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Prof. Patrício Pires [email protected] Caracterização táctil visual, Granulometria e determinação do Teor de umidade 28/05/2013

Caracterização táctil visual, Granulometria e determinação ... · Perfuração de poços de petróleo; ... Análise por Sedimentação Análise por Peneiramento 200 1000 Classificação

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Prof. Patrício Pires – [email protected]

Caracterização táctil visual,

Granulometria e determinação do

Teor de umidade

28/05/2013

Caracterização Táctil Visual

2

Amplamente utilizado; Engenharia civil;

Perfuração de poços de petróleo;

Geologia/Engenharia Geológica;

Agronomia;

Biologia;

Simples reconhecimento;

Toma-se com um valor para referência inicial;

Apresentação de perfis geológicos;

Investigações de campo;

Pode ser confirmado com ensaios de laboratório;

Muitas vezes a única informação;

Sondagens a trado 3

4

Deslizamento do Túnel Rebouças Engenharia civil e Geologia de engenharia

Identificação de interface de rocha alterada,

tipo de solos e permeabilidade.

5

Perfuração de poços de petróleo;

Perfuração de poços de petróleo; 6

Caracterização Táctil Visual 7

Normas:

Número Nome Obs.

NBR-6502 Rochas e solos Terminologia

NBR-13441 Rochas e solos Simbologia

NBR-2395 Peneiras de ensaio de peneiramento Vocabulário

NBR-5734 Peneiras de ensaio

NBR-6484 Solo – Sondagem de simples reconhecimento com SPT – Método de Ensaio

NBR-7250 Identificação e descrição de amostras de solos obtidas

em sondagens de simples reconhecimento dos solos

ASTM-2488 Standard Practice for Description and Identification of

Soils (Visual-Manual Procedure)

Caracterização Táctil Visual 8

Condições Gerais As amostras devem ser examinadas, procurando identificá-las no mínimo, através das seguintes características:

a. Granulometria;

b. Plasticidade;

c. Compacidade (solos grossos)*;

d. Consistência;

e. Rugosidade e forma;

f. Cor;

g. Origem.

*determinada pelo valor do número de golpes do ensaio SPT.

Caracterização Táctil Visual 9

Condições Gerais

OBS.: O comportamento plástico dos

solos, sendo de grande importância para

fins de engenharia civil, constitui um

critério fundamental na identificação e

caracterização de solos. Tendo

preponderância sobre a granulometria.

Caracterização Táctil Visual 10

Condições Específicas:

a. Granulometria;

Argila;

Silte;

Areia;

Pedregulho;

Calhau;

Matação;

Matacão > 200mm Calhau 60 < < 200mm Pedregulho 2 < < 60mm

Areia 0,06 < < 2mm Silte 0,002 < < 0,06mm Argila < 0,002mm

Tamanho de Grãos

T.M.P. de Campos (2007)

argila silte areia pedregulho

fina media grossa

pedra de mão matacão

Diâmetro dos Grãos (mm)

0,002 0,06 60 0,6 2

Solos Coesivos Solos Granulares

Solos de Granulação Fina Solos de Granulação Grossa

Análise por Sedimentação Análise por Peneiramento

200 1000

Classificação ABNT 6502

Bloco de

Rocha

0,2

Caracterização Táctil Visual 12

Condições Específicas:

a. Granulometria; Procura-se classificar o solo em duas divisões:

1. Grosso: ásperos ao tato

2. Fino: macios ao tato

Visualmente verifica a predominância do tamanho dos grãos. Visualmente podemos identificar até décimos de milímetros.

Para solos grossos: predominância de grãos maiores que 2 mm classificados como pedregulhos e menores que 2 mm classificados como areia. A experiência faz com que possamos diferencia entre

fracões finas, médias e grossa de areia e pedregulho.

Escalas granulométricas adotadas pela

A.S.T.M., A.A.S.H.T.O, M.I.T. e ABNT

Tamanhos de Partículas de Solos

T.M.P. de Campos (2007)

Areia Silte Argila grossa média fina grosso médio fino

Colóide

Espessura da folha de caulinita

Espessura da folha de ilita

Esp. da folha de montmorilonita

Diâmetro da molécula d´água

Limite do microscópio óptico

Comprimento de onda do Raio X

Gama de ultramicroscopia Limite do microscópio eletrônico

Peneiramento

Limite de visibilidade a olho nu

Sedimentação Centrifugação

Comportamento controlado por forças elétricas

Comportamento controlado por

forças de massa

Caracterização Táctil Visual 15

A separação dos solos finos de solos grossos se

faz na #200 (0,074mm) por lavagem do material.

