UFBA - Aula 05 - Estudos Preliminares - Prospecção Geotécnica

UFBA - Escola Politcnica - Departamento de Transportes Disciplina ENG305 CONSTRUO DE ESTRADAS - Profa Denise Ribeiro Estudos Pr-Construtivos

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ESTUDOS PR-CONSTRUTIVOS PROSPECO GEOTCNICA

1.

CONSIDERAES INICIAIS

2.

OBJETIVOS DA PROSPECO GEOTCNICA

3. FASES DA PROSPECO GEOTCNICA

4. MTODOS DE PROSPECO


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PROSPECO GEOTCNICA 1. Consideraes iniciais: As caractersticas de um solo no podem ser descobertas apenas pelo aspecto da camada superficial ==> H necessidade de investigar o solo em profundidade.

O resultado da PROSPECO de solos fornece informaes relevantes para definir as camadas dos perfis dos solos e rochas encontrados no subsolo, a serem removidos;


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PROSPECO GEOTCNICA

1. Consideraes iniciais: PROSPECO GEOTCNICA - Proporciona a confirmao tcnica e econmica de um traado proposto;

- Viabiliza a elaborao do planejamento das tcnicas e equipamentos a empregar na terraplenagem.


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PROSPECO GEOTCNICA VALOR DA INVESTIGAO GEOTCNICA:

Pode ser medido pelo custo que seria gasto na construo se a investigao do terreno no tivesse sido feita.

Todas as sondagens so caras, mas as mais caras so aquelas que no foram feitas.


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PROSPECO GEOTCNICA

2. OBJETIVOS DA PROSPECO GEOTCNICA:


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PROSPECO GEOTCNICA2. OBJETIVOS DA PROSPECO

GEOTCNICA: Verificar a profundidade das rochas: textura e as

caractersticas (gnese,

litologia e cor),

mineralogia,

direo das camadas, espaamento das juntas, planos de acabamento e estado de decomposio;


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PROSPECO GEOTCNICA2. OBJETIVOS DA PROSPECO

GEOTCNICA (cont.):

- Verificar o perfil geolgico da regio, a densidade e umidade do solo local; - Determinar as propriedades do solo, da espessura e extenso das camadas existentes; - Verificar a compacidade e consistncia dos solos;


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PROSPECO GEOTCNICA2. OBJETIVOS DA PROSPECO GEOTCNICA (cont.):

Verificar os mtodos mais adequados para manuseio dos materiais;

Verificar os ensaios mais convenientes para controle dos trabalhos executar;

Obter dados que sirvam de base aos estudos dos subleitos, das bases e das capas de rolamento;


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PROSPECO GEOTCNICA 2. OBJETIVOS DA PROSPECO GEOTCNICA (cont.): Orientar os projetistas sobre a possibilidade de se evitar a passagem da via construir, por reas onde tenham ocorrido escorregamentos ou onde hajam falhas em camadas rochosas; Indicar escorregamentos geolgicos anteriores (caso tenham ocorrido) e a possvel influncia dos materiais passveis de escorregamentos na obra; Localizar o nvel de gua, os lenis dgua e as camadas aqferas com influncia sobre os escorregamentos e a indicao dos dispositivos especiais de drenagem.


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PROSPECO GEOTCNICA

3. FASES DA PROSPECO GEOTCNICA


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PROSPECO GEOTCNICA3. FASES DA PROSPECO GEOTCNICA: CNICA Levantamento do perfil geolgico do subsolo;

Coleta de amostras para ensaios e estudo dos solos que constituem o perfil do terreno. Podem ser: Amostra Deformada: Extrada por raspagem ou escavao, implicando na destruio da estrutura e na alterao das condies de compacidade ou consistncia naturais. Amostra Indeformada: Extrada com o mnimo de perturbao, procurando manter a estrutura e condies de umidade e compacidade ou consistncia naturais. Realizao do desenho do perfil geolgico levantado.


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PROSPECO GEOTCNICA Exemplo dos efeitos da ao geolgica sobre uma estrada:

Ao ssmica; PROBLEMAS DETECTADOS: baixa qualidade geotcnica dos materiais existentes ao longo do traado da via;

. alto grau de deslocamento da placa tectnica nas falhas;


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PROSPECO GEOTCNICA Exemplo dos efeitos da ao geolgica sobre uma estrada: PROBLEMAS DETECTADOS: . Tenses internas e descompresso de materiais muito deformados;

. Ao ssmica;

. Ao antrpica sobre os taludes; e

. Ao do clima rido sobre a vegetao.


