Descrição

A análise de deformação e tensões e o conhecimento de mecânica das rochas e de resistência dos materiais são essenciais nos estudos quantitativos aplicados à Geologia Estrutural. O livro apresenta esses temas por meio de detalhada abordagem matemática, com deduções e explicações passo a passo sobre as equações relacionadas, permitindo sua compreensão e manipulação em diversas aplicações. Ao conhecer a dedução das equações, o profissional conhecerá o contexto em que podem ser utilizadas, prevenindo erros grosseiros provenientes de aplicações às cegas.

Sistematicamente ilustrada para facilitar a compreensão das expressões matemáticas, dos elementos geométricos e dos modelos de tensão e deformação enfocados, a obra oferece uma visão simples, prática e atualizada dos conceitos abordados, sendo uma valiosa referência para estudantes de graduação e pós-graduação em Geologia, Engenharia e Geografia.

1. Conceitos básicos – 13
1.1. Conceituação de tensão (estresse) – 14
1.2. Convenções para sinais de tensões – 16
1.3. O elipsoide de deformação – 16
1.4. Tipos de deformação – 17
1.5. Resistência dos materiais – 18
1.6. Tensão e deformação – 18
1.7. Pressões hidrostática, litostática e confinante – 19
1.8. Fatores influenciadores no processo de deformação dos materiais rochosos – 20
1.9. Ensaios de tração e de compressão – 23

Parte I - Análise das tensões e ruptura das rochas

2. Análise das tensões – 27
2.1. Tensão atuante em um plano – 28
2.2. Tensão uniaxial – 29
2.3. Tensão biaxial – 31
2.4. Estado bidimensional geral de tensões – 34
2.5. Tensões principais – 38
2.6. Tensões máximas de cisalhamento – 40
2.7. Tensões atuando em um corpo de prova – 41
2.8. O círculo de Mohr – 43
2.9. Noção de atrito entre os sólidos – 44
2.10. Envoltória de Mohr – 46
2.11. Materiais coesivos – 47
2.12. Polo do círculo de Mohr para tensões – 50
2.13. Efeitos da pressão de fluidos ou de poros – 52
2.14. Esforço deviatórico – 53

3. Envoltória de ruptura composta e campos de fraturamento – 57
3.1. Envoltória de ruptura composta no diagrama de Mohr – 57
3.2. Condições para a ruptura no campo rúptil – 61
3.3. Esforços na crosta e a influência da pressão de fluidos – 62
3.4. Campos de fraturamento – 65
3.5. Estruturas híbridas e fluxo de fluidos – 73

4. Profundidades máximas e campos de fraturamento – 77
4.1. Profundidades máximas de ocorrência do fraturamento hidráulico – 78
4.2. Profundidades máximas de ocorrência de fraturas por cisalhamento tracional – 82
4.3. Profundidades máximas de ocorrência de fraturas abertas – 84
4.4. Os campos de fraturamento nos diversos sistemas de falhas – 86
4.5. Influência da pressão de fluidos na permeabilidade secundária – 90
4.6. Influência das tensões na permeabilidade secundária ou estrutural – 92

5. Reativação de falhas e formação de novas estruturas – 95
5.1. Reativação de falhas preexistentes – 95
5.2. Pressão de fluidos necessária para a reativação de falhas preexistentes – 96
5.3. Condição do campo de tensões para a reativação de falhas preexistentes – 100
5.4. Reativação versus ruptura de rochas intactas – 103
5.5. Mudança no campo de tensões e redistribuição de fluidos – 105

6. Fluxo de fluidos através de rochas fraturadas – 109
6.1. Fluxo vertical – 112
6.2. Fluxo horizontal – 115
6.3. Transporte de fluidos e atitude de falhas – 115
6.4. Sistema regular de juntas – 115

Parte II - Análise da deformação: modelos e superposição de deformações

7. Conceitos básicos de deformação – 123
7.1. O elipsoide de deformação – 123
7.2. Tipos de deformação – 124

8. Modelo de cisalhamento puro – 129
8.1. Variação no comprimento de linhas – 129
8.2. Variação nos ângulos – 131
8.3. Linhas de elongação finita nula – 132
8.4. Rotação interna – 133
8.5. Valor máximo do cisalhamento simples – 136
8.6. Mudança de área – 136

