II Simpósio Brasileiro de Investigações de Campo · Ensaios de campo na Investigação do Subsolo Perfil Estratigráfico Parâmetros Geomecânicos ... 200 100 65 de resistividade

IMPACTO DAS INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICASDE CAMPO EM PROJETOS DE FUNDAÇÕES

E MEIO AMBIENTE

Heraldo GiachetiUniversidade Estadual Paulista, Unesp

II Simpósio Brasileiro de Investigações de CampoBIC II

24 Novembro 2004 – São PauloCT C

Investigação do subsolo

Principais de ensaios de campo

Ensaios de piezocone (sísmico)

Geofísica (métodos elétricos)

Ensaios de piezocone (resistividade)

Exemplos de aplicação

Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo

Impacto das Investigações em Geotecnia Ambiental:

Abordagem

CT C

Ensaios de campo naInvestigação do Subsolo

PerfilEstratigráfico

Parâmetros Geomecânicospara Projeto

ParâmetrosHidrogeológicos

Geoquímica((GeoambientalGeoambiental))


Ensaios geotécnicos de campo

CPTU



Ensaio

de

Piezocone

Rf = fs / qc x 100 %

//=//=//=//

? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?

? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?

(CPTu)

2 cm/sec

Hastes

piezocone

qc

fs

u

Projeto de FundaçõesAbordagem direta

Método Aoki & Veloso (1975)

Resistência de ponta

Resistência lateral

2 cm /sec

fs

qc

ppp ArR .=

lrURn

LL ∆= ∑ ..1

FF11 e Fe F2 2 => Coeficientes de transformação => Coeficientes de transformação f (tipo de estaca e efeito escala)f (tipo de estaca e efeito escala)

1Fqr c

p =22

.Fq

Ffr cs

Lα

==ee


onde:

Perfil típico - ensaio CPTu

0

4

8

12

16

20

24

28

0 20 40 60qt (MPa)

Prof

. (m

)

0

4

8

12

16

20

24

28

0 500 1000

fs (kPa) u 2 (kPa)

0

4

8

12

16

20

24

28

-200 0 200 400 600 800

qt

u2

fs


0 1 2 3 4 5 6 7 81

10

100

1,000

GRAVELYSAND TOSAND

SAND TO CLAYEY SAND(OVERCONSOLIDATED

OR CEMENTED) VERY STIFF FINEGRAINED(OVERCONSOLIDATEDOR CEMENTED)

ORGANIC MATERIAL

SENSITIVE FINEGRAINED

SANDSAND

TOSILTY

SANDSILTY SANDTO SANDY

SILTSANDY SILTTO CLAYEY

SILT CLAYEY SILTTO SILTYCLAY SILTY

CLAYTO

CLAY

CLAY

ZONE 1

ZONE 2

ZONE 3

ZONE 4

ZONE 5

ZONE 6

ZONE 7

ZONE 8

ZONE 9

ZONE 10 ZONE 11ZONE 12

Razão de Atrito (fs/qc %)

Res

istê

ncia

de P

onta

(qt,

bars

)

Ábaco de classificação de tipo de solo

Robertson & Campanella (1986)

9 ensaios CPTu – Campo exp. EESC-USP

Giacheti et al. (2003)

qc (MPa)

0 2 4 6 8 10

Rf (%)

0 2 4 6 8 10D

epth

(m)

0

3

6

9

12

15

18

21

fs (MPa)

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

Profile (SPT)

Brown clayeyfine sand(CenozoicSediment)

Pebbles

Red clayeyfine sand

(Residual soilSandstone)

SC LA'

Grain Size Distribution (%)

0 25 50 75 100

Med

ium

san

d

Cla

y

Fine

san

d

Silt

Landfill

SC NA'

InterpretatedProfile (CPT)

Landfill

Sandy silty(SBT=6)

Silty clay(SBT=4)

Clayey silt (5)

Clay(SBT=3)

Clayey silt(SBT=5)

MCT Classification SystemUnified Classification SystemGround water table = 9 to 11 m (variable)

GWT

SC LA’

SC NA’

Clay(SBT= 3)

Red clayeyfine sand

(Residual soilSandstone)

Silty clay(SBT= 4)

Brown clayeyfine sand(CenozoicSediment)

SC LA’

SC NA’

GWT

Clayey silt(SBT= 5)

Sandy silt(SBT= 6)

