Ensaio de Perda d'Água

INSTRUES NORMATIVAS PARA EXECUO DE

SONDAGENS

IN-09/94 Instruo Normativa para execuo de

ensaio de permeabilidade

DIRETORIA DE ENGENHARIA

GERNCIA DE PROJETOS RODOVIRIOS

GEOLOGIA

REPBLICA FEDERATIVA DO BRASIL ESTADO DE SANTA CATARINA SECRETARIA DE ESTADO DA INFRA-ESTRUTURA DEPARTAMENTO ESTADUAL DE INFRA-ESTRUTURA

DEINFRA INSTRUO NORMATIVA PARA IN-09/94 DIEN-GEROD EXECUO DE Geologia ENSAIO DE PERMEABILIDADE 1/8 1 Finalidade O ensaio de permeabilidade, executado em furos de sondagens (percusso e rotativa) tem por finalidade a determinao dos coeficientes de permeabilidade de solos e macios rochosos. O ensaio de permeabilidade realizado em furos de sondagens percusso, conhecido por ensaio de infiltrao constitui-se, juntamente com o ensaio de perda d'gua sob presso (aplicvel a macios rochosos), o conjunto de ensaios executados em furos de sondagens mais comumente usados no campo para a caracterizao hidrogeotcnica dos terrenos naturais. 2 Ensaio de permeabilidade em furos de sondagem percusso

ou ensaio de infiltrao

2.1 Definies Os ensaios de permeabilidade em furos de sondagem percusso consistem na medida da vazo observada ou retirada, em funo da aplicao de uma carga ou descarga, respectivamente. As cargas so diferenciais de presso, induzidas por colunas d'gua, resultante de injeo d'gua no furo; as descargas so diferenciais de presso provocadas por retirada d'gua do furo. Dois tipos de ensaios podem ser realizados quando provoca-se carga no furo:

a) Ensaio de infiltrao (infiltrao a nvel constante): mantm-se a carga

constante e mede-se a vazo necessria para mant-la;

b) Ensaio de rebaixamento (infiltrao a nvel varivel): estabelece-se uma coluna d'gua inicial, interrompe-se a introduo d'gua e acompanha-se, no tempo, o rebaixamento do nvel d'gua.

2.2 Equipamento O equipamento necessrio execuo dos ensaios de permeabilidade dever constar dos seguintes elementos:

a) bomba de gua com capacidade mnima de 350 litros por minuto;

DEINFRA INSTRUO NORMATIVA PARA IN-09/94 DIEN-GEROD EXECUO DE Geologia ENSAIO DE PERMEABILIDADE 2/8

b) hidrmetro, em boas condies, com divises de escala em litros,

testado no incio de cada furo e sempre que houver suspeita de mau funcionamento. O hidrmetro no deve apresentar desvio superior a 10% do valor real na faixa de vazo entre 10 e 40 l/min. vedado o uso de curvas de calibrao;

c) tambor graduado em litros com capacidade de aproximadamente 200

litros; d) provetas ou latas graduadas a cada 50 centmetros cbicos, com

capacidade mnima de 1 litro; e) funil com rosca para acoplamento no revestimento, com reduo mnima

de 1 polegada e dimetro de no mnimo 20,0 centmetros; f) escarificador constitudo por uma haste decimtrica de madeira com

numerosos pregos sem cabea, semi-cravados; g) ponteira eltrica ou outros medidores de nvel d'gua, de preferncia

eltricos.

2.3 Execuo do ensaio

2.3.1 A execuo de ensaio de permeabilidade e penetrao num mesmo furo, dever ser limitada ao trecho abaixo do nvel d'gua ou onde o avano da sondagem feito pelo mtodo da lavagem. Ensaios de infiltrao acima destes limites devero ser feitos em um novo furo, deslocado de 3,0 metros em relao ao primeiro, exceto quando instrues especficas dos servios no exigirem tal condio.

2.3.2 A parede do furo no horizonte do solo a ser ensaiado dever ser desobstruda por raspagem com o escarificador ou trado espiral. 2.3.3 O revestimento dever ser posicionado at um mnimo de 0,8 m acima do nvel do terreno e preenchido com gua at a sua boca. 2.3.4 Ser feito ensaio de rebaixamento quando a carga hidrulica no trecho ensaiado for superior a 0,2 kg/cm (2,0 metros) e, por avaliao visual, o rebaixamento da gua no tubo de revestimento for inferior a 0,10 m/min. 2.3.5 O ensaio de rebaixamento ser feito atravs da medida do nvel d'gua dentro do revestimento, a intervalos de tempo curtos no incio e mais longos em seguida (por exemplo: 15 seg., 30 seg., 1 min., 2 min., 3 min., 4 min., 5 min., etc). As medidas de descida do nvel d'gua devem ser iniciadas aps a manuteno do tubo de revestimento cheio d'gua at a boca, durante 10 min., no mnimo. 2.3.6 O ensaio ser concludo quando o rebaixamento atingir 20% da carga inicial aplicada ou 30 minutos de ensaio. 2.3.7 Ser feito ensaio de infiltrao quando no ocorrerem as condies do item 2.3.4.


