AULA 05 - PM2 - Métodos de Exploração_continuação

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PESQUISA MINERAL II
Métodos de Exploração: continuação
Profº Marcus Alexandre de Carvalho W. da Silveira 
2021/1
Universidade Estadual de Minas Gerais
Campus João Monlevade
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem
Como se dá a perfuração?
ROTAÇÃO
a) Trado
b) Corte diamantado sem recuperação do testemunho
c) Corte diamantado com recuperação do testemunho
PERCUSSÃO
a) SPT (Standard Penetration Test = Teste de Penetração Padrão)
MISTA
a) Banka
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percussão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Percussão?
✓ É o choque resultante da ação brusca de um corpo sobre outro...
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percussão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ É o método de sondagem que utiliza o princípio do peso em queda livre, de
modo a conduzir golpes ritmados sobre o trépano no fundo do furo, ao mesmo
tempo que gira sobre o próprio eixo, promovendo a desagregação da rocha em
seção circular
✓ Os fragmentos gerados são coletados em diferentes intervalos durante a
perfuração
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percussão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Objetiva determinar:
➢ O tipo de solo a cada profundidade
➢ A posição do nível d’ água
➢ Os índices de resistência à penetração (N) a cada metro
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percussão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Queda livre de um peso sobre um conjunto de equipamentos que penetram na
rocha
✓ Os “testemunhos” são fragmentos de
✓ rocha ou solo
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Utilizadas para captação de água subterrânea e para teste geotécnicos de
resistência a compressão
✓ Não há testemunho – coletam-se fragmentos de rocha ou solo
✓ Furos verticais descendentes
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Revestimentos são utilizados quando há riscos de desmoronamento da parede
do furo
✓ Custo mais baixo que as rotativas
✓ Ferramenta de corte pode ser amolada várias vezes
✓ Indicadas para rochas de dureza média a baixa – obtenção de boas amostras em
terrenos fraturados
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Vantagens:
➢ Capazes de ultrapassar e posicionar o nível d'água;
➢ O furo pode ser revestido se apresentar-se instável;
➢ Determina o tipo de solo em suas profundidades de ocorrência e atravessa solos mais
resistentes;
➢ Mede a resistência a penetração do solo;
➢ Baixo custo e fácil execução;
➢ Pode ser realizado em locais de difícil acesso.
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Desvantagens:
➢ Impossibilidade de realização de furos inclinados
➢ Baixo rendimento em rochas duras ou solo muito compactos
➢ Não ultrapassam matacões e blocos de rocha
➢ Maior possibilidade de contaminação de amostras
➢ Amostras em fragmentos dificultando a identificação petrográfica: textura,
composição, estrutura e mergulho
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Definição:
➢ Sondagem a percussão é um método de investigação de solo cujo avanço da
perfuração se dá por meio de trado, percussão ou de lavagem, sendo utilizada a
cravação de um amostrador para a medida de índices de resistência à
penetração, obtenção de amostras, determinação do nível d'água e execução
de vários ensaios in situ
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Sondagem manual SPT
Métodos de Exploração: continuação
➢ Muito utilizadas em
ensaios de
compressibilidade de
solos para estudos
geotécnico do terreno
➢ Ensaios padronizados
pela NBR 6484 de 2001
1. Tripé
2. Roldana
3. Corda
4. Peso de bater (65 kg)
5. Haste guia
6. Cabeçote de bater
7. Haste de percussão
8. Amostrador
https://www.youtube.com/watch?v=xSdIgzKN1T0&t=77s
https://www.youtube.com/watch?v=xSdIgzKN1T0&t=77s
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Informações fornecidas pela Sondagem SPT:
➢ Coleta de amostras de solo, semi-deformadas de metro a metro, para uma posterior
caracterização táctil-visual em laboratório, através do barrilete amostrador padrão
➢ Perfil geotécnico do local investigado
➢ Profundidade de ocorrência do lençol freático (nível d’água do subsolo)
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT - Standard
Penetration Test)
✓ Informações fornecidas pela Sondagem SPT:
➢ Determinação da resistência do solo através do SPT (Standard Penetration Test), ou
seja, o número de golpes (N) necessários para a cravação dos últimos 30 cm do
barrilete amostrador por um peso de 65 kg, solto a uma altura de 75 cm em queda
livre
➢ Fornecer informações sobre a consistência e compacidade dos solos investigados