Amostrador de solos

Penetração Amostragem

Trava debola

Ponta retráctil

Penetraçãocom hastes

do CPT

Liner


60o

fs

qt

Vs

u1

u2

Ensaio de Piezocone Sísmico

Tempo de chegada da onda S (ts) (Ensaio Downhole)

Obtenção de 3+13+1medidas independentes com

a profundidade:

Resistência de Ponta, qt

Poro-pressão de cravação, u

Atrito lateral, fs


SCPTU – VS pela técnica Down-hole


Sistema de ancoragem

Fonte geração ondas SVs Downhole

Cravação do piezocone

Registro típico de um ensaio SCPTU8m de profundidade

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20

Vol

ts

0 ,000

0,125

0,250

0,375

0,5009m de profundidade

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20

Volts

0 ,1250

0,1875

0,2500

0,3125

0,375010m de profundidade

0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20

Vol

ts

0,000

0,125

0,250

0,375

0,500

Tempo (ms)


∆t

∆t

tm

tSVs ∆=

∆∆

=1

Sand

Clay

Crust


Penetração a 2 cm/s

Resultado típico de um ensaioSCPTu

Registros em tempo real na tela do computador

Campanha de ensaios sísmicosCampo experimentais USP, Unesp e Unicamp

Giacheti (2001)

Campo exp.Unesp-Bauru

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

0 100 200 300 400 500 600

Velocidade (m/s)

prof

undi

dade

(m)

Vs - DownholeVs - crossholeVp - cross hole

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

0 10 20 30 40 50 60

Tempo de chegada (ms)

prof

undi

dade

(m)

ensaio 3

Comparação SCPT x Cross-hole

Giacheti (2004)

Ondas S na investigação de solos tropicais

Barros,Giacheti & Martins (1991)

Areias, Argilas e Saproliticos

Lateríticos não saturados

Schnaid et al. (2004)

Go na investigação de solos tropicais

Investigação de áreascontaminadas

EnsaiosNão intrusivos

Métodos geofísicos(geoelétricos)

Tecnologia do piezocone(Resistividade e amostragem)

EnsaiosIntrusivos


Contaminação causada pordisposição de resíduos

Lixo

Sondagens Geolétricas

Sondagem elétrica vertical

Geofísica


Técnicas Não-intruvivas p/ Investigação geoambiental

Sondagens Geolétricas

Geofísica


Técnicas Não-intruvivas p/ Investigação geoambiental

Caminhamento elétrico

SPT

Técnicas Intruvivas p/ Investigação geoambiental

CPTU


CPTU investigação geoambiental

CPTU


• Reduz resíduos e exposiçãodo operador

• Possibilita incorporardiversos sensores

• Incorporar amostradores de H20, gás e Solo

• Técnicos especializados (eqto e ensaio) => $$$

• Penetração dificil em solos tropicais

Piezocone e acessórios


E permite adicionar facilmente sensores como:

inclinômetros,temperatura,sísmico ou acústico,resistividade (ou condutividade)identificador de vapores,sensor de ions específicos,raios gamma,etc.

Piezocone de Resistividade – RCPTU


2 cm/sec

350mm

650mm

Hasteamento

Piezocone10.0 cm2

qc

fsfs

U3

U2

Isolante

Eletrodos

Cravação

Módulo de

Resistividade10.5 cm2

15mm

150mm

U1

AreiaLimpa e

Uniforme

0 >20050 100 150Resistividade Ω-m

Valores típicosde resistividade200 100 65

Condutividade µS/cm50>10,000

Zona não-saturada, ALTA Resistividade

Valores típicos paraaquíferos de água potável

Resistividade MAIS BAIXAmaior carga iônica (APL)

(ou alta densidade ou porcentagemde argila ou alta temperatura )

Nível D’água

Rápido aumento na ResistividadeContaminate isolante(LNAPL or DNAPL)

Retorno a zona “não-contaminada” água potável

Aquífero com água potável


N.A

Interpretação e Aplicações do RCPTU

• Ferramenta para definir regiões do maciçocom maior concentração de ions na água.