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PROSPECO GEOTCNICA

Exemplo de ao antrpica sobre os taludes;

Instabilizao localizada de talude em obra de escavao


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PROSPECO GEOTCNICA

4. MTODOS DE PROSPECO


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PROSPECO GEOTCNICA4. MTODOS DE PROSPECO: - O nmero e a localizao das sondagens dependem do grau de variabilidade das condies do subsolo e da rea a ser construda.

O mtodo, as ferramentas e os equipamentos necessrios para a prospeco do solo variam em funo: da localizao dos furos; das caractersticas topogrficas do local.

- No incomum o emprego de vrios mtodos numa mesma obra.


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PROSPECO GEOTCNICAClassificao dos materiais de superfcie. Classificao segundo o DNER (atual DNIT)Classificao 1 Categoria Caractersticas terra em geral, piarra ou argila, rocha em bom estado de decomposio, seixos rolados (ou no) com dimetro inferior a 15cm, qualquer que seja o teor de umidade, compatveis com uso de tratores dozer, scraper rebocado ou motoscraper. rocha com resistncia penetrao mecnica inferior ao granito, blocos de pedra com volume inferior a 1m, mataes e pedras de dimetro mdio superior a 15 cm, cuja extrao se processa com emprego de explosivo, ou combinando explosivos, mquinas e ferramentas manuais. rocha com resistncia penetrao mecnica superior ao granito, blocos de pedra com volume superior a 1 m, cuja extrao se d mediante o emprego de explosivos.

2 Categoria

3 Categoria


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PROSPECO GEOTCNICA

4. Mtodos de prospeco 4.1 MTODOS MANUAIS: Escavao de POOS; Trado Manual. Escavao de TRINCHEIRAS;


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PROSPECO GEOTCNICA4. Mtodos de prospeco: 4.1 Mtodos Manuais ESCAVAO DE POOS: - So perfurados com equipamentos manuais (ps e picaretas);

- A profundidade limitada pela presena do nvel dgua 4 a 5 metros;

- Dimetro mnimo do poo = 0,60m (para permitir a movimentao de um operrio);


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PROSPECO GEOTCNICA 4.1 Mtodos Manuais ESCAVAO DE POOS (cont.): - Viabiliza de blocos; - O perfil exposto permite o exame visual das camadas do subsolo e a anlise da consistncia e da compacidade das camadas. - Os materiais se classificam na 1 categoria - mtodo utilizado para todos os tipos de solo. a coleta de amostras deformadas ou indeformadas, na forma


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PROSPECO GEOTCNICA

4. Mtodos de prospeco 4.1 Mtodos Manuais SONDAGEM TRADO MANUAL: um processo rpido, simples e econmico aplicado em investigaes preliminares do subsolo; Tem aplicao manual, por operadores que giram uma barra horizontal, acoplada a uma haste vertical, cuja extremidade detm uma broca ou cavadeira;

- Dimetro dos trados: entre 75 a 300 mm.


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PROSPECO GEOTCNICA 4.1 Mtodos Manuais SONDAGEM TRADO MANUAL (cont.): medida que o trado penetra no subsolo, a cada 5 ou 6 rotaes, o trado retirado para coleta do material colhido, atingindo profundidades de at 10m, acima do nvel dgua.

um mtodo que permite conhecer o tipo de solo, a espessura das camadas e o nvel do lenol fretico;


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PROSPECO GEOTCNICA4. Mtodos de prospeco 4.1 Mtodos Manuais SONDAGEM TRADO MANUAL (cont.): - um mtodo que no pode ser aplicado em solos com camadas de pedregulhos, mataces, areias muito compactas e abaixo do nvel dgua. - Os materiais se classificam na 1 categoria. - Adequado para solos argilosos. - Utilizados em estudo de jazidas.


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PROSPECO GEOTCNICA 4.1 Mtodos Manuais ESCAVAO DE TRINCHEIRAS:

So valas escavadas com auxlio de escavadeiras; Permite uma anlise visual e contnua do subsolo, seguindo uma direo, objetivando a inspeo visual das paredes e fundo; Permite a coleta de amostras

representativas deformadas e indeformadas.


