PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO · PDF fileprospecÇÃo geotÉcnica do subsolo introduÇÃo embasamento teórico problema conhecimento geotÉcnico do subsolo

PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO

● INTRODUÇÃO Embasamento teórico

PROBLEMA CONHECIMENTO

GEOTÉCNICO DO SUBSOLO SOLUÇÃO

Experiência acumulada

Prospecção Geotécnica

Objetivos do programa de investigação geotécnicaa) Determinação da extensão, profundidade e espessura das

camadas do subsolo até uma determinada profundidade.Descrição do solo de cada camada, compacidade ouconsistência, cor e outras características perceptíveis;

b) Determinação da profundidade do nível do lençol freático, lençóisartesianos ou suspensos;

c) Informações sobre a profundidade da superfície rochosa e suaclassificação, estado de alteração e variações;

d) Dados sobre propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos ourochas → compressibilidade, resistência ao cisalhamento epermeabilidade.

⇒ Na maioria dos casos → os problemas de engenharia são resolvidos combase nas informações a) e b) → SONDAGENS DE SIMPLESRECONHECIMENTO (NBR 6484/80)

Escolha do método e amplitude da prospecção• Finalidade e proporções da obra;

• Características do terreno;

• Experiências e práticas locais;

• Custo → compatível com o valor da informação obtida

Empiricamente → 0,5 a 1% do custo da obra

Informações insuficientes ou inadequadas → superdimensionamentono projeto e orçamentos majorados

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Etapas na investigação geotécnicaa) Investigações de reconhecimento → natureza das formações

geológicas ( e pedológicas) locais e principais características dosubsolo - Definição de áreas mais próprias para as obras;

b) Explorações para anteprojetos e projeto básico → escolha desoluções e dimensionamento;

c) Explorações para projeto executivo → informaçõescomplementares sobre o comportamento geotécnico dosmateriais - Resolução de problemas específicos do projeto;

d) Explorações durante a construção → necessárias no caso deimprevistos na fase de construção.

● CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DEINVESTIGAÇÃO GEOTÉCNICA

MÉTODOS DIRETOS → permitem a observação direta dosubsolo ou através de amostras coletadas ao longo de umaperfuração ou a medição direta de propriedades in situ ⇒escavações, sondagens e ensaios de campo;

MÉTODOS INDIRETOS → as propriedades geotécnicas dossolos são estimadas indiretamente pela observação a distânciaou pela medida de outras grandezas do solo ⇒ sensoriamentoremoto e ensaios geofísicos.


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Métodos indiretos– Sensoriamento Remoto - Fotos aéreas e imagens orbitais

Técnicas de fotointerpretação:

• tonalidade e textura das imagens - tipos litológicos e solos;

• formas de relevo - tipos litológicos, características estruturais,susceptibilidade a erosão e escorregamentos, etc...;

• rede de drenagem - condicionantes estruturais e propriedades dasformações geológicas;

• tipo de vegetação - unidades de solos e estruturas geológicas.

– Métodos geofísicosPermitem determinar a distribuição em profundidade deparâmetros físicos dos terrenos: velocidade de propagação deondas acústicas, resistividade elétrica, contrastes de densidade ecampo magnético da Terra → guardam estreitas relações comalgumas características geológico-geotécnicas do subsolo.

Principais métodos geofísicos:

• Métodos geoelétricos– eletrorresistividade (sondagem elétrica vertical e caminhamento

elétrico);

– polarização induzida;

– potencial espontâneo;

– eletromagnéticos (EM - domínio do tempo, VLF - very lowfrequency, GPR - Ground Penetration Radar ou georadar)

• Métodos sísmicos– refração;

– reflexão;

– crosshole e tomografia;

– perfilagem sísmica contínua, sonografia e ecobatimetria → paraáreas submersas.

• Métodos potenciais– magnetometria;

– gravimetria

Mais detalhes: ABGE (1998) - cáp. 11 e Maciel Filho (1994) - cáp. 6

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Métodos diretos– Poços, trincheiras e galerias de inspeção

Escavações manuais ou por meio de escavadeiras com oobjetivo de expor e permitir a direta observação visual dosubsolo, com a possibilidade de coleta de amostrasindeformadas.