• Definição da posição do nível d´água

sr

mfb Sna −− ⋅⋅⋅= ρρ Archie, 1942

ρb= Resistividade do meio , ρf = Resistividade do fluidon = porosidade, Sr =grau de saturação

Constates a, m & s textura, % de argila e mineralogia


qc (bar)

0 100 200 300

Rf = (fs / qc) 100%

0 1 2 3 4 5

Pro

fund

idad

e(m

)

0

5

10

15

20

25

U2 (m de H2O) -10 10 30 50

Resistividade (ohm-m)

0 20 40 60

CPTUPerfil

Interpretado

SILTE ARGILOSO

AREIA

SILTE AREN.

ARGILASILTOSA

Resecado

AREIADO RIOFRASER

Resultado de ensaio RCPTU

Daniel , Howie, Campanella & Giacheti (2003)

0

20

Areia siltosa

DIQUE

Pro

fund

idad

e(m

)

CLAYEY SILT

5

15

10

30

25

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500

Distancia horizontal (m)

Silte argiloso

Areia Intrusão de águaSalina

Intrusão de agua salina

Argila

Campanella et al (1998)

Piezocone de Resistividade – RCPTU

Bolinelli (2004)

C al i bração - RES IS TIVIDADE (oh m .m )

y = 0,9913x - 0,7918

R2 = 0,9994

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300

Le i tu ra de re s i s ti vidade pe lo C on du ti vím e tro

Lei

tura

de

resi

siti

vida

de p

elo

RC

PTU

Rcond x Rrcpt u

Linear (Rcond x Rrcpt u)

(256,41;256,41)

(2.10;2.01)

De Mio & Giacheti (2005)

Contaminação com água salgada Paranaguá - PR

L-3

L-1

L-2

P2

P1

P8P7

L-4

L-5

P3

P4

P6P5

RCPTU-1

RCPTU-2

RCPTU-3

RCPTU-4

49°

25°

Paranaguá

PARANÁCuritiba

S 25° 25' 50"

W 49° 16' 15"

0"

P1

RCPTU

L-5

P4





Poro-Pressão U2 (kPa)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0 1000 2000

Razão de Atrito Rf (%)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0 2 4 6 8

Res.de Ponta Corr. - qt (MPa)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0 6 12 18 24

Resistividade R (Ohm.m)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0 100 200 300 400

Condutividade (µS/cm)

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

0 400 800 1200

AREIA

SILTE ARENOSO ASILTE ARGILOSO

AREIA

AREIA A AREIA SILTOSA

AREIA SILTOSA A SILTE ARENOSO

Perfil interpretadoRobertson & Campanella

NA

Pene

traç

ão d

rena

da

Areia

Argila

Areia

0

1

10

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

1

10

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

1

10

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8


Bolinelli (2004)

Cava de lixo

ChorumeLixão

Destivado

Ribeirão Preto

RibeirãoPreto

Areia fina argilosaSolo residual de arenito


0

10

20

50

100

150

200

500

1000

2000

Resistividade(ohm.m)

Lixão desativado de Ribeirão PretoMapeamento do formato e

extensão da pluma de contaminação

0 50 100 150 200 250 300 350 400

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

P1

P2

P6 P5

P3P4

Mapa de resitividade aparente – 20 m

LEGENDA

N

0 50 100 150 200Escala (m)

Ensaios CPTU c/ amostragemC

Poços de monitoramento

Cavas de lixo

C

CC

Elis (2004)

Sondagens geoelétricas

Delimitar as cavas de lixo, posição do nível d’água e identificar as áreas contaminadas

50 100 150 200 250 300

-30-20-10

0

Linha C4 – Caminhamento elétrico

0 5 10 15 20 50 100 150 200 500 1000 2000

Sessão de resitividade aparente

Valores de resistividade aparente (ohm.m)

m

Pro

f. te

óric

a(m

)

Lixo 6,7 ohm.m Lixo– 8,0 ohm.mE W

630 -

610 -

590 -

Solo sup. - 324 ohm.m Solo sup - 324 ohm.m

2330 ohm.m 2330 ohm.mÁgua contaminada - 11 ohm.m

0 50 100 150 200 250 300Distancia (m))

Modelo 2D

N.A.