Areias e siltes não apresentam coesão entre os

grãos;

Pode-se ainda inferir sobre se o solo é bem

graduado ou mal graduado

Bem graduado: grande variedade de tamanhos de

grãos;

Mal graduado: pode ser uniforme ou de granulometria

aberta;

Caracterização Táctil Visual

Bem Graduado

Solo Uniforme

Solo de granulação

aberta

Caracterização Táctil Visual 17 b) Angulosidade (Rugosidade) dos Grãos (areias,

pedregulhos e matacões)

Caracterização Táctil Visual 18

C. Forma (pedregulos, paralelepídos e matações)

Placa

Alongada

Placa alongada

Caracterização Táctil Visual 19

d) Umidade:

e) Reação ao HCl:

Seco Ausência de umidade seca ao toque

Úmido Úmido, mas a água não está visível

Saturado Água livre (normalmente abaixo do lençol freático)

Não Tem Não visível

Fraca Forma poucas bolhas

Forte Forte reação, formação de muitas bolhas

Caracterização Táctil Visual 20

f) Cimentação:

Principais tipos de cimento: ferro, sílica e calcário.

g) Consistência (finos):

Fraca Quebra-se (desintegra) facilmente com a pressão dos dedos

Moderada Quebra-se (desintegra) moderadamente com a pressão dos dedos

Forte Não desintegra com a pressão dos dedos

Muito mole Polegar penetra mais de 1 In. (25mm)

Mole Polegar penetra cerca de 1 In. (25mm)

Firme Polegar penetra cerca de 1 /4 In. (6mm)

Duro Polegar não penetra, mas marca o solo com

o mínimo

Rija Não marca o solo

Solo solto Solo friável

Solo firme Solo extremamente firme (rijo)

Mesmo solo: rijo e fluido

Caracterização Táctil Visual

g) Consistência (geral):

Caracterização Táctil Visual

h) Cor;

• Tabela de cores ou Tabela de Musell

• A cor deve ser descrita para a condição úmida. Se na condição

seca essa deve ser reportada.

Caracterização Táctil Visual

h) Cor;

Tabela de cores ou

Tabela de Musell

24

Cor

Caracterização Táctil Visual

Caracterização Táctil Visual

i) Odor;

• Orgânica ou incomum;

j) Turfa;

26

Preparação da amostra

1. Eliminar grãos maiores que 3 in (75mm);

2. Mensurar a quantidade da fração maior que 3 in;

3. Na fração menor que 75mm estimar a fração de

pedregulho, areia e finos;

4. Se a fração menor que 75mm for menos de 5% do

total indicar o termo, traços de finos;

Caracterização Táctil Visual

27

Identificação

1. Um solo é classificado como sendo fino ou grosso

se tiver mais de 50% desta mesma fração

Identificação de solos finos;

1. Separar se possível a fração maior 0,42mm (#40);

2. Efetuar os teste de Resistência seca, dilatância e

tenciadade;

Caracterização Táctil Visual

Granulometria - textura

Solos Grossos ou Granulares (mais de 50% é

areia e/ou pedregulho):

Areias e pedregulhos;

Oriundos de intemperismos físico;

Governadas pelas forças de massa;

Mineral predominante é o quartzo

Pode ocorrer areias micáceas (raras), em formas de

placa;

Pode ter ocorrido intemperismo químico e o quartzo

existente é oriundo residual deste intemperismo.

Granulometria - textura 29

INFLUÊNCIA DO TEOR DE MICA NA RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO

RESIDUAL EM TALUDES DE SOLOS SAPROLÍTICOS DE GNAISSE

Os vários escorregamentos em encostas naturais de solos saprolíticos com presença de material

micáceo no Brasil denotam a importância do estudo da influência do teor de mica na resistência

residual. Vale mencionar que, entre os solos formados em ambiente tropical, aqueles que contêm

apreciável teor de mica são os que apresentam menores resistências.