• Poços → escavação vertical de seção circular ou quadrada, comdimensões mínimas para permitir acesso de observador, paradescrição das camadas de solos e rochas e coleta de amostras. Aabertura em rochas é feita com furos de martelete ou explosivos;

• Trincheiras → com menor profundidade em relação aos poços,permitem uma seção contínua horizontal;

• Galerias → seções horizontais em subsuperfície. Limitadas a rochasou solos muito consistentes.

Normatização → NBR 9604/86 - Abertura de poço trincheira de inspeção emsolo, com retirada de amostras deformadas e indeformadas.

Mais detalhes: ABGE (1999) - Manual de sondagens

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– Sondagens a tradoTrado: concha métálica dupla ou espiral que ao perfurar o solo

guarda em seu interior o material escavado.

Processo simples rápido e econômico para investigaçõespreliminares das camadas mais superficiais dos solos. Permite aobtenção de amostras deformadas ao longo da profundidade (demetro em metro). Muito empregado na prospecção de solos emobras rodoviárias, na determinação do nível d’água e naperfuração inicial de sondagens mecânicas.

Normatização: NBR 9603/88 - Sondagem a trado.

Equipamento: hastes de ferro ou aço roscáveis (φ : 1/2” ou 3/4” e comp. deaté 3 m), cruzeta para aplicação do torque e brocas (2”, 3” ou 4”).

Trados manuais → tipos: cavadeira, torcido, helicoidal, concha. Limitados apresença de pedregulhos, pedras ou matacões, para solos abaixo do NA eareias muito compactas. Pode se atingir até 15 m, dependendo dacompacidade e consistência dos solos.

Trados mecanizados (motor a gasolina) → permitem furos de maiordiâmetro, atingir maiores profundidades e atravessar solos maiscompactos e mais rijos.


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– Sondagens a percussão com circulação d’água(sondagens de simples reconhecimento)

Método para investigação dos solos em que o terreno é perfuradoatravés do golpeamento do fundo do furo com peças de açocortantes. O processo de circulação de água facilita o corte e trazaté a superfície o material desagregado.

A ABNT padroniza a sondagem a trado até o NA, abaixo do NA asondagem a percussão com circulação de água e em intervalosde profundidade a realização de amostragem e do ensaio depenetração SPT (Standard Penetration Test) → NBR 6484/97 -solos - sondagens de simples reconhecimento com SPT; método de ensaio(1o projeto de revisão da NBR 6484/80).

O SPT, originário dos EUA, é o mais difundido método deprospecção geotécnica do Brasil.

• Número, locação e profundidade dos furos de sondagemNBR 8036/83 - Programação de sondagens de simples reconhecimento

dos solos para fundações de edifícios

– Número de furos → f (área projetada da construção)

Área de projeção da construção (m2) Número mínimo de furos

< 200 2

200 a 600 3

600 a 800 4

800 a 1000 5

1000 a 1200 6

1200 a 1600 7

1600 a 2000 8

2000 a 2400 9

> 2400 a critério


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– Locação dos furos → devem cobrir toda a área carregada. Adistância entre furos não deve ser superior a 30 metros.

Exs:

– Profundidade dos furos → deve considerar a profundidadeprovável das fundações e do bulbo de tensões gerados pelafundação prevista e as condições geológicas locais.

• Vantagens da sondagem SPT– Custo relativamente baixo;

– Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais dedifícil acesso;

– Permite descrever o subsolo em profundidade e a coleta deamostras;

– Fornece um índice de resistência a penetração correlacionávelcom a compacidade ou a consistência dos solos;

– Possibilita a determinação do nível freático (com ressalvas).

• Equipamento– Tripé com sarrilho, roldana e cabo;

– Tubos de revestimento: φint = 2 ½”, 3”, 4” ou 6”;

– Hastes de aço roscável: φint= 25mm, φext= 33,7mm (3,23 kg/m)

– Martelo cilíndrico ou prismático com coxim de madeira paracravação das hastes e tubos de revestimento (peso = 65kg);

– Amostrador padrão bipartido, dotado de dois orifícios lateraispara saída de água e ar: φint = 34,9mm e φext = 50,8mm;

– Conjunto motor-bomba para circulação de água na perfuração;

– Trépano (peça de aço biselada para o avanço por lavagem)

– Trados (para perfuração inicial)


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Esquema da sondagem

a percussão SPT

Amostrador padrão SPT

tipo Raymond de 50,8 mm

Trépano Martelo de bater

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Equipamento de sondagem à percussão com circulação de água