Cot

a(m

)

Zona saturada – 152 ohm

Solo residual arenosoZona com lixiviação – 80 ohm.m

Lixão desativado de Ribeirão Preto

Elis (2004)

Aterro

Sanitário

Bauru

Bauru

Areia fina argilosaSolo residual de arenito


SE V 1

SE V 2

SE V 3

SE V 4SE V 5

SE V 6

SE V 7

691700 691800 691900 692000 692100 692200 6923007537300

7537350

7537400

7537450

7537500

7537550

7537600

7537650

7537700

7537750

7537800

0

10

15

20

30

50

75

100

150

200

300

Scale (metres)

0 50 100 150 200

C1

C2C3b

C3a

C4

Appa

rent

Res

istivi

ty (o

hm.m

)

SEV1 Schlum berger VES Landfill border

LEG EN D

C1 Electrical Profiling RCP T - 7CPTU/RCPU Tests

RCPT-14

RCPT-15

RCPT-8RCPT-7

RCPT-10

RCPT-4,5,6,11CPT-3

RCPT-1,2,3,9CPT-4

CPT-1

Mapeamento do formato e extensão da pluma de contaminação

Ensaios RCPTUAmostragem

Poços demonitoramento

Aterro Sanitário de Bauru

Elis (2004)

Ensaios RCPTUSistema de reação mutifunção e piezocone sem fios

Sistema p/ perfuração

Penetração dinamica e quasi-estatica

Aterro Sanitário de Bauru

Rf (%)0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

qc (MPa)0 5 10 15 20 25

U (kPa)0 1000 2000 3000

InterpretadedProfile (CPT)

Areia (SBT=9)

Solo Fino Muito Rijo (SBT=11)

Areia Siltosa(SBT=7 to 8)

ArgilaSBT=3 or 11(CPTU4)

Areia Siltosa (SBT=8)

Areia (SBT=9)

R (ohm-m)0 250 500 750

CPTU 04 - Dec/2001RCPTU 01, 02, 03 - Feb/2002RCPTU 09 - Apr/2002

Grain SizeDistribution (%)

0 25 50 75 1000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

N.A.

Areia Siltosa(SBT=7 to 8)

Sand

Silt

Clay

ArgilaSBT=3 or 11(CPTU4)

PIEZOCONESOIL

SAMPLES

Clay(SBT= 3)

Sand(SBT= 9)

Silty sand(SBT= 7 to 8)

Silty sand(SBT= 7 to 8)

Clay(SBT= 3)

Silty sand(SBT= 8)Sand

(SBT= 9)

Dep

t h( m

)

GWL

Mondelli (2004)

Amostrador de água

Lençolsuspenso

aquiferoVálvulade bola

H2O


Rf (%)0 1 2 3 4 5 6 7 8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

qc (MPa)0 5 10 15 20 25

InterpretadedProfile (CPT)

Areia (SBT=9)

Areia siltosa(SBT=7)


Argila (SBT=3)


Argila (SBT=3 - RCPTU15)Areia (SBT=9 - RCPTU14)

R (ohm-m)0 100 200 300 400 500

RCPTU 14 - Apr/2002RCPTU 15 - Jul/2002

N.A.

Areia siltosa (SBT=7)

Grain SizeDistribution (%)0 20 40 60 80 100

Sand

Silt

Clay

Solo Fino Muito Rijo (SBT=11)Silte Arenoso (SBT=6)

R (ohm-m)0 100 200 300

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

PIEZOCONE SOILSAMPLES

WATERSAMPLES

Clay(SBT= 3)

Sandy silt(SBT= 6)

Sand(SBT= 9)

Silty sand(SBT= 7)

Silty sand (SBT= 7)

GWL

Silty sand(SBT= 8)

Silty sand(SBT= 7)

Clay(SBT= 3)

Dep

t h( m

)Aterro Sanitário de Bauru

Mondelli (2004)

Considerações finais

Investigação geoambientalEnsaios geofisicos, especialmente os métodos elétricos, são fundamentais

para avaliação da contaminação de áreas contaminadas, Estes ensaios devem ser realizados para identificar os pontos para

realização de ensaios intrusivos e onde instalar poços de monitoramento, O emprego do piezocone e amostradores especiais reduz o contato entre

os operários e os contaminantes e não produz residuos,Em solos tropicais poucos ensaios de piezocone foram realizados e a

interpretação não é tão simples, sendo importante a realização de pesquisas

Investigação do subsoloO ensaio de piezocone possibilita incorporar diversos sensores numa única

ferramenta de investigação,Nos ensaios de piezocone sismico é possível determinar também Go, o que é

uma informação interessante para diferenciar solos lateriticos e saproliticos.


Obrigado !

HeraldoHeraldo L. GiachetiL. [email protected]

CT C

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