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PROSPECO GEOTCNICA 4.1 Mtodos Manuais ESCAVAO DE TRINCHEIRAS:

- Exposio contnua do subsolo ao longo da seo de uma encosta natural, reas de emprstimos, etc.

- Os materiais se classificam na 1 ou 2 categoria.


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PROSPECO GEOTCNICA

4. Mtodos de prospeco: 4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM PERCUSSO com circulao de gua Ensaios de SPT (Standard Penetration Test) ou Sondagem percusso com circulao de gua,

complementada com medidas de torque - SPT-T.

SONDAGEM ROTATIVA;


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PROSPECO GEOTCNICA4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM PERCUSSO SPT (Standard Penetration Test)

um ensaio de baixo custo, de simples execuo. a sondagem mais usada no Brasil; muito empregada em prospeces do subsolo para fins de fundaes; - Usado para obter a resistncia ao cisalhamento do solo, estado de

consistncia e compacidade dos solos.


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SONDAGEM PERCUSSO SPT (Standard Penetration Test); Processo de perfurao: 1 Utiliza o Trado cavadeira, depois trado espiral at encontrar o nvel dgua ou material que dificulte tal procedimento.

PROSPECO GEOTCNICA

Utiliza tubo de revestimento (150 a 300 mm).

A partir do nvel dgua, a penetrao no solo travs da batida do Trpano de lavagem o material aps esmigalhado pelo trpano, com a presena da gua, forma uma lama facilitando sua retirada.

-Mede a cada metro , o nmero de golpes de um peso de 60 a 65 Kg, que cai em queda livre de 75 cm de altura, para cravar 15 cm do amostrador, nas camadas atravessadas.

- Procede-se desta forma, at que o amostrador penetre 45 cm de profundidade. Despreza os 15cm iniciais e pode-se determinar a compacidade e a consistncia das camadas ensaiadas.


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PROSPECO GEOTCNICA4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM PERCUSSO SPT (cont.) Permite a determinao do nvel d'gua; - Determina-se o ndice de resistncia penetrao, atravs do nmero de golpes (N), a cada metro perfurado. - Profundidade mxima = 50 a 60 m - Os materiais se classificam na 1 ou 2 categoria.


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PROSPECO GEOTCNICA

4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM PERCUSSO SPT (cont.)


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PROSPECO GEOTCNICA 4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM PERCUSSO SPT (cont.) VANTAGENS PRINCIPAIS: - Baixo custo. - Facilidade de execuo em locais de difcil acesso. - Coleta de amostras a diversas profundidades mostrando a estratigrafia do terreno. - Possibilita a determinao do NA. - O solo imediatamente abaixo do furo conserva-se inalterado. - Mtodo mais difundido no Brasil.


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PROSPECO GEOTCNICASONDAGEM PERCUSSO (SPT): (cont.) - DESVANTAGENS: A energia aplicada alta. Necessita fornecimento de gua. no existe a sensibilidade de profundidade para solos saturados e moles. Complicado e demorado para instalar e desmobilizar. Identificao precisa do solo dificultada pela quebra das partculas pelo trepano e a mistura dos materiais pela lavagem.

4.2 MTODOS MECNICOS:


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PROSPECO GEOTCNICA4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM PERCUSSO (SPT): (cont.) NMERO MNIMO DE SONDAGEM SEGUNDO A ABNT


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4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM ROTATIVA: empregada na perfurao de rochas, mataces e rochas alteradas de alta resistncia; Obtm amostras de rocha e identifica

PROSPECO GEOTCNICA

descontinuidades no macio rochoso; Permite tambm a realizao dos ensaios de perda d'gua e infiltrao. -O mtodo perfurante dada por foras de penetrao e rotao que, conjugadas, atuam com poder cortante. A amostra de rocha obtida chamada de testemunho. - A Sondagem Mista (SM) a conjugao do processo a percusso e rotativo.


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PROSPECO GEOTCNICA4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM ROTATIVA (cont.): - Os materiais se classificam na 1, 2 e 3 categoria. . Necessrio em praticamente todas as obras de grande porte. Composio do equipamento: . haste metlica rotativa dotada, na

extremidade, de ferramenta de corte (coroa) com barriletes; . conjunto motor-bomba; . tubos de revestimento e sonda rotativa.