Sandroni (1981) correlaciona as proporções de feldspato e mica com a

resistência ao cisalhamento, válida para solos residuais de ganisse do Rio de Janeiro. O

autor observou que quanto maior o teor de mica menor a resistência ao cisalhamento

de pico.

Granulometria - textura

Solos Finos ( mais de 50% de silte e/ou

argila):

Siltes, Argilas e coloides;

Coloides são partículas inferior a 1mm;

Siltes são finos não plásticos;

Argilas são finos plásticos, apresentam coesão;

Formados pelo intemperismo químico;

Classificação de campo -

NBR7250 31

Caracterização Táctil Visual 32

1. Dilatância; 1. Moldar uma esfera com diâmetro de 25mm do solo úmido;

2. Faça vibrar a esfera na mão e observe o comportamento do

material com respeito ao aparecimento de água na superfície;

3. A rapidez do aparecimento de água e seu desaparecimento

por esmagamento é uma característica do tipo de finos do

solo;

Nenhuma Sem mudança visível do solo

Lenta A água aparece lentamente durante a vibração e não desaparece

ou desaparece lentamente quando apertada

Rápida A água aparece rapidamente durante a vibração e desaparece

rapidamente quando apertada

Caracterização Táctil Visual 33

2. Resistência Seca RS; 1. Moldar 3 pastilhas (caroços) com diâmetro de 25mm na

consistência de um manteiga;

2. Adicionar água se necessário para a modelagem;

3. Seca ao sol, ao ar ou em estufa em temperatura inferior a

60°C;

4. Essa resistência é uma medida da fração argílica do solo

(coloides)

5. A RS aumenta com o aumento da plasticidade;

6. Elevadas resistências secas são consideradas argilas tipo

CH;

7. Silte típico RS baixa;

8. Areias finas e siltes podem ter a mesma RS, mas são

diferenciadas pelo tato (areia áspera e silte macio);

Caracterização Táctil Visual 34

2. Resistencia Seca RS;

Nenhuma Desfragmenta-se com o manuseio

Baixa Desfragmenta-se com alguma pressão do dedos

Média Desfragmenta-se com pressão considerável dos dedos

Alta Não desfragmenta-se com a pressão do dedos. Quebra-se entre o

polegar e uma superfície dura

Muito Alta Não se quebra entre o polegar e superfície dura

Caracterização Táctil Visual 35

3. Tenacidade;

1. Moldar 3 pastilhas (caroços) com diâmetro de 25mm na

consistência de um manteiga;

2. Adicionar água se necessário para a modelagem;

3. Molda-se um rolo de 3 mm até o limite de plasticidade;

4. Após a fragmentação junta-se os pedaços e faz-se o

amassamento até inferir a resistência do material;

5. Quanto mais resistente for o cilindro (material), mais potente

será a fração argílica;

6. Reduzida resistência indica argila orgânica ou de baixa

plasticidade ou argilas cauliníticas;

Caracterização Táctil Visual 36

3. Tenacidade;

Baixa Pouca pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade

Média Média pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade

Alta considerável pressão para forma o rolinho do limite de plasticidade

Caracterização Granulométrica 37

Peneiramento

Grosso;

Sedimentação;

Peneiramento fino;

Coleta e preparação de amostras 38

Com secagem prévia; Por quarteamento ou com repartidor de amostras

reduzir até a quantidade requerida para o ensaio; Granulometria:

Caracterização Granulométrica –

NBR 7181 39

Peneiramento Grosso;

Caracterização Granulométrica 40

Sedimentação;

Caracterização Granulométrica 41

Peneiramento fino;

Areias

• na Geotecnia a areia se refere a materiais granulares com reduzida percentagem de finos que não interferem significativamente no seu comportamento

areias

• solos em que a fração areia é superior a 50% (classificação geotécnica)

• areias com teor de finos com 20%, 30% ou 40% têm o seu comportamento influenciado pela fração argila e o seu modelo de comportamento é mais semelhante ao das argilas

areias

• areia - teor de finos

reduzido (menor que

12%), cujo

comportamento é função

do contato entre os grãos

(mineral-mineral),

geralmente quartzo, de

diâmetro superior a 0,06

mm

Rio Doce, Colatina-ES. 45

Gazeta on line

Geotecnia na Arquitetura

46

extração de areia para construção civil

proximidades do Rio Guandú

Geotecnia na Arquitetura

47

extração de areia para construção civil

proximidades do Rio Guandú

48

argila rija

49

argila lamelar

50

argila mole

Norwegian quick clay

natural amolgada

Muir Wood (1990)

51

depósitos de argila mole

Barra da Tijuca

Análise Granulométrica

Por peneiramento

Percentual em peso do solo que passa por peneiras com aberturas pré-estabelecidas em Normas Técnicas

Peneiramento da Amostra Total

Peneira Material retido % da Am.

