15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental 1

15º Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental

INVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO DO CLUSTER NAVAL DO

PORTO DE SUAPE/PE

Débora Feijó Victor 1; Filipe Carnib Freire 2; Ana Nery Cadete 3; Roberto Quental Coutinho 4

Resumo – O presente trabalho tem como objetivo estudar a variabilidade do subsolo de uma área específica do Complexo Industrial do Porto de Suape – PE, constituído de solo residual aflorante até aluviões muito moles de mangue. Para tanto, deve-se identificar as principais camadas de solos, a variabilidade dos perfis e dos parâmetros de caracterização das argilas muito moles a moles encontradas na área. Dessa forma, este artigo apresenta uma breve descrição da metodologia e resultados dos ensaios realizados: caracterização física em laboratório, sondagens à percussão e rotativa, vane test e retirada de amostras indeformadas em campo. Logo, uma observação importante se deu a respeito dos limites de plasticidade e de liquidez encontrados nas ilhas de investigações, já que sofreram uma variação de 26 a 198% e 87 a 374%, respectivamente. Já a umidade, sofreu variação foi de 82 a 333%. Com relação à resistência não drenada, as camadas menos resistentes apresentaram resultados de 1,4 q 10,6 kPa, enquanto as maiores oscilaram de 17,6 a 45,2 kPa.

Abstract – This article aims to study the variability of the underground of a specific area of the Industrial Complex of Suape - PE, consisting of outcropping residual soil until very soft alluvial swamp. This is done to identify the main layers of soil, the variability of profiles and characterization parameters of very soft clay to soft found in the area. Thus, this file provides a brief description of the methodology and results of the tests: physical characterization in the laboratory, sounding percussion and rotary, vane test and removal of soil samples in the field. Therefore, an important observation was made about the limits of plasticity and liquidity found in research islands, since suffered a variation 26-198% and 87-374%, respectively. Already moisture, suffered variation was 82-333%. Regarding the undrained resistance , the less resistant layers presented results of 1.4 g 10.6 kPa, while larger ranged from 17.6 to 45.2 kPa.

Palavras-Chave – Investigações geotécnicas; solo mole; variabilidade do subsolo.

1 Eng. Civil, MSc, Universidade Federal de Pernambuco: Recife/PE, (81) 9917-2360, deboravictor@gmail.com

2 Eng. Civil, Universidade Federal de Pernambuco: Recife - PE, (81) 8796-2618, filipecarnibfreire@gmail.com

3 Eng. Civil, Universidade Federal de Pernambuco: Recife - PE, (81) 9683-5336, aninhacadete@yahoo.com.br 4 Prof. D.Sc, Universidade Federal de Pernambuco: Recife - PE, (81) 9132-2702, rqc@ufpe.br

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1. INTRODUÇÃO

O Complexo Industrial do Porto de Suape – CIPS, planeja a construção de um polo da indústria naval, onde concentra em uma mesma área, os empreendimentos industriais, denominando – Cluster Naval de Suape. Tal área, apresenta um subsolo que varia desde solo residual aflorante a aluviões muito moles de mangue. A presença de camada superficial de turfa e argila orgânica muito mole, de baixíssima resistência e altíssima compressibilidade, exige tratamento de fundação para garantir as condições de estabilidade dos taludes de dragagem e dos aterros, assim como de qualquer empreendimento que seja implantado na área.

Assim, este trabalho tem como objetivo conhecer o subsolo dessa área através de um levantamento geotécnico, com investigações de campo e laboratório.

2. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA ESTUDADA

2.1. A variabilidade do subsolo

O conhecimento do subsolo e sua variabilidade são de fundamental importância para a implantação de um projeto. O nível de detalhamento para obtenção e classificação dos parâmetros dessa variabilidade depende diretamente do programa de investigação que deve levar em consideração a finalidade e o tipo da obra, bem como a natureza do subsolo. Assim, a construção de obras do porte de estaleiros navais, canais de navegação e grandes aterros sobre solos moles requerem maiores cuidados e detalhamentos na elaboração do plano de investigações. Solos que apresentam características peculiares de comportamento, como colapso, alta compressibilidade, elevada sensibilidade etc., exigem cuidados e técnicas diferentes daquelas utilizadas em solos de comportamento típico.

Desde 1999, o subsolo do CIPS tem despertado interesse da comunidade geotécnica por se tratar de uma área com presença de solo mole, com grandes investimentos realizados na região. A abertura de novos canais de navegação e aterro das áreas para a implantação de futuros empreendimentos no CIPS resultou na necessidade da realização de um vasto levantamento geotécnico. Na Figura 1 tem-se o layout do CIPS e a carta geotécnica da área, onde pode-se notar a grande presença de solo mole.