2.3.8 O ensaio de infiltrao consiste na medida da absoro d'gua estabilizada, a cada minuto, durante 10 minutos. A adio de gua no furo dever ser contnua, de maneira a manter-se a carga constante. 2.3.9 Entende-se que as leituras de absoro d'gua esto estabilizadas quando:

a) no for observada uma variao progressiva nos valores lido; b) a diferena entre leituras isoladas e seu valor mdio no superar

20% do valor mdio. 2.3.10 Nos casos de medidas prximas ao limite de sensibilidade dos equipamentos, as diferenas admissveis devero ser estabelecidas pela Fiscalizao segundo um critrio mais flexvel. 2.3.11 As medidas de absoro d'gua no ensaio de infiltrao sero feitas com hidrmetro acoplado canalizao da bomba, quando forem superiores a aproximadamente 10 l/min.; com proveta graduada, quando forem inferiores a aproximadamente 1 l/min.; e com tambor graduado, nos casos intermedirios. 2.3.12 Os ensaios de infiltrao devero ser executados com tubulao de PVC, com rosca, dimetro interno mnimo de 2", sem reduo de seo. 2.3.13 importante o registro completo das informaes necessrias ao clculo do coeficiente de permeabilidade, tais como: vazo, nvel d'gua, dimetro e profundidade do furo, comprimento do trecho de ensaio, etc.

2.4 Resultados

2.4.1 Os resultados devero ser apresentados no mesmo perfil de sondagem e dentro dos preceitos estabelecidos no item 10 da IN 06/94 - Sondagem Percusso. 2.4.2 Devero ser apresentados em valores numricos: da presso efetiva em kg/cm, da absoro em l/min.m e da perda d'gua especfica em l/min.m/(kg/cm), assinalados em trs colunas justapostas, limitadas acima e abaixo por linhas horizontais na posio dos limites do intervalo ensaiado.

3 Ensaio de Perda D'gua sob Presso

3.1 Definio

O ensaio de perda d'gua consiste na injeo d'gua sob presso num certo trecho de um furo de sondagem rotativa, e na medida da quantidade d'gua absorvida pelo macio rochoso durante um certo tempo, a uma dada presso de injeo. O ensaio realizado para vrios estgios de presso.


3.2 Equipamento

3.2.1 O equipamento constar dos seguintes elementos:

a) bomba d'gua com capacidade de vazo de 120 l/min. a uma

presso de 10,0 kg/cm. A critrio da Fiscalizao, poder ser utilizada bomba com capacidade de vazo de 60 l/min. a uma presso de 10,0 kg/cm, caso as absores medidas sejam compatveis com estas vazes. A bomba dever ser testada no incio de cada furo, a cada 10 ensaios e sempre que houver suspeita de mau funcionamento;

b) hidrmetro com divises de escala em litros. Deve ser

suficientemente sensvel para detectar uma vazo mnima de 3 l/min. No incio de cada sondagem, e sempre que houver suspeita de mau funcionamento, o hidrmetro deve ser submetido calibrao, devendo ser rejeitado aquele que apresentar um desvio de leitura superior a 10%. Recomenda-se que a escolha do hidrmetro, quanto a sua capacidade nominal, seja feita em funo da ordem de grandeza das vazes medidas: hidrmetro com capacidade nominal de 3,0 ou 5,0 m/h, para vazes at 6 l/min., e hidrmetro com capacidade nominal de 7,0 m/h, para vazes entre 60 a 120 l/min.;

c) manmetros com capacidade e divises de escala conforme

tabela 1/09, comparados com um manmetro aferido de uso exclusivo para calibrao, a cada furo e sempre que houver suspeita de mau funcionamento. Os manmetros no devero apresentar desvio de leituras superiores a 10% do valor real. vedado o uso de curvas de calibrao. A presso mxima de operao no deve ultrapassar 75% do valor mximo da escala do manmetro. Os manmetros devero ser devidamente numerados e calibrados a cada 50 ensaios;

Presso Mxima na Escala do

Manmetro (kg/cm)

Diviso da Escala

(kg/cm)

Intervalo de Posio do Obturador (m), com

Critrio de Presso de 0,25 kg/cm/m

1,0 3,0 6,0

10,0 20,0 30,0

0,1 0,1 0,2 0,5 1,0 1,0

1,0 a 3,0 2,5 a 9,0

6,0 a 18,0 15,0 a 30,0 25,0 a 60,0 50,0 a 90,0

Tabela 1/09 - Capacidade e diviso de escala de manmetro para

uso no ensaio de perda d'gua sob presso.