Abertura da malha Massa Massa Massa do % da Am. % total que

# mm (g) total (g) solo (g) Total Acumul. passa

1 ½ 38,10 0,00 0,00 0,00 0 0 100,00

3/4 19,10 0,00 0,00 0,00 0 0 100,00

3/8 9,25 447,17 447,17 0,00 0 0 100,00

5/16 7,93 517,40 517,40 0,00 0 0 100,00

1/4 6,35 510,65 510,65 0,00 0 0 100,00

4 4,76 629,71 630,44 0,73 0 0 99,96

8 2,38 485,72 487,77 2,05 0 0 99,83

10 2,00 571,48 572,38 0,90 0 0 99,78

Peneiramento da Amostra Parcial

M. am. seca

ao ar = 70,00 g Massa da am. parcial corr. = 69,06 g

Peneira Material retido % da Am.

Abertura da malha Massa Massa Massa do % da Am. % total que

# mm (g) total (g) solo (g) Parcial Acumul. passa

20 0,84 459,91 460,93 1,02 1,48 1,48 98,30

40 0,42 389,03 390,87 1,84 2,66 4,14 95,64

60 0,250 383,74 386,94 3,20 4,63 8,78 91,02

100 0,149 338,12 341,69 3,57 5,17 13,94 85,86

200 0,074 368,31 378,51 10,20 14,77 28,72 71,12

Análise Granulométrica Sedimentação

Lei de Stokes: velocidade de queda de partículas sólidas em suspensão em uma solução água-solo é proporcional ao quadrado do diâmetro das partículas

Análise Granulométrica Sedimentação

Sedimentação

No do densímetro = 6326 Massa específica dos grãos= 2,665 g/cm³

Correção inicial = 2,00 Correção devido ao menisco = 1,00

Tempo Tempera- Leit.do Leit. cor- % da Am. % da Am. Altura de Diâmetro

(min) tura (oC) dens. rigida Parcial total queda (cm) (mm)

0,5 24,0 30,7 29,50 68,255 68,102 12,12 0,06380

1 24,0 29,2 27,99 64,774 64,629 12,39 0,04562

2 24,0 27,7 26,49 61,294 61,156 12,66 0,03260

4 24,0 26,7 25,49 58,973 58,841 12,11 0,02256

8 24,0 25,9 24,69 57,117 56,989 12,26 0,01604

15 24,0 24,9 23,68 54,797 54,674 12,44 0,01180

30 24,0 24,2 22,98 53,173 53,053 12,56 0,00839

60 24,0 23,5 22,28 51,548 51,433 12,69 0,00596

120 24,0 22,7 21,48 49,692 49,581 12,83 0,00424

240 24,0 21,7 20,47 47,372 47,266 13,01 0,00302

480 24,0 20,7 19,47 45,051 44,950 13,19 0,00215

1440 24,0 19,7 18,47 42,731 42,635 13,37 0,00125

Curva Granulométrica

Diâmetros

Efetivos

(mm)

D10= 0,0000

D15= 0,0000

D30= 0,0000

D50= 0,0046

D60= 0,0276

D85= 0,1446

Coeficientes

de Não

Uniformidade

e de

Curvatura

CNU = -

CC = -

Peneira No (SUCS) 30"

20"18"

16"14"

12"

8"

6"

5"

4"

3"

2"

1 ½

"

1"

3/4

"

1/2

"

3/8

"5/1

6"

1/4

"

46810

16

20

30

50

40

60

100

200

100

90

80

70

60

50

Porcen

tag

em

reti

da (

%)

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Porcen

tag

em

qu

e p

assa

(

%)

Diâmetro dos Grãos (mm)

