Por Fernando A.Magalhães Pereira (*)
A integração das cavas e estruturas geotécnicas de disposição de estéril e rejeitos, assim como a infraestrutura de estocagem e a expedição e transporte interno e externo, como ferrovias e portos, é o que chamamos estruturas de apoio e completam a cadeia produtiva conhecida como mineração de grande porte.
As estruturas geotécnicas de apoio à mineração assumiram seu protagonismo por sua elevada complexidade e criticidade, ganhando grande atenção midiática e interesse técnico, principalmente no que se relacionam às tecnologias de modelagem tridimensional e previsibilidade do comportamento geotécnico dos materiais em cenários reais ou idealizados pré-construção. É condição sine-qua-non em projetos de engenharia de envergadura definir a previsibilidade dos modos de falha, a geometria de maior estabilidade, os métodos construtivos e os sistemas de drenagem e de monitoramento contínuo a depender do Dano Potencial Associado (DPA) da estrutura.
Nesse ambiente complexo, o reconhecimento dos materiais de fundação, a qualificação geomecânica e o modelamento dos corpos, a definição de projetos de escavações e tratamentos geotécnicos específicos, como obras de contenção e intervenções em profundidade, são essenciais para o sucesso e sustentabilidade do empreendimento como um todo.
Segundo Jamiolkowski (1985), uma avaliação confiável das características geotécnicas dos solos naturais, por meio de técnicas experimentais, representa a tarefa mais desafiadora de qualquer análise e projeto geotécnico racional. É então que a utilização do método sísmico MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves ou Análise Multicanal de Ondas de Superfície) em campanhas de investigação geológica-geotécnica, em processos críticos de mineração, se realiza como um upgrade tecnológico significativo e vantajoso. Isso porque o método permite o uso de fontes de energia que poderiam ser consideradas ruídos pelos métodos sísmicos convencionais, o que torna MASW ideal para aplicação em ambientes urbanos e/ou em canteiros de obras.
As relações diretamente proporcionais entre os valores de Nspt ((Standard Penetration Test, índice de resistência à penetração do solo obtido durante a sondagem a percussão) e de ondas de cisalhamento (Vs), foram desenvolvidas para diversos materiais, incluindo areia, silte, argila e cascalho. O método sísmico MASW utiliza emissões e leituras das ondas Vs, apresentando os resultados em perfis verticais 1D dos valores de Vs em profundidade, na forma de pontos, bem como em seções interpoladas 2D e o Voxel 3D em escala de calor. O método MASW, associado a métodos convencionais de investigação geotécnica e classificação geomecânica, proporciona uma caracterização abrangente e confiável das propriedades dos solos e sua distribuição espacial.
Um programa de investigação com linhas MASW ocorre geralmente na fase de construção de projetos detalhados. Se de um lado vem para sanar “vácuos” de investigação, por outro busca interceptar sondagens prévias com possibilidade de calibração de valores de Vs com Nspt locais, adicionando implemento à capacidade técnica de reconhecimento das condições naturais do terreno e características geotécnicas que definirão as obras.
Outras etapas podem, e devem, ser adicionadas ao programa de investigações de acordo com a complexidade geotécnica local, verificando intervenções rasas com uso de terraplenagem, mas principalmente tratamentos encobertos em profundidade como, por exemplo, estruturas civis colunares em solo e injeções de cimento em solo e rocha.
O método testado é capaz de identificar, a partir de correlações investigativas, a ocorrência de solos inoportunos às solicitações demandadas pelas estruturas geotécnicas de apoio à mineração em implantação e como as mudanças composicionais em profundidade, impressas por tratamentos geotécnicos, refletem em ganho na escala de Vs, interpretado como ganho de resistência do material, confirmado com ganho de golpes em ensaios Nspt.
A análise dos valores de Vs para os solos residuais fofo e mole, bem como para o maciço rochoso, é realizada de forma estatística, com uso do software Leapfrog e com base no modelo 3D, atribuindo uma unidade geológico-geotécnica para cada ponto dos perfis verticais 1D do levantamento MASW.
Em um exemplo prático de uso do MASW em obras de barragem de mineração foi observado que os valores médios de Vs entre 180 e 213 m/s estavam relacionados às informações cruzadas de sondagens, que mostravam ocorrência de solos de baixa resistência, moles ou fofos, com Nspt não superior a 3 golpes. Já os saprólitos mostraram valores médios de Vs entre 304 e 495 m/s, com Nspt médios de 22 a 28 golpes, enquanto os topos de rocha verificados marcaram Vs com medianas na ordem de 542 m/s, sendo impenetráveis ao Nspt.
Como depuração da aplicação MASW na análise de tratamentos em profundidade, o método geofísico foi capaz de evidenciar incremento de Vs, interpretado como ganho de resistência, causado pela interferência de tratamento geotécnico em perfis de solos de baixíssima competência e topo rochoso.
No ambiente de solos, a interferência do tratamento geotécnico aplicado foi evidenciada pelo MASW que indicou ganho de valores de Vs, que passaram de uma assinatura entre 180 e 213 m/s para 300 m/s a 500 m/s, chegando à condição geotécnica primária medida para as ocorrências locais de saprólito, adequados às solicitações impressas pela estrutura em construção. No caso dos resultados em rocha após tratamento aplicado, a ordem de grandeza é aumentada em até três vezes, de valores médios de Vs de 542 m/s para a casa de 1.500 m/s.
Essas correlações são possíveis a partir da sobreposição de dados de Vs junto ao modelo geológico-geotécnico 3D, elaborado com dados de campanhas geotécnicas pregressas, como por exemplo, ensaios de Nspt, CPTu (Ensaio de Penetração de Cone com Medição de Poropressão), Gamma Density e permeabilidade, tornando possível correlacionar os dados de Vs aos litotipos ou compósitos de pós-tratamento, se ocorrerem.
Portanto, o cruzamento de dados das investigações geotécnicas pregressas é primordial para gerar um arcabouço geológico adequado ao refinamento proposto pelo método MASW, sendo indicado em projetos e obras de alta complexidade e relevância.