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• Procedimentos normatizados para a sondagem de simplesreconhecimento

Execução da sondagema) Limpeza do terreno, abertura de sulcos para desvio de águas da chuva e

construção de plataforma (se necessária);

b) Marcação dos furos (piqueteamento);

c) A sondagem inicia com o trado concha até onde possível, passando autilizar trado helicoidal até o nível freático ou até atingido o impenetrável aotrado → avanço do trado helicoidal inferior a 5 cm em 10 min de perfuração

d) A sondagem passa a utilizar o avanço por percussão com circulação d’água(lavagem) onde é utilizado o trépano como ferramenta de escavação.Crava-se obrigatoriamente o revestimento;

e) O sistema de circulação de água deve ser mantido a 30 cm do fundo dofuro. Deve ser ser imprimido movimento de rotação ao hasteamentodurante a ação do trépano;

f) Detritos pesados (não carreados com a circulação de água) devem serretirados com bomba-balde (baldinho);

g) São registradas as transições das camadas pela observação do materialtradado ou trazido a superfície pela água de lavagem;

g) Deve ser registrado o nível freático e a presença de artesianismo (surgenteou não surgente). Os níveis d’água (estático e dinâmico) devem serregistrados diariamente durante a execução da sondagem e no diaseguinte ao término;

h) A sondagem deve encerrar nos seguintes casos:

• quando atingir a profundidade especificada na programação dosserviços;

• quando ocorrer a condição de impenetrabilidade;

• quando prevista a continuidade da sondagem por rotativa.

i) Fechamento do furo.

AmostragemAs amostras a serem obtidas são dos seguintes tipos (de metro em metro ou

quando da mudança de material):

• Amostras do trado (+/- 500g)

• Amostras do amostrador padrão (+/- 200g - cilindros de solo)

• Amostras de lavagem (+/- 500g de material decantado)

• Amostras de baldinho (+/- 500g de material da bomba)


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Ensaio de penetração SPTa) Deve ser executado a cada metro a partir de 1 m de profundidade

b) O fundo do furo deve estar limpo. O tubo de revestimento (quandopresente) deve permanecer a mais de 10 cm do fundo do furo;

c) O ensaio consiste na penetração do amostrador padrão através do impactode um martelo de 65 kg caindo de uma altura de 75 cm. O martelo devepossuir haste guia e ser dotado de um coxim de madeira. O martelo deveser erguido manualmente por corda e polia;

d) Apoiado a amostrador verticalmente no fundo do furo, o martelo ésuavemente apoiado sobre a composição → a penetração decorrentecorresponderá a zero golpes;

e) Não tendo ocorrido penetração igual ou maior que 45 cm com oprocedimento anterior → inicia-se a cravação do amostrador pela queda domartelo por 45 cm, anotando-se o número de golpes necessários paracravação de cada 15 cm;

f) O índice de resistência a penetração obtido do ensaio (Nspt) consiste nonúmero de golpes necessários para cravação dos 30 cm finais doamostrador;

g) A cravação do amostrador é interrompida e o ensaio de penetraçãosuspenso quando se obtiver penetração inferior a 5 cm após 10 golpesconsecutivos ou quando o número de golpes ultrapassar a 50 num mesmoensaio → impenetrável ao SPT.

Ensaio de avanço por lavagem (lavagem por tempo)a) Atingido o impenetrável ao SPT, havendo interesse no prosseguimento da

sondagem por percussão, inicia-se o processo de avanço por lavagempara execução do ensaio de lavagem por tempo. São anotados os avançosobtidos a cada período de 10 min de lavagem;

b) Quando, no mesmo ensaio de lavagem por tempo forem registradosavanços inferiores a 5 cm por 10 min, em três períodos consecutivos →impenetrável ao trépano;

c) Não é recomendada a adoção do critério de impenetrável ao trépano paratérmino da sondagem quando está previsto continuidade por sondagemrotativa. Utiliza-se o critério de impenetrável ao SPT.

Execução de ensaios de permeabilidadeNos furos de sondagem podem ser realizados ensaios para avaliação dapermeabilidade dos solos, os principais são: ensaio de infiltração, ensaio derebaixamento, ensaio de bombeamento e ensaio de recuperação.