➢ Demais fatores pertinentes
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: normatizado pela ABNT NBR 6484:2001 (Solo – Sondagens de
simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio)
➢ É um dos ensaios correntemente mais usados e o mais econômico para obter
informação sobre solos de fundações
➢ Consiste em cravar no fundo de um furo de sondagem, devidamente limpo, um
amostrador normalizado
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• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: normatizado pela ABNT NBR 6484:2001 (Solo – Sondagens de
simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio)
1) O peso de bater é levantado por dois operários, puxando a corda que passa na
roldana
2) Um terceiro operário introduz a haste-guia no orifício do cabeçote e o peso é
deixado cair em queda livre, iniciando a penetração do amostrador
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: normatizado pela ABNT NBR 6484:2001 (Solo – Sondagens de
simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio)
3) À medida que penetra no terreno, parte do material atravessado penetra no
amostrador através da sapata que é oca
4) Toda a composição é retirada para a coleta da amostra que fica presa no
amostrador (ou barrilete) devido ao retentor de testemunhos
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: normatizado pela ABNT NBR 6484:2001 (Solo – Sondagens de
simples reconhecimento com SPT – Método de ensaio)
5) Uma nova haste de percussão é atarraxada e a operação é reiniciada,
aprofundando-se o furo
➢ Cada operação de perfuração e retirada do amostrador é denominada de Manobra
(um furo é, portanto, constituído de várias manobras)
➢ Se o material atravessado é pouco coeso os riscos de desabamentos são maiores e se
faz necessário o revestimento do furo
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: resultados
➢ Composição das camadas do solo e sua resistência;
➢ Profundidade do Nível de Água;
➢ N (Resistência) = nº de golpes para se cravar 30 cm do amostrador padrão
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓MétodoSPT: amostrador padrão (normalizado)
➢ Após atingir 1 metro de profundidade de escavação, a equipe posiciona o
amostrador padrão
➢ Este equipamento será cravado para o teste de resistência à percussão e
coletará as amostras de solo
➢ Para a cravação também é necessário posicionar a cabeça de bater, que vai
receber o impacto direto do martelo
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: marcação
➢ É necessário marcar com um giz um segmento de 45 cm dividido em três partes
iguais de 15 cm
➢ Essa marcação servirá como referência para a contagem das golpes do Peso de
bater (martelo) em cada trecho
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: marcação
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: posicionamento do Peso de bater (martelo)
➢ Para começar a cravação, o martelo é posicionado a 75 cm de altura da cabeça
de bater
➢Depois, iniciam os golpes até que sejam cravados os 45 cm
➢Um membro da equipe anota no boletim a quantidade de golpes necessários
para cravar o amostrador a cada 15 cm
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: fases
➢ Fase 1: o amostrador é cravado 15 cm, registrando o respectivo número de
pancadas
➢ A esta fase correspondem em regra solos remexidos pelo que o valor obtido
nesta fase é meramente indicativo
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: fases
➢ Fase 2: o amostrador é cravado mais 30 cm, sendo o resultado do ensaio SPT o
número de pancadas (N) obtido
➢ Se após 60 pancadas, a penetração não atingir os 30 cm, termina-se o ensaio
medindo a penetração obtida
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: coleta de amostras
➢ Após cravar os 45 cm de profundidade total, 15 + 30 (fase 1 + fase 2), retira-se o
amostrador padrão para a coleta de amostras do solo
➢ O processo segue, até que se encontre o nível d'água
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: teste de umidade
➢ Ao perceber a umidade do solo escavado, é feito um teste para saber se foi atingido o
nível d'água
➢ Esse teste é realizado com um equipamento que, ao tocar a água, emite um som
➢ Deste ponto até o final da sondagem, a perfuração continua com o método conhecido
como lavagem
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: teste de umidade
➢ Lavagem
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: teste de umidade - lavagem
➢ A água é injetada na haste que leva na extremidade superior do trépano que
possui orifícios laterais e injeta água no solo. A pressão da água e movimentos
de rotação e percussão imprimidos fazem com que o sistema rompa a estrutura
do solo.