9. Modelo de cisalhamento simples – 139
9.1. Extensão de uma linha qualquer – 140
9.2. Orientação de uma linha qualquer – 142
9.3. Orientação das extensões principais – 142
9.4. Ângulo de rotação dos eixos principais de deformação – 143
9.5. Magnitude das extensões principais – 144
9.6. Modificação na espessura – 145
9.7. Mudança de direção de linhas – 146
9.8. O método de Thomson e Tait – 147
9.9. Integração da deformação em zonas de cisalhamento – 151

10. Modelos de transtração e transpressão – 155
10.1. Elementos geométricos – 155
10.2. Mudança de ângulo – 156
10.3. Mudança de comprimento de uma linha – 158
10.4. Orientação dos eixos principais de deformação – 159
10.5. Magnitude das extensões principais – 160

11. Superposição sequencial de deformações em duas dimensões – 163
11.1. Tipos básicos de deslocamento – 163
11.2. Superposição sequencial de deformações – 169
11.3. Determinação de parâmetros da deformação superposta – 174
11.4. Mudança no comprimento de linhas – 175

12. Superposição sequencial de deformações em três dimensões – 181
12.1. Modelos básicos de deformação – 181
12.2. Rotação – 181
12.3. Cisalhamento simples – 183
12.4. Cisalhamento puro – 185
12.5. Mudança de volume – 186
12.6. Superposição sequencial de deformações em três dimensões – 187
12.7. O elipsoide de deformação – 193

Parte III - Tensões e deformações no campo elástico

13. Tensões e deformações no campo elástico – 201
13.1. Lei de Hooke – 202
13.2. Deformação longitudinal e de cisalhamento infinitesimais – 203
13.3. Tensões em seções transversais – 205
13.4. Tensões principais – 206
13.5. Tração ou compressão axial e o coeficiente de Poisson – 207
13.6. Tração ou compressão em duas direções ortogonais – 210
13.7. Cisalhamento puro – 212
13.8. Tração ou compressão em três direções ortogonais – 214
13.9. Equações gerais de tensão – 216
13.10. Equações gerais de deformação – 218
13.11. Casos especiais – 220
13.12. Materiais isotrópicos e ortotrópicos – 226
13.13. Efeito da pressão confinante – 229
13.14. Tensão diferencial – 230
13.15. Energia da deformação elástica – 230

Anexo 1 - Derivação da Eq. 2.83 – 233
Anexo 2 - Coordenadas do ponto de tangência entre a parábola de Griffith e a reta de Coulomb – 235
1. Equação da parábola no sistema (t, on) – 235
2. Equação da reta tangente – 235
3. Ordenada do ponto de tangência t0 – 235
4. Abscissa do ponto de tangência o0 – 235
5. Equação da reta tangente (obtenção) – 236
Anexo 3 - Círculo máximo de Mohr no fraturamento hidráulico – 237
1. Função de Lagrange – 237
2. Condições necessárias de máximo – 238
3. Conclusão – 239
Anexo 4 - Círculo máximo de Mohr para cisalhamento tracional – 240
1. Raio do círculo – 240
2. Equação da circunferência – 240
3. Interseção da circunferência com o eixo on – 240
4. Diâmetro do círculo – 241
Anexo 5 - Círculo máximo de Mohr para fraturamento aberto – 242
1. Equação da parábola – 242
2. Equação da reta tangente – 242
3. Ordenada do ponto de tangência t0 – 242
4. Abscissa do ponto de tangência o0 – 242
5. Equação da reta tangente (obtenção) – 242
6. Interseção do círculo de Mohr com o eixo (on) – 242
Anexo 6 - Derivação das Eqs. 3.25 e 3.26 – 244
Anexo 7 - Condições de reativação de falhas – 245

Referências bibliográficas – 249
Índice remissivo – 254

Autores: Alberto Pio Fiori e Romualdo Wandresen
Ano: 2014
Número de Páginas: 256
Tamanho: 21 x 28 cm
Editora: Oficina de Textos
Acabamento: Brochura
ISBN: 978-85-7975-109-7