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Apresentação dos resultados da sondagemOs resultados das sondagens são apresentados em um documento chamado

relatório de sondagem que contém:• croqui do terreno com a localização dos furos;• perfis individuais de cada furo;• perfis longitudinais ao longo do alinhamento dos furos.

São indicações indispensáveis em cada perfil individual:• cotas em relação a um referencial;• posições de amostragem;• indicação do nível d’água (durante a sondagem e após 24 hs);• posição final do revestimento;• indicação do Nspt ao longo da profundidade;• resultados de ensaios de avanço por lavagem;• resultados de ensaios de permeabilidade (se houverem);• descrição das camadas → tipo de solo, consistência ou compacidade,

cor e demais características perceptíveis → NBR 7250/82 -Identificação e descrição de amostras de solos obtidas em sondagensde simples reconhecimento dos solos;

• motivo de paralisação do furo.


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Índice de resistência a penetração - NsptA norma brasileira estabelece como índice de resistência a penetração → N

ou Nspt ⇒ soma do no de golpes necessários a penetração dos 30 cmfinais do amostrador padrão no Standard Penetration Test.

Em alguns casos o Nspt é apresentado de forma diferenciada:• Quando todo amostrador penetra somente com o peso do martelo →

zero golpes;• Quando o solo é tão pouco consistente ou compacto que ao primeiro

golpe penetra mais do que os 45 cm do amostrador, indica-seassociado a este golpe a profundidade penetrada. Ex: 1/58;

• Quando o solo é tão rijo ou compacto que não se consegue cravartodo o amostrador indica-se a razão golpes/profundidade. Ex: 30/15.

A correlação básica do Nspt → compacidade (areias e siltes arenosos) econsistência (argilas e siltes argilosos) → NBR 7250/82.

Nspt compacidade Nspt consistência 0 a 4 muito fofa < 2 muito mole 5 a 8 fofa 3 a 5 mole 9 a 18 compac. média 6 a 10 consist. média18 a 40 compacta 11 a 19 rija > 40 muito compacta > 19 dura

Maior emprego → projeto de fundações: escolha do tipo de fundação e nacorrelação com a tensão admissível do solo. Outras correlações:

• Nspt x densidade relativa e Nspt x ângulo de atrito para areias;• Nspt x resistência não drenada de argilas.

Fatores que influenciam no valor do Nspt:• Fatores ligados ao equipamento

– forma, dimensões e estado de conservação do amostrador;– peso e estado de conservação das hastes;– martelo de bater e superfície de impacto fora de especificação;– diâmetro do tubo de revestimento.

• Fatores ligados a execução da sondagem– variação na energia de cravação (altura do martelo, atrito);– procedimento de avanço da sondagem;– má limpeza do furo;– furo de diâmetro insuficiente a passagem do amostrador;– excesso de lavagem para cravação do revestimento;– erro na contagem do número de golpes.


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Novo ensaio SPTT → além da resistência a penetração é medido o torquenecessários ao giro da coluna de hastes e amostrador cravado → melhordefinição de parâmetros de resistência a partir do ensaio.

Inovações → equipamentos com sistema hidráulico e movidos por motor acombustão - cravação por martelo mecânico ⇒ ainda foge àsespecificações normativas.

– Sondagens RotativasConsiste no uso de um conjunto motomecanizado projetado para

obtenção de amostras contínuas de materiais rochosos atravésde ação perfurante dada for forças de penetração e rotação.

Empregadas quando a sondagem de simples reconhecimento atingeestrato rochoso, matacões ou solos impenetráveis a percussão.

Obtenção de amostras → testemunhos de sondagemEnsaios de permeabilidade in situ → ensaios de perda d’água

• Diâmetros das sondagens mais utilizadosSistemas: padrão DCDMA ou padrão métrico

Nomenclatura Diâmetro (mm)padrão métrico padrão DCDMA furo testemunho

- EW 37,71 21,46 - AW 48,00 30,10 - BW 59,94 42,04 - NW 75,64 54,73 86 mm 86,02 72,00

- HW 99,23 76,20

• EquipamentoPrincipais componentes → sonda rotativa, bomba d’água, hastes,

barriletes, coroas e tubos de revestimento.

