1INVESTIGAESGEOTCNICAS

Prof. Bruno Lima

2Objetivos de um Programa deInvestigaes Geotcnicas

Determinao da extenso, profundidade eespessura de cada horizonte de solo com adescrio do tipo de material;

Profundidade da superfcie da rocha eclassificao da mesma;

Informaes sobre a ocorrncia da gua nosolo, com medio de nveis e presses;

Realizao de ensaios de resistncia,compressibilidade e permeabilidade in situ;

Obteno de amostras deformadas eindeformadas para a realizao de ensaios delaboratrio;

3Porqu?

Determinao Jazida

Sob carregamento externo:

1) quanto resiste ?2) quanto ir se deformar ?3) quanto demorar a estabilizao ?

4Amostragem Amostras no representativas:So aquelas que no processo de extrao h perda ou troca de

constituintes minerais, alm de modificaes da estrutura dosolo. No servem para ensaios de laboratrio, mas apenaspara identificao expedita. Incluem-se entre elas asamostras lavadas, colhidas durante o processo de perfuraopor circulao de gua nas sondagens percusso (SPT).

Amostras representativas ou amolgadasSo aquelas em que no processo de extrao so preservados

os constituintes minerais, porm perdem sua estrutura devido extrao. Estas amostras se prestam para os ensaios ondeno importante a preservao da estrutura do solo como,por exemplo, os ensaios de caracterizao.

Amostras indeformadasSo amostras que alm de representativas preservam ao

mximo a estrutura do solo. So mantidos o peso especficoaparente e a umidade natural do solo. So extradas comamostradores e cuidados especiais no seu manuseio etransporte. Em geral, o custo do processo de obteno caroe s justificado quando h necessidade de realizao deensaios mecnicos de resistncia.

5Amostragem Indeformada Para obteno de amostras indeformadas preciso utilizar amostradores tipo Shelby comparedes finas, que so levados ao laboratrioenvolvidos em parafina para preservao daumidade.

6Classificao dos Mtodos Indiretos

So tambm chamados de mtodos geofsicos, sendo queos ndices obtidos na prospeco mantm correlao coma natureza geolgica dos diversos horizontes, podendo-seestimar profundidades e espessuras.

Esses mtodos no admitem amostragem.

Semidiretos Processos que fornecem informaes sobre as

caractersticas do terreno, sem possibilitarem, porm acoleta de amostras ou informaes sobre a natureza dosolo.

Diretos Consistem em um conjunto de operaes destinadas a

observar diretamente o solo ou obter amostras ao longode uma perfurao.

7Mtodos Indiretos So aqueles onde a determinao das propriedades das

camadas do subsolo feita indiretamente pela medida(atravs de equipamentos eletrnicos) de caractersticasfsicas do material, sem necessidade de escavaes.

Resistividade Eltrica (Eletroresistividade) Propagao de corrente eltrica aplicada ao subsolo por

equipamentos apropriados. Mtodos Ssmicos

So usados para estudo geolgico (deteco de camadasa grandes profundidades). Utilizam a propagao dasondas, que variam de acordo com a rocha. Este mtodo usado para pesquisas de petrleo e estudos geotcnicosque exigem prospeco de camadas geolgicasprofundas.

Eletromagnticos Mede as variaes locais da componente vertical do

magnetismo terrestre. O objetivo detectar rochas/soloscom muitos minerais como Fe, Mg, Mn, Ca e Mg, porexemplo.

8Mtodos DiretosConsistem em um conjunto de operaes

destinadas a observar diretamente o solo ou obteramostras ao longo de uma perfurao.

Manuais: Poos Trincheiras Trados

Mecnicos: Sondagens Percusso com circulao de gua

(SPT Standard Penetration Test) Sondagens Rotativas Sondagens Mistas

9Mtodos Diretos - Manuais Poos:

So escavaes com sees circulares, feitasmanualmente, que permitem o exame de camadasdo subsolo ao longo de suas paredes, alm da coletade amostras deformadas ou indeformadas. Solimitados pela profundidade do nvel dgua.

Trincheiras e Valas: So escavaes rasas (at 3,00m de profundidade),

com forma retangular de grande extenso. Permite aobteno de amostras deformadas ou indeformadas.

Normas Recomendadas: NBR 7250 - Identificao e descrio de amostras de

solo. NBR 9604 - Abertura de poo e trincheira com

retirada de amostra.

Trado

10

Trado

11

12

Mtodos Diretos - Manuais Sondagem a Trado (trados manuais):

Perfurao a seco com amostragem representativa.Processo econmico. Determina o nvel dgua. Servecomo incio ou avano para outros tipos de sondagem.So limitados pela presena do nvel dgua ou pelapresena de camadas com pedregulhos, pedras ou areiasmuito compactas.

Vantagens: Processo mais simples, rpido e econmico para as

investigaes preliminares das condies geolgicassuperficiais;

Utilizao: Amostras amolgadas em pesquisa de jazidas.

Determinao do NA, mudana de camadas, avano daperfurao para ensaio de penetrao (SPT).