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PROSPECO GEOTCNICA4.2 MTODOS MECNICOS: SONDAGEM ROTATIVA:

Perfuratriz rotativa montada sobre trator: caracterizada com furo de 3 em sondagem de reconhecimento. A velocidade da perfurao pode ser relacionada com a consistncia do material, de acordo com a tabela. Tipo de Velocidade Classificao material mdia m/h provvel Rocha bem alterada 15 22 2 Categoria c/pr-escarificao Rocha medianamente alterada 7,5 22 2 Categoria consistncia mdia c/pr-escarificao e explosivos Rocha dura 0 7,5 3 Categoria


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PROSPECO GEOTCNICA

4. Mtodos de prospeco:

4.3 MTODO SSMICO:


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PROSPECO GEOTCNICA 4. Mtodos de prospeco : 4.3 MTODO SSMICO: inicialmente, era aplicado somente prospeco da explorao de petrleo;

posteriormente, passou a ser utilizado no reconhecimento dos macios de terra e rocha.


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PROSPECO GEOTCNICA 4. Mtodos de prospeco :

4.3 MTODO SSMICO (cont.) Mtodo mais preciso para a determinao dos perfis das camadas de solo e rocha no subsolo. Usa o aparelho chamado GEOFONE


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PROSPECO GEOTCNICA4. Mtodos de prospeco :

4.3 MTODO SSMICO (cont.) Baseia-se no fato de que ondas de choque provocadas por explosivos

atravessem as camadas de diferentes rochas com velocidades proporcionais ao grau apresentam, CATALANI). de compacidade que elas (RICARDO E


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PROSPECO GEOTCNICA 4. Mtodos de prospeco: 4.3 MTODO SSMICO (cont.) Alm da geometria das camadas rochosas, o mtodo tambm permite a extrao de parmetros fsicos, tal como a densidade das rochas.

O

conhecimento

da

velocidade

de

propagao das ondas ssmicas permite construir a seo da rea pesquisada e estimar sua profundidade, podendo ser estimado o custo da escavao e melhor planejar a seleo de equipamentos.


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PROSPECO GEOTCNICAPode-se calcular as velocidades de ondas de choque atravs das camadas sucessivas de diferentes densidades, bem como as espessuras correspondentes. Importantssimo: Sabe-se que os custos de escavao aumentam substancialmente com a compacidade dos materiais. A velocidade proporcional a compacidade.Solo natural Rocha alterada

Rocha dura


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PROSPECO GEOTCNICA

Correlao entre as velocidades de propagao e a escarificabilidade dos materiais.Trator com ripper (escarificador) na faixa de 200/300HP, com peso de 30 a 45 t Velocidade de Escarificao Equipamento Classificao propagao (m/s) provvel 0 450 no necessita equipamentos normais 1 Categoria 450 900 escarificao leve trator com ripper transio 900 1200 escarificao mdia trator com ripper 2 Categoria 1200 1500 escarificao pesada trator com ripper 2 Categoria 1500 1800 escarificao muito pesada ripper e/ou explosivo 2 Categoria c/ explosivo > 1800 no escarivel p/ desmonte de rocha 3 Categoria


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PROSPECO GEOTCNICA 5. CONSIDERAES SOBRE CADA TIPO DE

SONDAGEM: RESUMO SONDAGEM TRADO: mtodo recomendvel para profundidades rasas, em que a coleta de amostras deformadas no inviabilizam os objetivos de uma anlise. SONDAGEM PERCUSSO (SPT): mtodo

recomendvel para profundidades maiores, sendo que tambm obtm amostras deformadas ou semi-deformadas.


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PROSPECO GEOTCNICA 5. Consideraes sobre cada tipo de sondagem : SONDAGEM ROTATIVA: recomendada para situaes com solo alterado (cascalho, piarras) e para a presena de rocha. A SONDAGEM SSMICA: mtodo que exige tcnicos especializados, equipamentos sofisticados e onerosos, recomendado somente para servios em rochas, em obras com grande aporte de capital.


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PROSPECO GEOTCNICA


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PROSPECO GEOTCNICA

FIM

Professora: Denise Ribeiro E-mail: [email protected] Cel.: 9904-5399

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