➢ O solo misturado à água volta a superfície e é despejado na caixa d’água
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: teste de umidade (vídeos ilustrativos do YouTube)
➢ Sondagem a percussão “passo a passo” (2/6) – 9min30s
https://www.youtube.com/watch?v=c-LQSvDcVAs&t=407s
➢ Sondagem a percussão “passo a passo” (3/6) – 8min28s
https://www.youtube.com/watch?v=AFVAkfDzjpc&t=35s
➢ Sondagem a percussão “passo a passo” (4/6) – 9min55s
https://www.youtube.com/watch?v=0tlK4Y4tJLU&t=449s
Métodos de Exploração: continuação
https://www.youtube.com/watch?v=c-LQSvDcVAs&t=407s
https://www.youtube.com/watch?v=AFVAkfDzjpc&t=35s
https://www.youtube.com/watch?v=0tlK4Y4tJLU&t=449s
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Sondagem manual SPT
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓ Sondagem manual SPT
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: Tabela dos estados de compacidade e de consistência (Anexo A da
NBR 6484 de 2001)
Métodos de Exploração: continuação
N: é a soma do número de golpes
correspondente à cravação dos
últimos 30 cm do amostrador
padrão, após cravação dos 15 cm
iniciais
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: Registro do número de golpes “N”
Como geralmente não ocorre penetração exata de 45 cm:
1) É registrada a penetração imediatamente superior a 15 cm
2) Conta-se o número de golpes adicionais para 30 cm
3) Em seguida, conta-se o adicional para o amostrador atingir 45 cm
Exemplo de registro: 14/18 – 12/12 – 15/15
Métodos de Exploração: continuação
→ N = 12 + 15 → N = 27
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: Exemplo de registro: 14/18 – 12/12 – 15/15
Métodos de Exploração: continuação
→ N = 27
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: Registro do número de golpes “N”
Alguns casos especiais:
➢ 1/47, 1/50 – Quando para o 1º golpe do Peso de bater (martelo) a penetração
for superior a 45 cm
➢ 0/23, 0/51 – Se, ao apoiar o martelo, houver penetração (zero golpes)
➢ 0/65, 1/33, 1/20 – Penetração com poucos golpes ultrapassa 45 cm
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: Registro do número de golpes “N”
Interrupção da cravação do amostrador antes dos 45 cm nos seguintes casos:
a) Em qualquer um dos 3 segmentos de 15 cm o número de golpes ultrapassar 30:
12/16 – 30/11
b) Um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante toda a cravação: 14/15 – 21/15 –
15/7
c) Não se observar avanço do amostrador padrão durante 5 golpes sucessivos do
martelo: 10/0
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem a percurssão (SPT -
Standard Penetration Test)
✓Método SPT: Boletim de Sondagem SPT
Métodos de Exploração: continuação
Métodos de Exploração: continuação
Sondagens Rotativas Sondagens Percussivas
✓ Testemunhagem por corte
✓ Mecanismos: rotação – desgaste por atrito
ou abrasão
✓ O materiais desagregados se misturam ao
fluído de perfuração ou são armazenados
em barriletes
✓ Podem atingir 3000 metros de profundidade
✓ Rochas não fraturadas, duras ou
extremamente duras
✓ Permite amostragem em qualquer ângulo
✓ Furo realizado para coleta de amostras
(fragmentos) por meio de impacto
✓ Ideal para terrenos fraturados, rochas
moles a média, inconsolidada
✓ Permite identificar somente a
composição
✓ Rápida em pequenas profundidades
✓ Vertical descendente
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem
Como se dá a perfuração?