Figura 1. Layout do CIPS com localização do Cluster Naval e carta geotécnica no entorno do CIPS (Pfaltzgraff, 1998).

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2.2. Caracterização geológica No município de Ipojuca tem-se quatro unidades geológicas: o Complexo Gnáissico-

Migmatítico, os Granitóides, o Grupo Pernambuco e as Coberturas Quaternárias (Lima Filho, 1996), sendo que os solos argilosos muito moles a moles encontrados nessa região pertencem às Coberturas Quaternárias.

Segundo Oliveira (2011) apud Pfaltzgraff (1998), as argilas moles estão presentes principalmente nos Sedimentos Flúvio-Lagunares e nos Depósitos de Mangue. Estes depósitos situam-se próximos ao mar, sendo constituídos predominantemente por argilas orgânicas, siltes, areias finas e restos orgânicos, formando áreas baixas que sofreram influência direta do mar e dos rios. Como o Porto de Suape está situado na foz de quatro rios (a saber, Massangana, Ipojuca, Tatuoca e Merepe), as camadas de argila mole presentes em grande parte das áreas baixas e planas do município são de origem flúvio-marinha e tem espessuras de até 33 metros e NSPT da ordem de 1/70.

2.3. Caracterização geotécnica

2.3.1. Investigação de campo

Para o detalhamento das condições geotécnicas da área de estudo e fornecer os critérios

e parâmetros necessários para os projetos de fundação, optou-se por realizar investigações de campo e laboratório, com a realização de 216 sondagens SPT, oito vane test e a coleta de 24 amostras indeformadas. Na Figura 2 tem-se a locação dos métodos de investigação realizados.

Figura 2. Locação das investigações geotécnicas realizadas: sondagens SPT, vane test e retirada de

amostras tipo Shelby.

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2.3.2. Ilhas de investigação

Para detalhamento das instalações, a área foi dividida em seis ilhas de investigação, sendo as ilhas 01, 02 e 03 localizadas dentro da área destinada a um aterro piloto e as demais, ilhas 04, 05 e 06, distribuídas nas áreas restantes do Cluster Naval. A localização das ilhas foi feita com base em sondagens à percussão realizadas em toda a área com a finalidade de dividir a área de estudo.

Na Figura 3 tem-se a identificação das ilhas e a localização da malha de sondagem realizada indicando os ensaios realizados em cada ilha para distribuição espacial das isoespessuras das camadas de aluvião mole. Como se pode ver na tabela da Figura 3, nas ilhas de investigação, foram executadas sondagem à percussão com determinação da umidade a cada metro, um furo para retirada de amostras indeformadas para realização de campanha de ensaios de laboratório e uma vertical para o vane test.

Figura 3. Identificação das ilhas de investigação e tabela indicando os ensaios realizados em cada ilha.

2.3.2.1. Sondagens à percussão e mistas

As sondagens à percussão para simples reconhecimento e divisão da área de estudo foram projetadas com o objetivo de serem executadas nas áreas a serem aterradas adjacentes aos taludes de dragagem do canal 2. Para isso, foram dispostas em uma malha de aproximadamente 200x200 m, com diâmetro de ɸ 21/2”, com realização de determinações do NSPT a cada metro até o impenetrável à percussão e da umidade natural das amostras retiradas do bico do amostrador. Na Figura 4 pode-se observar a execução das sondagens em diferentes terrenos.

Após essas sondagens iniciais, foi escolhido o local do aterro piloto e então programadas mais sondagens dentro dessa área, em pontos escolhidos com base na isoespessura do material mole para refinamento do estudo, e também fora em caráter confirmatório.

Para a realização do projeto de dragagem do Canal 2 foram realizadas mais dez sondagens à percussão no eixo do canal e dez mistas na bacia de evolução. Com a execução das sondagens mistas, foi verificada a presença de rocha em cotas elevadas, sendo necessários ensaios geofísicos para complementar a investigação, mas que não serão abordados neste artigo.

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Figura 4. Equipe em campo durante a realização dos ensaios em diferentes terrenos.

2.3.2.2. Retirada de amostras indeformadas

Em cada uma das seis ilhas de investigação foram realizados seis furos de diâmetro ɸ 6” com revestimento para extração de amostras indeformadas do tipo Shelby na camada de argila mole. Assim, foram extraídas 24 amostras indeformadas, 12 na área do aterro piloto que foram enviadas ao Laboratório de Reologia dos Solos da COPPE/UFRJ e as 12 da área restante enviadas ao Laboratório de Solos e Instrumentação da UFPE. Os procedimentos de retirada e transporte das amostras, seguiram rigorosamente as exigências da norma brasileira ABNT-NBR 9820/1997 “Coleta de amostras indeformadas de solos de baixa consistência em furos de sondagem – Procedimento” sobre as diretrizes e orientações do consultor Prof. Ian Schumann.