Sonda rotativa → manual, mecânica ou hidráulica– motor → diesel, a gasolina ou elétrico;– guincho → tambor onde á enrolado cabo de aço, dotado de

embreagem e freio. Usado no manejo das hastes erevestimento e na remoção dos testemunhos;

– cabeçote de perfuração → faz girar a coluna de perfuração eexerce pressão sobre a ferramenta de corte.


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HastesTubos (1,5 a 6 m) ligados por niples. Transmite movimentos de rotação e

penetração à ferramenta de corte. Conduz água para refrigeração elimpeza do furo.

BarriletesTubos destinados a receber o testemunho. Principais tipos:

– barrilete simples → um único tubo. O testemunho é sujeito aação erosiva do fluído de circulação. Uso: rochas brandas deexcelente qualidade;

– barrilete duplo-rígido → dois tubos que tem igual movimento degiro. O fluído circula entre os dois tubos. Uso: rochas de boaqualidade;

– barrilete duplo-livre → dois tubos. O tubo interno é estacionário.Uso: quando se pretende recuperar também o material depreenchimento de fraturas;

– barrilete de tubo interno removível → o tubo interno é retiradopor dentro da coluna de perfuração (sem retira-la). Permite altarecuperação de material. Uso: sondagens especiais profundas.

CoroasComponentes → matriz de aço, corpo da coroa, saídas d’água e diamantes

(ou vídia)– matriz → elemento de fixação dos diamantes;– corpo da coroa → elemento de ligação da coroa com os

elementos superiores;– saídas d’água → espaços deixados na coroa para saída da

água de refrigeração;– diamantes (industriais) → cravados ou impregnados na coroa.

Para rochas brandas usam-se coroas de vídia (pastilhas detungstênio impregnadas na matriz)

RevestimentosQuando as paredes do furo são instáveis. Resistentes tubos de aço de parede

fina;

Sistema de circulação de águaComposição → conjunto motor bomba, tanque e mangueiras.Destinado a refrigeração da coroa, expulsão dos detritos e adicional

estabilidade das paredes por pressão hidrostática.


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Equipamento de

sondagem rotativa

Caixa de

testemunhos

Coroa (vídia)

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• Operação de sondagem– A sonda é instalada sobre plataforma ancorada no terreno;– O conjunto (hastes, barrilete e coroa) é acionado junto com o sistema de

circulação d’água.Operação de manobra → ciclos sucessivos de corte e retirada dostestemunhos. O comprimento da manobra de perfuração é função docomprimento do barrilete (1,5 a 5 m) e da qualidade do material perfurado.Recomendação: comprimento da manobra > 95% do avanço.

– Ao final da manobra → o barrilete é retirado do furo e os testemunhoscuidadosamente removidos;

– Os testemunhos são dispostos nas caixas de testemunhos e medidosapós arrumação que recomponha a disposição no barrilete.Devem ser destacados trechos de baixa recuperação, trechos com águaou lama (rochas calcáreas e basálticas) e problemas com a operação dobarrilete;

– Os furos quando não aproveitados como piezômetros → devem sertotalmente preenchidos com calda de cimento e areia.

• Recuperação dos testemunhosRecuperação → porcentagem do comprimento total de amostragem

recuperada pelo testemunho ⇒ f (fraturamento e alteração da rocha)

RQD (Rock Quality Designation) (Deere, 1967) - barriletes duplos (φ > 76mm)

Qualificação do maciço rochoso em função do RQD:

RQD (%) Qualidade do maciço rochoso 0 - 25 muito fraco

25 - 50 fraco50 - 75 regular75 - 90 bom90 - 100 excelente


barrilete do total ocompriment

srecuperado fragmentos de ocomprimentorecuperaçã =

barrilete do total ocompriment

10cm srecuperado fragmentos de ocomprimentRQD

>=

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• Apresentação dos resultados– Registros sobre o tipo de sonda e diâmetros utilizados;– Natureza dos terrenos perfurados;– No de fragmentos em cada testemunho;– Perfil geológico;– Descrição detalhada dos testemunhos:

• classificação litológica;• estado de alteração da rocha;• grau de fraturamento (no de fraturas/metro).

• Ensaio de perda d’água sob pressãoEnsaio de permeabilidade para maciços rochosos realizado nos furos de

sondagem rotativa.Água é injetada sob pressão num certo trecho do furo de sondagem → mede-

se a quantidade de água absorvida pelo maciço rochoso durante certotempo a uma dada pressão de injeção.