ROTAÇÃO
a) Trado
b) Corte diamantado sem recuperação do testemunho
c) Corte diamantado com recuperação do testemunho
PERCUSSÃO
a) SPT (Standard Penetration Test = Teste de Penetração Padrão)
MISTA
a) Banka
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem mista (banka)
Na sondagem do tipo mista,os movimentos rotativos e de percussão são combinados
para proporcionar o avanço do corte
Métodos de Exploração
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem mista (banka)
Métodos de Exploração
Legenda dos números em (A)
1 – Coroa ou sapata dentada;
2 – Tubos;
3 – Braços radiais;
4 – Plataforma;
5 – Composição interna para limpeza.
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem mista (banka)
✓Vídeos ilustrativos do YouTube:
➢ Banka cased drill for alluvial exploration & mining
https://www.youtube.com/watch?v=kTRgtVGrjPw
➢ Conrad Banka drill
https://www.youtube.com/watch?v=FrcYROtawVk
➢ Bor Darat
https://www.youtube.com/watch?v=cLzk7mh3-Mc
Métodos de Exploração: continuação
https://www.youtube.com/watch?v=kTRgtVGrjPw
https://www.youtube.com/watch?v=FrcYROtawVk
https://www.youtube.com/watch?v=cLzk7mh3-Mc
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem mista (banka)
✓Rotação: homens e/ou animais. O movimento mais o peso do equipamento
faz a sonda aprofundar-se (avançar)
✓ A perfuração pode ser auxiliada pelos operários (de 2 a 4) da plataforma,
por percussão. A amostra é coletada por eles
✓ Diâmetro de perfuração: de 5 a 15 cm
✓ Regiões com mão-de-obra barata e abundante
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem mista (banka)
✓ Indicação: depósitos dentríticos (zonas pantanosas, estuarinas, em rios e praias)
✓ VANTAGENS:
➢ Pequeno peso total do equipamento
➢ Facilidade de transporte
➢ Não precisa contratar mão-de-obra especializada
➢ Capacidade de perfuração aproximadamente de 25 m
➢ Baixo custo (se a mão-de-obra é barata)
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Sondagem mista (banka)
✓ Indicação: depósitos detríticos (zonas pantanosas, estuarinas, em rios e praias)
✓DESVANTAGENS:
➢ Número de operários (~8 pessoas para 15 m)
➢ Dificuldades operacionais: perfuração de argilas muitos compactas, matacões
ou troncos de madeira atravessados
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Cava de Teste (Trial Pit)
Métodos de Exploração: continuação
• Métodos de Exploração de Subsuperfície: Cava de Teste (Trial Pit)
✓ Objetivo: encontrar antigos shafts, rampas, galerias em certas áreas mineradas
no passado quando há possibilidade
Realiza-se inicialmente com abertura de galerias:
➢ Locar a boca da mina
➢ Desenhar galerias
➢ Identificar elementos geológicos
➢ Corpo mineralizado reconhecido
➢ Amostragem (corpo de minério e rocha encaixante)
Métodos de Exploração: continuação
• Barbosa, V.B., Notas de aula: Avaliação e exploração de depósitos. Departamento de
Engenharia de Minas. Universidade Federal de Minas Gerais. 2018.
• Cavalcanti Neto, M.T.O., Rocha, A.M. R., Noções de prospecção e pesquisa para
técnicos de geologia e mineração . Natal/RN: Editora do IFRN-RN, 2010.
• Pereira, R.M., Fundamentos de Prospecção Mineral. Editora Interciência. Rio de
Janeiro, 2003.
• Silva, 2010: Aulas da Prof. Dra. Rosaline Cristina Figueiredo e Silva lecionadas no curso
de Graduação em Engenharia de Minas. Disciplina: Geologia Econômica (Universidade
Federal de Minas Gerais) em 2010/1
Referências bibliográficas