A Figura 5 mostra como foi realizado o transporte e armazenamento das amostras, de modo a minimizar o amolgamento e vibrações até a chegada ao laboratório.

Figura 5. Transporte e armazenamento das amostras indeformadas retiradas em campo.

2.3.1.3 Vane test

Em cada ilha de investigação foi executado um furo para execução do ensaio e determinação de resistência não drenada de pico e residual a cada dois metros da camada mole. Além desses, foram feitos mais dois furos na nova área destinada ao aterro piloto, que totalizou oito furos de ɸ 4” com revestimento, já que nas ilhas foram três dentro da área do aterro e três fora. Dos três furos realizados na área do aterro, um foi executado na área destinada a fundação

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tratada com geodrenos e dois para a fundação melhorada com coluna de areia encamisadas com geotêxtil.

3. COMPORTAMENTO GEOTÉCNICO DOS SOLOS ESTUDADOS

3.1.1 Ensaios de caracterização

Pode-se observar nos perfis das ilhas 01, 02 e 03 (Figura 6) que a camada de solo mole atinge aproximadamente 20 m de espessura com alternância de turfa e argila, em sua maioria siltosa. A turfa foi encontrada nos perfis SP 263 e 267 até três metros de profundidade, enquanto no perfil SP 270 está presente até os seis metros, a partir do qual a argila siltosa passa a ser o material em maior quantidade, com NSPT igual a zero. Esses perfis apresentaram características semelhantes, embora o SP 267 tenha apresentado uma faixa de 3,5 a 9,5 m de uma lente de conchas.

Figura 6. Perfis de sondagem das ilhas 1, 2 e 3.

Tomando como padrão o perfil SP 267 e correlacionando com os parâmetros de caracterização e índices físicos ao longo da profundidade das ilhas 1, 2 e 3, pode-se redefinir as camadas da seguinte forma:

Camada A – camada superficial de argila orgânica, ou mais adequadamente turfa, com limites de liquidez (LL) entre 206 a 283% e índice de plasticidade (IP) entre 70 a 80%, valores estes, próximos aos encontrados por Coutinho et al. (1998) para os solos orgânicos de Recife. Esta camada apresentou umidades altíssimas, provavelmente devido a presença de turfa e nível

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de água elevado e o teor de matéria orgânica ficou acima dos 30%, novamente confirmando o material como turfa.

Camada B – camada de argila orgânica com LL entre 151 e 193% e IP entre 103 e 137%, além de índices de vazios iniciais (e0) entre 3,2 e 4,2. A caracterização em argila orgânica foi devido à faixa de 8 a 32% de matéria orgânica encontrada, além da umidade elevada.

Camada C – camada de argila orgânica, provavelmente siltosa, na qual praticamente todos os parâmetros apresentados se enquadram nos encontrados em depósitos orgânicos brasileiros.

Camada D – camada de argila mole, onde nota-se uma similaridade com a camada B, com índices de vazios e pesos específicos próximos, porém, com frandes diferenças no teor de matéria orgânica.

Figura 7. Perfis de sondagem das ilhas 4, 5 e 6.

Na ilha de investigação 4 (Figura 7), a camada de solo mole é de 15 m de espessura de turfa e argila e na profundidade 10 m tem presença de uma lente de conchas. Nesta ilha, só foi possível observar duas camadas de variabilidade solos:

Camada A – composta por argila orgânica com LL entre 318 e 374% e índice de vazios entre 150 e 176%, resultados um pouco acima daqueles encontrados por Perrin (1974) em turfas e um pouco abaixo dos valores para argilas moles obtidos por Coutinho et al. (1998). A umidade dessa camada está entre 236 e 248% e o teor de matéria orgânica acima de 30%, indicando presença de turfa.

Camada B – As características desta camada se enquadram na faixa de argilas moles do Recife, porém não foi possível uma precisão maior por só haver um resultado.

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Os resultados dos ensaios realizados na ilha 5 mostram camadas superficiais de argila orgânica até três metros de profundidade e após solo mole até 20 m em geral de argila siltosa, com NSPT igual a zero. As camadas podem ser assim divididas: a primeira com características dentro da faixa de argilas moles de Recife (Coutinho, 1998), a segunda apresenta ainda as características de argila mole, com uma resistência maior, porém menor que a terceira, com um SuVTind superior a 30 kPa a partir dos 14 m.

