Morphological, mineralogical and geomechanical characterization of weathering profiles of granitic rocks in tropical climate

Diferentes projetos de engenharia podem vir a ser desenvolvidos em zonas de transição dos materiais rochosos os quais, em função do intemperismo, podem apresentar grande variação de suas propriedades devendo estas serem detalhadamente investigadas e consideradas pelo engenheiro. Neste sentido, considerando ser a região de Cachoeiro do Itapemirim, no sudeste brasileiro, uma área com grande influência do intemperismo sobre os maciços rochosos graníticos que em sua maioria lá ocorrem, a presente pesquisa propôs-se a detalhar perfis de intemperismo de um sienogranito, por meio de sua completa caracterização a qual compreendeu a interpretação e descrição da sua morfologia, bem como dos seus processos evolutivos predominantes, suas características petrográficas e o estudo sobre a variação das suas propriedades de engenharia em função da variação do grau de intemperismo da matriz rochosa. Foram realizados levantamentos de campo para caracterização, descrição morfológica e coleta de amostras da rocha intacta de cinco perfis de intemperismo de sienogranito, nas imediações do município de Cachoeiro do Itapemirim, todos condicionados à agentes intempéricos predominantemente controlados pelo clima tropical brasileiro. Os resultados demonstram que as descontinuidades e a dinâmica de denudação do relevo, condicionada à geomorfologia e ao clima tropical, são os principais controladores, em escala de maciço, do intemperismo nos perfis avaliados, produzindo como feição mais marcante os corestones envoltos por solo residual. Em nível de matriz, a descrição de lâminas petrográficas da rocha em seus diferentes níveis de intemperismo aponta as microfissuras e a alteração química dos minerais como os principais controladores da decomposição e desfragmentação da rocha. Os testes de laboratório mostram que o sienogranito na condição de rocha sã é muito competente enquanto material de engenharia, porém, à medida que avança o intemperismo sobre a matriz, perde consideravelmente esta capacidade apresentando grande variabilidade em suas propriedades de engenharia, sobretudo em sua porosidade e sua resistência à compressão uniaxial com a primeira aumentando 51 vezes e a segunda diminuindo 99.0 % entre a condição sã e a rocha extremamente intemperizada. A partir dos dados de caracterização das propriedades de engenharia foram propostas correlações para o sienogranito sendo estas, em geral, bastante significativas, com o coeficiente de correlação (R2) variando entre 0.88 e 0.99. Correlações apresentadas por outros autores em pesquisas com rochas graníticas foram testadas quanto à sua aplicabilidade para estimar os valores das propriedades do sienogranito e os resultados foram classificados demonstrando que 65 % destas correlações não se aplicam muito bem ao sienogranito, de acordo com o critério adotado. Palavras-chave: Sienogranito. Perfil de intemperismo. Corestones. Clima tropical. Propriedades Geomecânicas.Different engineering projects can be developed in the transition zones of rock materials. As the properties of these areas can present great variations due to weathering, they should be thoroughly investigated by engineers. Considering the region of Cachoeiro de Itapemirim, in the southeast of Brazil, contains granitic rock masses with great influence from weathering, this present research aimed to investigate the weathering profiles of a syenogranite rock, through its complete characterization. This includes discussion and the description of its morphology, as well as its dominant evolutionary processes, its petrographic characteristics and the study of the variation in its engineering properties as a result of the different degrees of weathering of the rock matrix. Field surveys were carried out for characterization, morphological description and sampling of intact rock of five weathering profiles of syenogranite rock in the Cachoeiro de Itapemirim region, under the Brazilian tropical climate. The results showed that the discontinuities and the denudation dynamics of the relief are influenced by the geomorphology and the tropical climate. These include the main massive scale controllers of weathering in the evaluated profiles, which leads to the production of corestones surrounded by residual soil. At the matrix level, the description of rock petrographic slides at their different degrees of weathering showed that the microcracks and chemical changes of the minerals are the main controllers of the rock decomposition and defragmentation. Laboratory tests showed that the fresh syenogranite rock has great use as engineering material. However, it can considerably lose this ability as a result of the variation in its engineering properties caused by the progression of the weathering on the matrix. The main variations in its properties were mainly shown by porosity levels being 51 times higher and a decrease in uniaxial compressive strength of 99% from the healthy rock to the highly weathered one. Correlations between the engineering properties of the syenogranite rock were performed and were generally very significant, presenting correlation coefficients (R2) ranging from 0.88 to 0.99. The correlations reported by other authors on the study of granitic rocks were tested for their applicability to estimate the values of syenogranite rock properties. The results showed that 65% of these correlations do not apply very well to the syenogranite rock, according to the criteria adopted. Keywords: Syenogranite. Weathering Profile. Corestone. Tropical Climate. Geomechanical Properties