Locao Aleatria: So furos de reconhecimento geral da rea. Malha de sondagem: uma marcao que feita

previamente pela equipe topogrfica. Obs.: cada furo deve ter a sua cota determinada em

relao ao RN.

13

Mtodos Diretos MecnicosSondagens Percusso com Circulao de

gua (SPT)

O mtodo alterna a coleta de amostrasrepresentativas com o processo deavano por circulao de gua.

Esta sondagem e regulamentada pelasnormas: NBR 6484, NBR 7250 e NBR8036.

14

15

SPTProcesso de Perfurao

A perfurao iniciada com o trado at 1m ou surgimento doNA, instalando-se em seguida o tubo de revestimento, que temcomo finalidade proteger o furo do desmoronamento (pode-seutilizar tambm lama bentontica).A partir da passa-se a usar, alternadamente, o amostrador e otrpano. O amostrador realiza a coleta de amostras porcravao no solo, alm de fornecer um ndice de resistncia penetrao, quantificado em termos do nmero de golpes nasondagem percusso, denominado NSPT ou SPT. O trpano um instrumento cortante, com sada de gua nasextremidades, utilizado na fase de avano por circulao degua.O material escavado pela injeo de gua e removido pelacirculao da mesma, com auxlio de bomba.O furo deve ser totalmente revestido para previnirdesmoronamento. Os tubos de revestimento tm dimetros de2, 2, 3, 4, 6 e 8, sendo o mais comum utilizar o dimetro

16

SPT - AmostragemA amostragem no ensaio SPT consiste na cravao no solo de umamostrador cilndrico, oco, bipartido, pelo impacto em queda livre deum peso de 65kg de uma altura de queda de 75cm. A cravao feitaem 3 trechos (marcados na haste qual acoplada ao amostrador) de15cm, sendo anotados o nmero de golpes necessrios em cadatrecho.Depois de cravados os 45cm, o amostrador retirado, aberto, e omaterial em seu interior recolhido, constituindo uma amostrarepresentativa do solo.O NSPT a soma do nmero de golpes necessrios para o avano do2o e 3o trechos decravao (30cm). Ao NSPT correlacionam-seinmeras propriedades do solo.Com a realizao das medidas de torque aps o SPT, este passa a serdenominado SPT-T (Ensaio de Penetrao Padro com Medida deTorque). Uma de suas principais caractersticas a possibilidade dadeterminao esttica, com baixo custo adicional, de uma medida deresistncia (T), o que no ocorre no SPT, j que a medida deresistncia (NSPT) obtida por um processo dinmico.

17

SPT

18

Classificao base Nspt

19

Exemplo Classificao baseNspt

20

21

22

23

24

Exemplo Classificao baseNspt

25

Aplicaes - SPT O ensaio SPT tem sido usado para inmeras aplicaes, desde

amostragem para identificao dos diferentes horizontes, previso datenso admissvel de fundaes diretas em solos granulares, atcorrelaes com outras propriedades geotcnicas. As correlaes deorigem emprica so obtidas em geral em condies particulares eespecificas, com a expressa limitao de uso por parte dos autores,mas acabam extrapoladas na prtica, muitas vezes de forma noapropriada. Alm disto, resultados de ensaios SPT realizados em ummesmo local podem apresentar disperso significativa.

Classificao de perfil de subsolo. A classificao do material normalmente obtida combinando a descrio do testemunho desondagem com as medidas de resistncia penetrao;

Identificao tctil-visual das diferentes camadas a partir do materialrecolhido no amostrador-padro;

Caractersticas de compacidade ou consistncia; Estimativa da Densidade relativa, caractersticas de resistncia e

deformabilidade de solos granulares; Estimativa da capacidade de carga de fundaes superficiais e

profundas;

26

Limite da Sondagem SPT NBR6484 Impenetrvel percusso

Houver penetrao nula em uma seqnciade 5 impactos do martelo;

No processo de circulao de gua, foremobtidos avanos inferiores a 5cm em cadaperodo de 10 minutos, ao longo de 30minutos;

Em 3 m sucessivos se obtiver ndices S P T> 45/15

Em 4 m sucessivos se obtiver ndices S P Tentre 45/15 e 45/30

Em 5 m sucessivos se obtiver ndices S P Tentre 45/30 e 45/45

27

N Furos SPT & Locao NBR 8036 Um furo para cada 200 m2 at 1200 m2.

Entre 1200 e 2400 m2 faz-se mais um furopara cada 400 m2;

Em obras de pequenos portes temos: Dois furos para 200 m2 de rea

construda; Trs furos para reas entre 200 e 400 m2.

Locao dos furos (NBR 6484) Os furos devem ser locados

planialtimetricamente, e amarrados a umRN, visvel e indestrutvel.