Na ilha de investigação 6 a camada de solo mole atinge 11 m de profundidade, a classificação varia entre turfa, argila, na maioria siltosa, e um material mais arenoso a partir dos 11 m. Não teve uma variabilidade muito grande que pudesse distinguir as camadas, o perfil se apresentou dentro da faixa de parâmetros das argilas moles de Recife encontradas por Coutinho et al. (1998).

Pela análise da Figura 8 pode-se observar que os resultados das argilas moles do Cluster Naval de Suape estão em torno da linha A, com limites de liquidez entre 87 e 374% e índice de plasticidade entre 48 e 176%. Alguns resultados apresentaram-se abaixo da linha A, como as camadas A das ilhas 4 e 5, que apresentaram características orgânicas com resultados próximos do limite estabelecido por Perrin (1974) para turfas. Já a camada B da ilha 4 apresentou um resultado no limite estabelecido por Perrin (1974) para faixa de turfas e silte e argilas orgânicas, o que evidencia que a camada em questão apresenta tanto turfas quanto silte. A camada D dessas ilhas apresentou características similares às argilas inorgânicas encontradas por Nagaray e Jayadeva (1983).

Figura 8. Carta de plasticidade – resultados dos solos moles do Cluster Naval de Suape (Adaptado de

Coutinho e Bello, 2005).

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3.1.1 Vane test

Os valores de resistência não drenada com o solo na condição indeformada (SuVTind) e amolgada (SuVTamolg) mais baixos encontrados variam entre 1,4 a 10,6 kPa e 0,4 a 1,4 kPa, respectivamente, enquanto os valores mais altos ficaram na faixa de 17,6 a 45,2 kPa e 2,5 a 8,7 kPa, respectivamente. A exceção foi o ensaio realizado na vertical VN-6, na profundidade 10m, que foram obtidos os valores de 123,7 e 36,7 kPa para SuVTind e SuVTamolg, respectivamente. Já os valores de sensitividade encontrados apresentaram dispersão variando de 3,4 a 53,7. Alguns resultados podem ser observados nas verticais conforme Figura 9.

Figura 9 - Gráficos das verticais VN2, VN3 e VN4 dos ensaios de palheta.

No geral, os resultados dos ensaios indicam que a resistência não drenada da argila aumenta com a profundidade em todas as verticais.

4. CONCLUSÕES

Este trabalho apresentou uma grande contribuição para o conhecimento das propriedades

geotécnicas do depósito de argilas moles do Cluster Naval de Suape, além de descrever a variabilidade do subsolo.

Os perfis estudados apresentaram uma camada extensa de solo muito mole, alguns com a existência de turfa e fragmentos de conchas, outros com argila orgânica.

Analisando os parâmetros de caracterização, índices físicos e resistência apresentados ao longo da profundidade, pode-se notar uma variabilidade ao longo do perfil em relação à sondagem.

Com a distribuição espacial de aluvião mole, ficou evidente a grande espessura de argilas moles ao sudoeste do terreno estudado, com camadas atingindo até 40 m de profundidade e outros locais onde as camadas desse material são pequenas ou inexistem.

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AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao Consórcio Projetec/Planave/Eicomnor e a Administração de SUAPE pela disponibilidade dos dados necessários para o desenvolvimento deste trabalho.

REFERÊNCIAS

CONSÓRCIO PROJETEC/PLANAVE/EICOMNOR (2013). “Relatório de análise das investigações geotécnicas executadas na área do Cluster Naval – Vol. 01 e 02”, Relatório Técnico – RL-SUA-GEEO-PPE-003-2013.

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COUTINHO, R.Q. e BELLO, M.I.M.C.V. (2005). “Aterros sobre solos moles” in Geotecnia do Nordeste. Capítulo 3: Livro ABMS – Núcleo Nordeste 1-26p.

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OLIVEIRA, J.T.R. (2011). “Caracterização geotécnica da argila mole do Porto de Suape-PE” in Revista Fundações e Obras Geotécnicas, Vol. 12, p. 66-71.

PFALTZGRAFF, P.A.S. (1998). “Carta geotécnica e de suscetibilidade a processos geológicos do município de Ipojuca/Pernambuco”. Recife: CPRM/FIDEM. 18p.

VICTOR, D.F. (2013). “Investigação geotécnica para avaliação da variabilidade do subsolo da área do Cluster Naval do Porto de Suape/PE”. Dissertação de Mestrado, Programa de pós-graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Pernambuco, 158p.