d) estabilizador de presso cuja atuao impea que o campo de variao das oscilaes de presso seja superior a 10% do valor a ser lido. vedado o uso de agulha salva manmetro para estabilizao das leituras de presso;

e) obturadores em boas condies, de borracha, tipo pneumticos

(inflveis) ou mecnico de cruzeta, simples e duplo. O obturador mecnico de cruzeta dever ter comprimento mnimo de 30,0 cm, e seu dimetro externo dever ser cerca de 5,0 mm menor do que o furo. O dimetro interno de sua tubulao dever ser igual ao indicado no item "f" abaixo. No recomendada a utilizao de obturadores cuja expanso seja obtida atravs de compresso das hastes no fundo do furo, mediante o emprego de haste perfurada abaixo do obturador. No caso de obturador pneumtico, seu comprimento no dever ser inferior a 0,60 m. O comprimento mnimo utilizado de cada tipo depender das condies do macio rochoso;

f) canalizao, luvas, cotovelos, etc., em boas condies, com

juntas estanques, sem obstruo de ferrugem e com dimetro mnimo de 1". vedado o uso de niples ou redues que diminuam a seo da tubulao. O dimetro da canalizao ser nico e uniforme para todos os equipamentos de sondagens e durante toda a campanha programada;

g) transdutores de presso, quando for especificado que a

determinao da presso deva ser feita diretamente no trecho ensaiado.

3.3 Disposio dos equipamentos

Os equipamentos devero ser dispostos na seguinte ordem: bomba, estabilizador de presso, hidrmetro, tubulao com manmetro e obturador. O manmetro dever ficar fixado num "t" do trecho retilneo da tubulao, sem curva ou cotovelo entre seu ponto de fixao e o obturador.

3.4 gua utilizada nos ensaios

Dever apresentar-se visivelmente lmpida e isenta de partculas de material slido.

3.5 Ensaio de perda de carga

3.5.1 O ensaio de perda de carga consiste numa simulao, em superfcie, do ensaio de perda d'gua. Este ensaio tem por objetivo a determinao da perda de presso provocada pelo atrito da gua com as paredes da tubulao. Ser feito um ensaio a cada campanha de sondagem.

3.5.2 O ensaio iniciado aps a montagem do equipamento, segundo a ordem indicada no item 3.3, numa superfcie plana, onde o ponto de sada da gua e o manmetro fiquem situados numa mesma cota. O comprimento total da tubulao (L) dever ser cerca de 20% superior profundidade mxima prevista para as sondagens da campanha programada.


3.5.3 Sero feitas medidas de presso e vazo em estgios de aproximadamente 10, 20, 40 e 60 l/min., para comprimento de tubulao de L, 3/4 L e L.

3.5.4 Com os resultados obtidos dever ser construdo um baco relacionando vazo, comprimento da tubulao e perda de carga, que ser utilizado na correo da presso, efetivamente aplicada no trecho do furo ensaiado por perda d'gua.

3.5.5 O problema da perda de carga pode ser eliminado com a utilizao de um transdutor posicionado no trecho do ensaio. Neste caso no h necessidade de realizar o ensaio de perda de carga. Ressalta-se que o transdutor registra toda a presso a que est submetido. Portanto, para a determinao da presso efetiva de ensaio, dever ser subtrada a presso correspondente ao nvel d'gua ou piezmetro, isso quando o trecho do ensaio estiver na poro saturada do macio.

3.6 Trecho e presso do ensaio de perda d'gua

3.6.1 Os ensaios devero ser executados medida do avano da sondagem, em trecho de aproximadamente 3,0 m de comprimento, a contar do incio da efetiva utilizao do processo rotativo. 3.6.2 A Fiscalizao poder solicitar a execuo de ensaios adicionais em trechos de diferentes comprimentos tanto na poro final da sondagem como acima dela. Neste caso dever ser empregado obturador duplo. 3.6.3 As presses do ensaio sero aplicadas num ciclo de 5 estgios: presso mnima, presso intermediria, presso mxima, presso intermediria e presso mnima. 3.6.4 As presses em cada estgio devero obedecer aos seguintes critrios:

a) presso mxima: 0,25 kg/cm, por metro de profundidade, na vertical, a contar da boca do furo, at a metade do trecho ensaiado. No caso de rocha frivel ou muito alterada ser usado 0,15 kg/cm/m.

b) presso intermediria: igual metade da presso mxima; c) presso mnima: igual presso exercida por uma coluna d'gua

interna tubulao do obturador, de aproximadamente 1,0 m de altura acima da boca do furo.

