interpretações subjectivas

(Legenda perfil anterior)
* **
* Ripável - Removível com rippers
** desmonte com explosivos

Os métodos de obtenção de dados com vista à criação
de mapas geotécnicos devem incluir os métodos
habituais em engenharia geológica, complementados
com
MÉTODOS DE PROSPECÇÃO INDIRECTA
MÉTODOS DE PROSPECÇÃO DIRECTA
de acordo com o tipo e objectivo do mapa e da
complexidade da zona em estudo. O tempo disponível
também poderá condicionar a realização destes
mapas.
A fase final compreende
SELECÇÃO, ANÁLISE, INTERPRETAÇÃO DOS DADOS

Método
Foto-interpretação e teledeteção
Reconhecimento e recolha de
dados de Campo
Métodos geofísicos
Sondagens, valas e amostras
Ensaios in situ
Ensaios de laboratório
Dados para cartografia geotécnica
Cartografia de solos e rochas
Estruturas geológicas
Hidrologia e redes de drenagem
Processos dinâmicos
Aspectos geológicos e geomorfológicos
Dados e medidas geológico-geotécnicas
Resistividade eléctrica:
Porosidade, fracturação, saturação, salinidade
Profundidade do nível freático
Profundidade do substrato rochoso
Sísmica:
Densidade, módulo de deformação
Grau e profundidade de zonas alteradas
Profundidade do substrato rochoso
Colheita de amostras representativas
Observação directa dos materiais
Propriedades físicas e características do terreno
Condições hidrogeológicas
Propriedades resistentes e deformacionais
Tensões naturais
Permeabilidade, pressão de água
Dados de ensaios em sondagens
Propriedades físicas e mecânicas dos materiais

PLANEAMENTO DO TERRITÓRIO
REGIONAL LOCAL E URBANO
MAPAS INTEGRADOS COM DIVERSOS
ASPECTOS GEOLÓGICO-GEOTÉCNICOS
(ESCALAS MÉDIA E PEQUENA)
SELECÇÃO DOS LOCAIS ADEQUADOS,
AMBIENTALMENTE FAVORÁVEiS OU SUSTENTÁVEIS
SOLUÇÃO DE COMPROMISSO ENTRE ASPECTOS
TÉCNICOS, ECONÓMICOS E AMBIENTAIS
SOLUÇÃO DE PROBLEMAS DURANTE AS FASES DE
DESENVOLVIMENTO, PROJECTO E CONSTRUÇÃO

Mapa geotécnico geral (Tenerife)
(González de Vallejo et al.,2004)
A – Muito expansivo
B – Expansivo
C – Ligeiramente expansivo
D – Não expansivo
Afloramentos
rochosos
ou com
coberturas < 2m

ENGENHARIA
ESTUDOS PRÉVIOS OU DE VIABILIDADE PARA SELECÇÃO
DE LOCALIZAÇÃO DE OBRAS OU DE TRAÇADOS
INFORMAÇÃO E DADOS PARA O PROJECTO
E CONSTRUÇÃO DA OBRA
MAPA + CORTES OU PERFIS GEOTÉCNICOS
(ESCALA GRANDE)
Localização das sondagens e investigações realizadas
Processos dinâmicos (deslizamentos e subsidências), áreas
instáveis e riscos geológicos
Aptidão geotécnica para fundações e suportes
Taludes em escavações
Localização e qualidade dos materiais de empréstimos

Cidade de Cartagena – Murcia
(González de Vallejo et al.,2004)

Legenda simplificada. Escala 1:15 000

Bibliografia recomendada
Geological Society of London (1972). The preparation of maps and
plans in terms of engineering geology. Qt. J1. Engineering
Geology, voI 5, pp. 239-381.
IAEG (1981). Rock and soils description and classification for
engineering geological mapping. Report by the IAEG Commission
on Engineering Geologi-cal Mapping. BulI. of the IAEG, n.º 24, pp.
235-274.
UNESCO-IAEG (1976). Engineering geological mapping. A guide to
their preparation. Commision on Engineering Geological Maps of
the IAEG. Earth Sciences, 15. The Unesco Press.
Referência principal da apresentação
González de Vallejo, L.; Ferrer M.; Ortuño L. & Oteo C. (2004).
Ingeniería Geológica. Pearson Educación, Madrid. 744 p.