Equipamentos: bomba d’água, hidrômetro, manômetros e transdutores depressão, canalizações e mangueiras e obturadores de borracha

• Sondagem rotativa com amostragem integralTécnica → consiste em inicialmente executar um furo de pequeno diâmetro,

onde no seu interior é fixada uma haste com injeção de calda de cimentoou resina. Após o endurecimento do aglutinante o material ésobreperfurado num diâmetro maior.

Finalidades → determinação da disposição espacial de feições geológicas emelhoria na qualidade da amostragem.

Emprego → amostragem integral de materiais rochosos de baixa coerênciae/ou bastante alterados.


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– Ensaios in situ (métodos semi-diretos)Ensaios realizados, em geral, nos furos de sondagem, destinados a

medir diretamente propriedades específicas do solo. Sãoconsiderados métodos semi-diretos de prospecção porque nãohá coleta de amostras.

Em relação aos ensaios de laboratório são justificados quando:• A amostragem é difícil ou inconveniente;• Deseja-se minimizar perturbações e variações no estado de tensões

devido ao processo de amostragem, transporte e manuseio dasamostras;

• A configuração do subsolo (condições de contorno) tem muitainfluência na propriedade medida.

Ensaios in situ mais conhecidos no Brasil:• Ensaios de cone (cone estático, cone dinâmico, piezocone);• Ensaio pressiométrico• Ensaio de palheta (“vane test”)

• Ensaio de cone estáticoEnsaio de cone estático (ou CPT - “cone penetration test”, “deep sounding” ou

cone holandês ou ainda ensaio penetrométrico) → mede-se o esforçonecessário para cravação no solo (resistência a penetração) de umaponteira cônica solidária a um conjunto de hastes.

– Emprego:Investigação complementar a sondagem de simples reconhecimento com

vistas a estimativa de parâmetros para projeto– Medições:

• esforço total de cravação (Ft);• esforço isolado de cravação da ponta (Fp);• por diferença o esforço de atrito lateral (Fl = Ft - Fp).

– Parâmetros:• Resistência de ponta (qc): qc = Fp/Ap• Atrito lateral (fs): fs = Fl/Al

– Equipamento:• Dispositivo de cravação → manual ou mecânico (hidráulico),

ancorado no terreno;• Elemento de sondagem → tubos, hastes e cone. O cone é

caracterizado pelo ângulo do vértice e área da base (60o e 10 cm2);• Dispositivos para medição dos esforços → manômetros, anéis

dinamométricos, sensores elétricos (células de carga) - cone elétrico


Fp

Fl

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Dispositivomanual decravação

Cone holandês

Cone de Begemancom luva de atrito

Equipamento mecânico/hidráulicode cravação

ensaio estático e dinâmico

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– Execução do ensaio (método convencional)a) Ancoragem do equipamento de cravação → uso de tirantes;b) O cone é conduzido a profundidade desejada através de um furo de

sondagem ou por cravação desde a superfície;c) Todo o conjunto é cravado → o esforço total é medido;d) A seguir, por uma haste interna, somente a ponta é cravada → o esforço de

ponta é medido;e) O esforço por atrito lateral é dado pela diferença entre o esforço total e o

esforço de ponta;f) A velocidade de penetração é constante → da ordem de 1 cm/s.OBS: Cones dotados de camisa ou luva de atrito → o esforço por atrito lateral

é medido independentemente pelo deslocamento da camisa de atrito.Alguns sistemas penetrométricos permitem, após o ensaio, substituir aponteira cônica por um amostrador.

– Apresentação e interpretação dos resultadosApresentação dos resultados → variação de qc e fs com a profundidade;Identificação do tipo de solo:

Tipo de solo Variação de qc e fs com a profundidadesolos homogêneos qc cte e fs ↑areia compacta qc e resist. total ↑ rapidamenteargila de consist. média qc ↑ lentamente e resist. total ↑ rapidamenteaterro solto qc e fs baixassolos com pedregulhos variações erráticas e bruscas de qc e fs

Segundo Begeman (1965) desde ensaios com cone com camisa de atritoTipo de solo fs/qc (%)

areia fina a grossa 1,2 - 1,6areia siltosa 1,6 - 2,2areia silto-argilosa 2,2 - 4,0argila > 4,0

Relações entre qc e o Nspt: (Costa Nunes)Tipo de solo qc/Nspt

argila a silte argiloso 3,5argila arenosa e silto-arenosa 2,0silte arenoso 3,5areia argilosa 6,0areia 10,0


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– SofisticaçõesSistemas de cravação automotivos → sistemas de deslocamento, cravação

e medição acoplados a veículos adaptados.

