O inchaço ou inchaço (expansão da matriz rochosa) é devido ao aumento de volume devido à absorção de água. Este fenômeno também induz tensões e mudanças no material podem levar ao escoamento dependente do tempo.
Em geral está associada à presença de solos argilosos ou rochosos; também pode ocorrer em rochas com anidrita ou mistura de anidrita-argila, o que é menos comum, mas pode causar grandes problemas.
O inchaço é uma combinação de uma reação físico-química que envolve água e diminuição do esforço (alívio do estresse). A reação da água é a principal contribuinte para esse mecanismo, ou seja, o aumento do volume ao longo do tempo, porém, só pode ser realizada simultaneamente ou seguida de queda do estado de estresse (alívio do estresse). Os principais mecanismos físico-químicos envolvidos na água são:
• - Com minerais argilosos:.
A água é absorvida na superfície externa dos argilominerais e é transportada para as superfícies internas da argila que possuem camadas expansíveis. A pressão devido à “expansão” (pressão de expansão) depende da distância interpartícula das partículas de argila e da distância intrapartícula entre as camadas expansíveis. Assim, aquelas rochas com camadas de partículas expansíveis incham mais do que aquelas com partículas que absorvem água apenas externamente, o que se traduz em maior pressão devido a este efeito.
• - Com anidrita-gesso:.
O processo de hidratação do mineral anidrita (CaSO4 + 2H2O CaSO4 * 2H2O) produz gesso, esse processo envolve um aumento de volume de até 60%. Em geral esta transformação é realizada devido à dissolução aquosa da anidrita seguida de um processo de precipitação (devido à saturação da solução), o % de aumento de volume dependerá da variação percentual de água contida no mineral inicial e final, sujeito à disponibilidade de água e à quantidade de anidrita que é convertida em gesso. Em geral, anidritas maciças com poucas fissuras incham (incham) menos do que aquelas finamente divididas (fissuradas), ou seja, com maior área superficial específica.
A coexistência de ambos os casos na rocha também é possível, por exemplo a presença de grãos de anidrita em folhelhos ou xistos.
• - Com pirita-marcassita: essencialmente em rochas sedimentares com presença desses minerais, onde a oxidação dos sulfetos produz sulfatos, estes podem reagir com minerais como calcitas, precipitando gesso, e a oxidação da pirita não necessita de água.
Todos estes processos físico-químicos só ocorrem com diminuição do estresse (alívio do estresse) já que:
- Causa pressão negativa nos poros que permite o fluxo de água. Caso ocorra essa circulação de água, o volume de água drenada aumenta e o volume do material também.
- Pode causar fissuras (permeabilidade secundária) que facilitam o fluxo da água e levam ao aumento de volume através de um dos mecanismos mencionados acima.
Outros efeitos que podem causar inchaço indiretamente são:
- Fissuras por cisalhamento e tensão, o que aumenta a área exposta ao inchaço.
- Intemperismo e alteração de minerais, por exemplo nos aluminossilicatos, que inicialmente não provocam inchaço mas a sua alteração produz argilominerais susceptíveis a este mecanismo.
- Intumescimento de lajes e preenchimento de juntas ou pequenas falhas.
O inchaço é expresso por um aumento de volume e em materiais isotrópicos ou anisotrópicos as deformações ocorrem em todas as direções que não estão restritas ao movimento. Se houver alguma limitação, isso provocará um aumento do estresse nesse sentido; se não houver possibilidade de expansão, a tensão será a máxima possível.
As escavações levam a uma redução das tensões radiais (se as tensões forem observadas em coordenadas polares) e a uma variação das tensões tangenciais próximas à periferia do túnel. Assim, quando o estado de estresse muda, alguns de seus componentes serão reduzidos, permitindo as condições necessárias para o inchaço. Um bom indicador da condição de estresse relevante para o inchaço é o primeiro invariante de estresse. Para reduzir a possibilidade de inchaço, considere manter o Invariante próximo da condição inicial antes da escavação.