3.6.5 As presses mximas e intermedirias devero ter seus valores arredondados at a diviso mais prxima do manmetro. 3.6.6 O ensaio pode ser executado com maior nmero de estgio de presso (ensaio de mltiplos estgios), o que possibilita sua interpretao mais completa e detalhada. Nestes casos, recomenda-se um maior nmero de estgios de baixa presso, principalmente em feies geolgicas muito permeveis.


3.7 Procedimento do ensaio

3.7.1 Inicialmente dever ser efetuada cuidadosa lavagem do furo at que a gua de circulao se apresente limpa e isenta de detritos.

3.7.2 Terminada a limpeza, dever ser instalado o obturador do tipo conveniente, com a extremidade inferior da poro vedante no limite superior do trecho a ser ensaiado. No dever ser aplicada presso no furo antes do incio do ensaio.

3.7.3 A tcnica de ensaio com obturador duplo no dever ser empregada como alternativa do ensaio com obturador simples. O seu emprego dever ser restrito s situaes em que forem necessrios ensaios complementares em trechos acima da posio do fundo do furo.

3.7.4 Ao ser aplicada a presso mnima do primeiro estgio, dever ser avaliada a eficincia de vedao do obturador, atravs da medida do nvel d'gua no furo, que geralmente sobe quando o obturador no est vedando. Se exeqvel, para facilitar esta observao, recomenda-se o enchimento do furo com gua at a boca do revestimento aps a instalao do obturador. Em caso de impossibilidade de vedao devido ao fraturamento da rocha ao redor do trecho de aplicao do obturador, devero ser utilizados obturadores de maior comprimento. Persistindo a impossibilidade de vedao, o obturador dever ser deslocado para cima, at nova posio onde a vedao for eficiente.

3.7.5 Assegurada a vedao do trecho, ser iniciada a aplicao dos estgios de presso, na seqncia indicada no item 3.6.3. A presso mnima do 1 e 5 estgios, ser obtida pela manuteno da coluna d'gua na tubulao do obturador (nos moldes do ensaio de infiltrao), e as demais presses sero dadas pela bomba d'gua.

3.7.6 Em cada estgio, aps a estabilizao dos valores de presso e vazo, devero ser feitas 10 medidas de seus valores em intervalos de 1 minuto.

3.7.7 Entende-se que os valores de absoro d'gua e presso esto estabilizados quando:

a) no for observada uma variao progressiva nos valores medidos;

b) a diferena entre as leituras e o seu valor mdio for inferior a

20% do valor mdio; c) a oscilao da presso manomtrica no exceder a 10% do

valor da presso manomtrica de ensaio.

3.7.8 Na fase decrescente do ciclo de presso, se ocorrer retorno da gua injetada, a tubulao dever ser aberta e sero anotados os seguintes valores:

a) volume total de gua retornada at o total alvio de presso de

gua no trecho ensaiado;


b) presso que estava aplicada no trecho.

3.7.9 Para a medida do volume de gua retornada poder ser utilizado o prprio hidrmetro, com conexo invertida para garantir seu perfeito funcionamento, ou tambor de volume conhecido.

3.7.10 Aps as medidas do volume retornado, o ensaio dever ser retomado a partir do estgio subseqente quele que deu origem ao retorno da gua.

3.7.11 Quando, mesmo com a vazo mxima da bomba, no for atingido o valor da presso de qualquer dos estgios, devero ser feitas leituras dos valores de presso e vazo atingidos, durante 10 minutos, a cada minuto. Alm do registro deste caso de absoro total da vazo da bomba, devero ser executados e registrados os demais estgios com presso inferior ao daquele cuja presso no foi atingida.

3.8 Apresentao dos resultados

3.8.1 Os resultados sero apresentados no mesmo perfil de sondagem e dentro dos preceitos estabelecidos no item 7 da IN 07/94 - Sondagem Rotativa.

3.8.2 Os resultados dos ensaios de permeabilidade devero ser apresentados em valores numricos: da presso em kg/cm, da absoro em l/min.m e da perda d'gua especfica em l/min.m/(kg/cm), assinalados em trs colunas justapostas, limitados acima e abaixo por linhas horizontais na posio dos limites do intervalo ensaiado.

3.8.3 Os resultados dos ensaios de perda d'gua devero ser apresentados na mesma forma dos ensaios de permeabilidade, com os resultados de cada estgio separados entre si por linhas horizontais tracejadas ou mais finas do que as que limitam o trecho ensaiado, na seqncia normal de sua realizao.

As Instrues Normativas para Execuo de Sondagens foram aprovadas pelo

Conselho Administrativo do Departamento de Estradas de Rodagem de Santa

Catarina atravs da Resoluo CA - N 224/94 de 16 de junho de 1994,

comforme consta no Processo N 6450/946.

A realizao do Setor de Geologia - Laboratrio Central

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Ensaio de Perda d'Água