A sismografia é uma técnica de medição de vibrações causadas por sismos naturais ou fontes induzidas, que pode ser útil para estudar e preservar o patrimônio espeleológico, no que se refere às cavidades, cavernas e outros ambientes subterrâneos.
A análise de vibrações sísmicas em relação à segurança de estruturas espeleológicas é o resultado de uma combinação de fatores, desde considerações de variabilidade no tipo de fonte emissora, passando pela complexidade dos aspectos envolvidos na propagação e atenuação sísmica pelo solo, ou através do maciço rochoso, além da caracterização estrutural de cada caverna de interesse.
A sismografia pode ser usada para medir e monitorar as vibrações e os movimentos das rochas e de terra ao redor das cavernas, permitindo aos especialistas avaliar o risco de deslizamentos de terra, desmoronamentos, colapsos e outras formas de danos às cavernas.
Na fase de projeto, as informações pertinentes ao empreendimento localizado próximo à cavidade ou ao sítio espeleológico, costumam ser apresentadas em nível conceitual, muitas vezes com alto grau de subjetividade; na fase operacional do empreendimento, a definição das atividades é mais precisa, principalmente a quantificação dos níveis de vibração emitidos pelas fontes vibração.
Além dos sismos naturais (terremotos), destacam-se as vibrações induzidas causadas por atividades de construção civil, empreendimentos lineares e mineração:
Construção Civil
Os locais onde são realizadas obras de urbanização estão frequentemente associados a várias atividades de construção civil constituídas por vários tipos de fontes emissoras de vibração. Embora as fontes de emissão constituintes existam por um período pré-definido e sejam limitadas a uma determinada fase durante a obra, certas atividades têm o potencial de emitir níveis significativos de vibração e, portanto, quando próximas de onde ocorrem, afetam a estrutura do ambiente espeleológico.
Dentre as atividades de emissão de vibração relacionadas à construção civil, duas atividades merecem atenção especial: atividades por estacas de impacto, que são invasivas e têm potencial para causar danos às estruturas adjacentes; atividades por compactação dinâmica, com um peso de dezenas de toneladas é impactado repetidamente sob uma queda de dezenas de metros para promover a consolidação do solo. Devido à alta energia potencial envolvida, a operação dessas duas atividades pode causar danos às estruturas de cavidades no entorno.
Empreendimentos Lineares
Cenários sísmicos envolvendo operações de rodovias, ferrovias e linhas de transmissão de energia elétrica. Por exemplo, acessos próximos a regiões de cavernas são frequentemente de caráter muito complexo e requerem uma análise de possíveis distúrbios levando em consideração os efeitos combinados de vários fatores, incluindo o tipo de vibração gerada pela fonte de emissão, o tamanho da propagação da onda sísmica média e características geomecânicas e fragilidade estrutural das cavernas envolvidas.
Neste contexto, são propostas orientações técnicas mínimas e orientações para a elaboração de estudos ambientais relacionados com o controle das emissões sísmicas provenientes da exploração de acessos ferroviários e rodoviários inseridos no patrimônio espeleológico.
Mineração
O processo produtivo associado à operação de um projeto de mineração geralmente consiste em várias atividades que emitem vibrações. Por exemplo, o desmonte de rocha com explosivos, atividades relacionadas ao carregamento e descarregamento de materiais (produtos, estéril, rejeitos, ROM, etc.), operações em minério, usinas de beneficiamento, equipamentos mecânicos, atividades relacionadas ao uso de tratores para nivelamento de pilhas de estéril ou rejeitos e tráfego de veículos de carga em vias internas de acesso.
Dentre as atividades de mineração, destaca-se a de desmonte de rochas com o uso de explosivos. O monitoramento sismográfico deve ser previsto ainda na fase de projeto conceitual de um empreendimento minerário, mesmo que as informações nesta fase não sejam totalmente consistentes.
Dessa forma, durante as fases associadas às operações de desmonte de rocha, o processo de controle deve ser verificado em conformidade, o que pode incluir quaisquer ajustes no processo (planos de fogo, políticas internas de segurança do empreendimento) conforme determinado pela avaliação dos resultados sismográficos coletados.
Segundo o estudo proposto pelo CECAV / ICMBIO, 2016- Sismografia Aplicada ao Patrimônio Espeológico, o processo de controle de vibração nas operações de desmonte de rochas com explosivos ainda na fase de projeto conceitual segue o seguinte fluxograma:
Fluxograma de controle das emissões sísmicas decorrente de atividade de desmonte de rocha com uso de explosivos – fase de projeto conceitual (CECAV / ICMBIO, 2016)
- Identificação do Cenário de Interesse
- Delimitação das áreas de concessão de lavra;
- Identificação das unidades do patrimônio espeleológico envolvidas;
- Mapeamento do cenário de interesse contendo (i) a localização das cavernas, e a delimitação oficial das áreas de cava.
- Caracterização Estrutural das Cavernas de Interesse
- Diagnóstico das fragilidades estruturais de cada caverna;
- Definição do critério de segurança de cada caverna.
- Caracterização da Fonte Emissora
- Caracterização Preliminar da Vibração Emitida
- Limite Operacional Preliminar
- Definição dos Elementos de Controle
- Pontos diversos de monitoramento;
- Um ponto de monitoramento representativo a mais de uma caverna;
- Mais de um ponto de monitoramento para uma única caverna.
A ação dinâmica sobre a estrutura da caverna depende das características das vibrações emitidas por fatores externos, da amplitude e frequência, do tempo de exposição e da periodicidade em que a atividade ocorre. O critério de segurança deve englobar as diferentes sensibilidades das cavernas às diferentes vibrações causadas pelas diferentes atividades ao seu redor.
Através destes estudos sismográficos é possível definir o critério de segurança de uma determinada cavidade, que é a máxima vibração que a mesma pode estar exposta sem que haja danos irreversíveis à sua estrutura física.
Fonte: CECAV e ICMBIO.
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