Sistemas de cravação estáticos e dinâmicos combinados

Cone sísmico → sistema de cone estático e de geofísica de sismicidade


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Piezocone (CPTU) → na ponteira cônica são instalados dispositivos demedição da pressão de água no subsolo.Emprego muito difundido para estimativa de parâmetros de resistência eavaliação da dissipação de poropressão em argilas moles.Existem sistemas com e sem cabos de transmissão de dados.

Cone ambiental → a ponteira cônica apresenta outros sensores: sensores detemperatura, de pH, de contaminantes específicos, etc...Uso crescente em geotecnia ambiental (monitoramento de áreas sujeitas acontaminações).


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• Ensaio pressiométricoEmpregado na determinação “in situ” de características de deformabilidade e

resistência dos solos.É executada uma prova de carga horizontal no solo através de uma sonda

dilatável introduzida num furo de sondagem de mesmo diâmetro. A sondaé dilatada pela injeção d’água sob pressão crescente.

– EquipamentoSonda → composta de três células dilatáveis (uma central e duas extremas)

que garantem uniformes tensões radiais. Diâmetros: 32 a 115 mm ecomprimento total: 60 a 70 cm;

Sistema de controle de pressões e volumes → reservatório de CO2,reguladores de pressão e manômetros;

Tubulações


Pressiômetro

tipo Menard

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– Execução do ensaioa) Perfuração até a profundidade de ensaio → a trado, percussão ou por

sonda autoperfurante;b) A sonda é posicionada e inflada sob pressão crescente até a pressão limite;c) A cada estágio de pressão são feitas leituras da variação de volume em

intervalos de 15, 30 e 60 s da aplicação da pressão;d) O ensaio é encerrado quando é atingida a expansão limite da sonda.


Pressiômetro

tipo Menard

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– Interpretação dos resultadosCurva pressiométrica → pressão x variação de volume para t= 60s (V60);Curva de fluência → pressão x (V60 - V30).

Fases da curva pressiométrica:1 - Fase de equilíbrio → pressão de repouso do terreno (Po)2 - Fase elástica3 - Fase pseudo-elástica → Módulo Pressiométrico (Ep)4 - Fase plástica → da curva de fluência - pressão de fluência (Pf)5 - Fase de equilíbrio limite → deformações muito grandes tendendo a

pressão limite (Pl)Correções:

• Calibração da sonda• Correção piezométrica

Parâmetros:Módulo pressiométrico (Ep) →

ν = coef. PoissonVo = volume de repousoV = volume injetadodP/dV = inclinação da curva pressiométrica na fase pseudo-elástica

Pressão limite (Pl) → abcissa da assíntota vertical da curva pressiométrica;Pressão de fluência (Pf) → desde a curva de fluência;Pressão de repouso (Po)Correlações:

• Resistência não drenada: (Pl - Po) x Su• Capacidade de carga: (Pl - Po) x q


ca)piezométri correção(PimPmP +−=

dV

dP)VVo()1(2Ep ⋅+⋅ν+⋅=

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• Ensaio de palheta (“vane test”)Ensaio para avaliação da resistência não drenada de solos argilosos. Consiste

na medida do torque necessário para girar uma cruzeta metálica cravadano solo em uma dada profundidade.

– Equipamento• Palheta → eixo de aço no qual são soldadas quatro aletas finas e

retangulares;• Hastes → conjunto de hastes para alcançar a profundidade de ensaio;• Dispositivo para aplicação de um momento de torção → manual ou

mecânico;• Torquímetro → dispositivo para medida do torque.

