Utilização da perfilagem óptica e velocidade de onda compressional ultrassônica para classificação geomecânica

Abstract

Esta dissertação aplicou um método de classificação geomecânica indireto, alternativo ao que é comumente utilizado no mercado (método direto) a fim de explorar sua aplicabilidade e comparações entre eles. Os parâmetros: Rock Quality Designation (RQD), resistência à compressão, espaçamento das fraturas, condições das descontinuidades e o fluxo de água subterrânea foram utilizados para compor os pesos da classificação geomecânica (Rock Mass Rating – RMR) para os métodos aplicados. Para o método direto, os pesos da classificação RMR foram obtidos por meio dos testemunhos de sondagem e do uso de martelo de Schmidt, enquanto que para o método indireto os dados foram originados com a perfilagem geofísica (sonda de televisionamento óptico) e com as medições da velocidade da onda ultrassônica em corpos de prova. O resultado final apresentou semelhança entre os valores do Rock Mass Rating para o método indireto e os obtidos pelo método tradicional, porém aquele apresenta valores maiores devido às condições ambientais durante a obtenção dos dados. Tais resultados são esperados pois as imagens dos furos apresentam menos descontinuidades que nos testemunhos de rocha –estes apresentam maior quantidade das fraturas induzidas, ou que se encontravam fechadas no maciço rochoso – as quais são levadas em consideração para compor o resultado, penalizando o maciço rochoso. Dentro deste trabalho também foi estudada uma curva de correlação entre a velocidade da onda primária das rochas intactas e a resistência à compressão da rocha com litologia e textura semelhantes, as quais apresentaram um coeficiente de determinação (R²) de 0,68 para o maciço rochoso. O método indireto de televisionamento óptico apresenta algumas vantagens como: maior velocidade na aquisição dos dados, menor custo, recuperação completa do furo, abertura das descontinuidades e contato litológico; em contraposição existem algumas dificuldades em identificar algumas descontinuidades (naturais e fechadas), grau de alteração e o tipo de rocha, que compõem alguns dos parâmetros que impactam na Classificação Geomecânica Rock Mass Rating. Quanto ao método ultrassônico é necessário calibrar o equipamento para cada tipo de rocha observada ou para combinações de rocha que compõem o maciço. Por fim, os métodos indiretos empregados mostraram-se satisfatórios na classificação geomecânica já que em menor tempo e custo foi obtido um valor do Rock Mass Rating. A utilização da perfilagem geofísica requer padronização das descrições das imagens e calibração da curva de regressão entre a resistência à compressão e velocidade da onda P, mostrando ainda uma interdependência entre a perfilagem geofísica e os testemunhos de rocha.

This dissertation applied a method of indirect geomechanical classification, alternative to what is commonly used in the market (direct method) in order to explore its applicability and make comparisons of the results between them. The Rock Quality Designation parameters, compression strength, fracture spacing, discontinuity conditions and groundwater flow were used to compose the Rock Mass Rating (RMR) weights for both methods. The RMR values for the direct method was obtained by means of Schmidt hammer test and core sample analysis, while the indirect method was based on bore image data (optical televiewer logging) and ultrasonic wave velocity measurements on specimens. The final result presented a synchronism between the Rock Mass Rating values for the indirect method and those obtained by the traditional method, but the one presents higher values due to the environmental conditions in the data collection. The classification obtained is expected because the images of the boreholes have less discontinuities than in the core logs – because they present a greater amount of the induced fractures, or that were closed in the rock mass – which are taken into consideration to compose the result, penalizing the rock mass. This research also explored the regression analysis between the primary wave velocity (inverse of the transit time) of the intact rocks and the rock compression strength of the rocks with similar lithology and texture, which presented a correlation coefficient of 0,68. The indirect method of optical televiewer presents some advantages such as: speed of data acquisition, lower cost, complete recovery of the hole, opening of discontinuities and lithological contact; in contrast, there are some difficulties in identifying the rock itself, difficulties in identifying some discontinuities (natural and closed), degree of alteration, that compose some of the parameters that impact on the Rock Mass Rating Geomechanical Classification. As for the ultrasonic method it is necessary to calibrate the equipment for each type of rock observed or for combinations of rock that compose the rock mass. Finally, the indirect methods used proved to be satisfactory in the geomechanical classification since in a shorter time and cost a Rock Mass Rating value was obtained. Its use requires standardization of image descriptions and calibration of the regression curve between compressive strength and P-wave velocity, also showing an interdependence between geophysical profiling and rock core samples.