28

PRS X CONTRAS SPT VANTAGENS

Utilizao em quase todas as partes do mundo; Procedimento do ensaio simples de seguir; Equipamento simples e portanto, verstil, barato e robusto; Obteno de amostra representativa (amolgada); Ensaio pode ser empregado em quase todos os tipos de solos e rochas

alteradas (brandas); Ensaio pode ser realizado em condies adversas de clima; Baixo custo e obteno de um valor numrico de ensaio que pode ser

relacionado com regras empricas de projetos; DESVANTAGENS

Ensaio fortemente dependente da experincia e cuidados do operador(sondador);

Resultados dependem do tipo de equipamento alm de outros fatores.Assim, a padronizao, mesmo no Brasil, mas sobretudo de pas parapas, no efetiva;

No Brasil, simplicidade do ensaio tem criado um srio problema confiabilidade dos ensaios como um todo: o surgimento de variasfirmas mal preparadas para realizar o ensaio, mas que os fazem acusto muito baixo. Na realidade o ensaio simples, mas requer umasignificativa dose de experincia por parte do sondador.

29

Mtodos Diretos MecnicosSondagem Rotativa

Utiliza-se a sondagem rotativa quando sealcana uma camada de rocha ou quando seatinge uma camada muito resistente eimpenetrvel ao SPT. Bastante aplicada noestudo das fundaes de barragem, tneis, etc.,quando h necessidade de se perfurar rochasduras (basalto, granito, etc...) a pequenas ougrandes profundidades.

Processo de perfurao: A sonda instalada sobre uma plataforma

devidamente ancorada no terreno, para se manterconstante a presso sobre a ferramenta de corte.

30

Sondagem RotativaProcesso de Perfurao

A sonda instalada sobre uma plataforma devidamente ancorada noterreno, para se manter constante a presso sobre a ferramenta decorte.

A seguir a composio (haste, barrilete, alargador e coroa) acoplada sonda, colocando-se em funcionamento a bomba, que injeta umfluido de refrigerao e circulao.

A sondagem consiste na realizao de manobras sucessivas demovimentos rotativos do barrilete amostrador e avano do revestimentona direo do furo.

O comprimento do barrilete (1,5 a 3m) limita a manobra, sendo omesmo alado do furo para a recuperao dos testemunhos de rocha,obedecendo a ordem de avano da perfurao.

As hastes so tubos ocos, sem costuras, que transmitem s peas decorte os movimentos rotativos, conduzindo no seu interior a guadestinada refrigerao das peas e transporte dos detritos daperfurao.

Os barriletes so tubos ocos, presos haste, destinados a receber otestemunho de sondagem, prendendo esses atravs de molas, e quepossuem em sua extremidade a coroa diamantada para corte.

As coroas cortam a rocha pelo atrito de diamantes, encravados ouimpregnados, ou de pastilhas de tungstnio (widia).

31

Mtodos Semidiretos

Ensaio de Palheta ou Vane-test verificam a resistncia ao cisalhamento do solo pela

verificao da resistncia do solo ao corte de umapalheta com movimento giratrio.

Ensaios de Penetrao esttica verifica a resistncia do solo em termos da sua

capacidade de carga. Ensaios pressiomtricos

verifica as relaes tenso-formao do solo. Ensaios de permeabilidade in situ

verificam no campo a permeabilidade do solo.

32

Ensaio dePalheta

Equipamento daCOPPE

(Nascimento, 1998)

Detalhe da sapata deproteo

33

Detalhe Palheta

34

Exemplo Resultados

Argila muito mole do Recreio, RJ

35

Ensaio de Penetrao Esttica CPTu - CONE

36

CPTu

37

Exemplo Solo SedimentarEstratificado

38

Exemplo BR101 em SantaCatarina

39

Interpretao - CPT

40

Interpretao - CPTu

41

PRS X CONTRAS VANTAGENS

Penetrao rpida (20mm/s); Perfil estratigrfico contnuo; Alta preciso e repetibilidade; Processamento automtico dos dados; Possibilidade de execuo com 1 operador; Muito utilizado em solos argilosos moles, onde o SPT

no fornece informaes precisas LIMITAES

Impossibilidade de coleta de amostras; Necessidade de operador treinado; Equipamento e suporte tcnico relativamente

complexo;

42

CPTu X SPT

43

Cone Ssmico

Geofones e/ouaceler-metrosincorporados ao fustede cone medidas da

velocidade depropagao de ondasde compresso (v p )e ondas decisalhamento (v s ).

44

Cone Pressimetro

Dcada de 80 materializou-se a idia de incorporar ummdulo pressiomtrico aofuste do cone.

1 prottipo foidesenvolvido na Inglaterra(Withers e outros, 1986),seguido de experincias noCanad (Campanella &Robertson, 1986), Itlia(Ghiona e outros, 1995) eHolanda (Zuidberg & Post,1995).

45

Cone Resistivo - Ambiental Incorporao de medidores de

condutividade eltrica (ouresistividade = condutividade)ao fuste do cone (Graff &Zuidberg, 1985; Robertson eoutros, 1995).

Resistividade eltrica medidapor um par de eletrodosmontados no fuste do cone.

Sabendo-se que aspropriedades eltricas do solopodem variar na presena defluidos contaminantes possvelpor meio de medidas deresistividade, mapearespacialmente a extenso dereas contaminada