– Execução do ensaioa) Instalação da palheta na profundidade desejada → pré-furo ou por cravaçãob) Execução do giro a velocidade constante;c) Medição do torque necessário a ruptura do solo.– Cálculo do ensaio

Principais hipóteses assumidas:• Ensaio não drenado;• Superfície de ruptura é um cilindro de mesmas dimensões da palheta• Solo isotrópico e distribuição uniforme de tensões;• Desprezado o amolgamento no entorno da palheta.


bltotal M2MM ⋅+=

2

D)HD(SuMl ⋅⋅⋅π⋅=

)2

D

3

2()

4

D(SuM

2

b ⋅⋅⋅π⋅=

)6

D

2

H()D(SuM 2

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)6

D

2

H(D

MSu

2

total

⋅⋅⋅π=

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Vane test mecanizado e automatizado

(Pagani)

Vane test manual (Pagani)

com torquímetro analógico

Vane test manual (Geonor)

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– Amostragem• Determinar a composição e estrutura dos materiais

• Obtenção de corpos de prova para ensaios de laboratório

• Classificação das amostras

– Não representativas

– Representativas

– Indeformadas

• Amostras deformadas

Amostras sem a estrutura original do solo → se prestam acaracterização do solo e para moldagem de corpos de prova compactados

• Amostras indeformadasAmostras onde são conservadas ao máximo a estrutura, densidade

e teor de umidade originais do solo → estudo do comportamento dossolos in situ.

Viabilidade → f (natureza do solo, profundidade de amostragem e níveld’água)

Solos de difícil amostragem → solos pouco ou não coesivos,pedregulhosos e concrecionados

Cuidados básicos essenciais:• manipulação cuidadosa (moldagem e transporte)

• proteção à perda de umidade

• conservação em câmara úmida

– Amostras indeformadas em superfície

Junto a superfície do terreno ou próximas a superfície de uma exploraçãoacessível.

• cilindros ou anéis biselados

• blocos

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Obtenção de cilindros cortantes e blocos

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– Amostras indeformadas em profundidade

AMOSTRADORES:

• Amostrador de parede fina (Shelby)

Tubo de latão ou aço inoxidável de espessura reduzida ligado a umcabeçote dotado de válvula para escape do ar e água.

Introdução → pressão estática a velocidade constante

Selamento com parafina e cuidado com transporte

Uso → solos coesivos com consistência mole a média

Diâmetros → 2”, 2½” e 3” para revestimento de 3”

3”, 4” e 5” para revestimentos de 6”


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• Amostrador de pistão

Êmbolo ou pistão que corre dentro do tubo de parede fina.

Melhora bastante as condições de amostragem em argilas muito moles→ sucção provocada pelo pistão

O pistão é suspenso e o tubo cravado em etapas

• Amostrador de pistão estacionário

O pistão mantém-se estacionário (fixo ao revestimento) enquanto o tuboé cravado.

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• Amostrador tipo Osterberg

Amostrador de pistão estacionário onde a amostragem é feita por umtubo interno cravado por pressão hidráulica enquanto o pistãomantém-se fixo.

Particularmente indicado para argilas orgânicas moles, siltes argilosos eareias.

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• Amostrador Denison

Acionado por uma sonda rotativa. Terceiro tubo interno que recebeamostra cortada por coros de vídia solidária ao tubo externo

Indicado na amostragem de solos resistentes, os quais não é possível acravação.

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• Qualidade das amostras

Amostra indeformada ?! - estado de tensões ?!

Mínimo de perda de umidade e com deformações volumétricas, escoamentosplásticos e distorções das camadas desprezíveis.

Hvorslev (1969) → técnicas e recomendações para emprego de amostradoresde parede fina. Objetivos:

– eliminar, dentro de certos limites, as deformações no terreno;

– eliminar o atrito do terreno com o amostrador;

– eliminar o atrito da amostra com o interior do tubo.

Índices de Hvorslev:– Abertura interna relativa (Ii)

Valores recomendados: 0,5 a 1 %

– Coeficiente de área (Ia )

Valores recomendados: 10 a 15%

ângulo do bisel = f(Ia )

– Coeficiente de comprimento da amostra (Ie)

Valores recomendados: 5 a 10 - solos não coesivos

10 a 20 - argilas

Solos coesivos:

Ie = f (sensibilidade)


%100D

DDI

p

pii ⋅−=

%100D

DDI

2

22

e

iea ⋅−=

ie

D

LI =

Ia (%) Ângulo do bisel (o)5 1510 1220 940 580 5

Sensibilidade (S) Ie

S > 30 205 < S < 30 12

S < 5 10

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PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO · PDF fileprospecÇÃo geotÉcnica do subsolo introduÇÃo embasamento teórico problema conhecimento geotÉcnico do subsolo