Alteração e alterabilidade de rochas básicas intrusivas metamorfizadas e filitos sericíticos da região do Quadrilátero Ferrífero e sua implicação no comportamento mecânico

Abstract

Este trabalho apresenta os estudos realizados para caracterização física, mecânica e mineralógica de dois litotipos problemáticos (filito sericítico, pertencente à Formação Batatal e rocha básica intrusiva) presentes na região do Quadrilátero Ferrífero, Minas Gerais, Brasil. O principal objetivo foi caracterizar a alterabilidade apresentada por estes materiais quando submetidos aos agentes intempéricos e que podem causar imprevistos em obras de engenharia, principalmente em taludes de corte, uma vez que as propriedades geomecânicas destes materiais variam de forma significativa com o avanço da alteração em um curto período de tempo, resultando em materiais de baixa resistência. Este estudo contou com a amostragem de rochas de baixo grau de alteração (Classe II) na mina do Pico do Itabirito e na mina do Tamanduá, em furos de sondagem rotativa e na face de taludes; e amostragem de oito blocos indeformados destas rochas, agora apresentando elevado grau de alteração, nas minas do Pico do Itabirito, Tamanduá e Capitão do Mato. Em todas as amostras foram realizados ensaios de caracterização física, mecânica e mineralógica. Inicialmente foram realizados, para as amostras com menor grau de alteração, ensaios de ciclagem artificial, acelerada em etileno-glicol e natural, objetivando caracterizar sua alterabilidade, bem como os principais ataques sofridos e sua reação frente ao intemperismo. Concomitantemente às ciclagens, foram realizados ensaios de caracterização física, mineralógica e mecânica, de forma a obter parâmetros nos diferentes estágios de alteração, para posterior análise e correlação destas informações. Para as amostras mais alteradas, iniciou-se com ensaios de caracterização física envolvendo limites de Atterberg, granulometria conjunta e massa específica dos sólidos, caracterização mecânica com ensaios de adensamento oedométrico e ensaio de cisalhamento triaxial, e caracterização mineralógica, através de análises petrográfica, microscopia eletrônica de varredura e difratometria de raios-X. Adicionalmente foi proposta uma metodologia, que tem por objetivo fornecer subsídios para criação de uma escala de alterabilidade.

The present work presents the results of physical, mechanical and mineralogical study of two rock types commonly found at Quadrilátero Ferrífero region (Minas Gerais State, Brazil). The main purpose of the study was to characterize the weatherability of those rocks when exposed to weathering agents that may cause problems in some civil engineering works, mainly mining cut slopes as its mechanical properties vary significantly with the development of weathering in a short period of time, resulting in low strength materials. The study was carried on Class II rock samples of Pico do Itabirito and Tamanduá mines, collected in both rock drilling wells and rock slope faces, and in undisturbed weathered block samples from Pico do Itabirito, Tamanduá and Capitão do Mato mines. All samples were submitted to physical, mineralogical and mechanical tests. Class II rock samples were initially submitted to accelerated (natural, with ethylene glycol and water-oven) cycling tests in order to characterize both weatherability and mineralogical, mechanical and physical changes due to weathering. For more weathered samples with soil-like behavior characterization was based on tests such as Atterberg limits, grain size distribution, solid specific mass, consolidation tests, triaxial strength tests and mineralogical characterization through X-ray diffraction, petrography analysis and SEM images. Additionally, a method to propose a weathering scale was developed.