Calhau MatacãoABNT Argila Silte Areia Pedregulhofina média grossa fino médio grosso

Argila Silte Areia Pedregulhofina média grossa 1 2 3 4

Argila Silte Areia Pedregulhofina média grossa

SUCS

MIT

Araruna (2006) Geotecnia na Arquitetura

58

solos residuais Duque de Caxias

Granulometria

Três parâmetros são utilizados para dar uma

informação sobre a curva granulométrica

Diâmetro efetivo (D10): É o ponto característico da curva granulométrica

para medir a finura do solo, que corresponde ao ponto de 10%, tal que

10% das partículas de solo possuem diâmetro inferiores a ele.

Coeficiente de uniformidade (Cu): Dá uma ideia da distribuição do tamanho

das partículas do solo;

Obs.: 1 - valores próximos de um indicam curva granulométrica quase vertical, com os

diâmetros variando em um intervalo pequeno;

Obs.: 2 - valores maiores que um a curva granulométrica irá se abatendo e aumentando o

intervalo de variação dos diâmetros.

Cu = D60 / D10

Coeficiente de curvatura (Cc): Dá uma medida da forma e da simetria da

curva granulométrica e é igual a: C

D

D x DC302

60 10

Propriedades das

Curvas de Distribuição Granulométrica T.

M.P

. de C

am

pos

(2011)

DiâmetrosEfetivos

(mm)

Coeficientesde

Uniformidade

e

Curvatura

Peneira N o

(SUCS) 30

"

12

"

6"

3"

2"

1"

1/2

"

410

20

40

60

10

0

20

0

Po

rcen

tag

em

reti

da

)%

(

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Diâmetro dos Grãos (mm)

Po

rcen

tag

em

qu

e p

ass

a

(%)

MatacãoPedraABNT SilteArgilaPedregulhoAreia

médiafina finogrossa médio grosso

SilteArgila PedregulhoAreiamédiafina grossa 21 43

SilteArgila PedregulhoAreiafina grossamédia

MIT

SUCS

Índ

ices

Fís

ico

s: S

olo

com

o u

m t

od

o

D10

D60

Di = Diâmetro Efetivo

Coeficiente de

Não Uniformidade

CU = D60/D10

Coeficiente de

Curvatura

CC = D302/(D60xD10)

tipos de granulometria

Bem Graduado Cu ≥ 4 para pedregulho

Cu ≥ 6 para areias

Cc>3 ou Cc<1

Solo Uniforme – mal graduado Cu < 4 para pedregulho

Cu < 6 para areias

Solo de granulação aberta – mal graduado Cu ≥ 4 para pedregulho

Cu ≥ 6 para areias

1≤Cc≤3

Solos: Propriedades Índice

Curvas de Distribuição Granulométrica T.

M.P

. de C

am

pos

(2011)

DiâmetrosEfetivos

(mm)

Coeficientesde

Uniformidade

e

Curvatura

Peneira N o

(SUCS) 30

"

12

"

6"

3"

2"

1"

1/2

"

410

20

40

60

10

0

20

0

Po

rcen

tag

em

reti

da

)%

(

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Diâmetro dos Grãos (mm)

Po

rcen

tag

em

qu

e p

ass

a

(%)

MatacãoPedraABNT SilteArgilaPedregulhoAreia

médiafina finogrossa médio grosso

SilteArgila PedregulhoAreiamédiafina grossa 21 43

SilteArgila PedregulhoAreiafina grossamédia

MIT

SUCS

Índ

ices

Fís

ico

s: S

olo

com

o u

m t

od

o

1

4

3 2

5

Caracterização Granulométrica 63

Número Nome Obs.

NBR-6502 Rochas e solos Terminologia

NBR-13441 Rochas e solos Simbologia

NBR-2395 Peneiras de ensaio de peneiramento Vocabulário

NBR-5734 Peneiras de ensaio

NBR-6457 Amostras de Solo – Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização

NBR-7181 Solo – Análise Granulométrica

NBR-6459 Solo – Determinação do Limite de Liquidez

NBR-7180 Solo – Determinação do limite de plasticidade

NBR-7183 Determinação do limite e relação de contração de solos

NBR-6508 Grãos de solo que passam na peneira de 4,8mm – Determinação da massa específica