Investigações parte 1

Prévia do material em texto

Unicamp
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO 
GEOLÓGICA
UnicampMÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
1. CONCEITO DE UNIDADE GEOLÓGICA
2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
3. MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO
Unicamp
1.1 CONCEITO
• Unidade geológica: é um corpo geológico espacialmente
delimitado, com características específicas e
comportamento similar face à determinada solicitação.
• Corpo geológico: Camada, zona ou trecho capaz de ser
delimitado em superfície e/ou em subsuperfície, com
características e propriedades singulares.
• Comportamento similar: Comportamento semelhante face à
mesma solicitação.
• Solicitação: Ação sobre o ambiente geológico imposta,
induzida ou resultante da interação com a ocupação
antrópica.
1. UNIDADES GEOLÓGICAS
Unicamp
1.2 RELAÇÃO COM O PROCESSO GEÓLOGICO
Toda unidade geológica está associada a um processo
geológico específico, de tal sorte que o conhecimento dos
processos que atuaram num local determinado é essencial
para o conhecimento das unidades presentes.
Exemplo: Aluvião é um material resultante de processos de
transporte e deposição flúvio-lacustres, constituindo um
corpo geológico capaz de ser separado e caracterizado
pelas suas propriedades decorrentes do processo de
origem.
1. UNIDADES GEOLÓGICAS
Unicamp1. UNIDADES GEOLÓGICAS
1.3 ABRANGÊNCIA
Uma unidade geológica pode ser constituída por um
conjunto de camadas ou por camadas individualizadas,
em conformidade com a solicitação.
Exemplo: No caso de uma rodovia, uma camada de argila
orgânica de um corpo aluvionar será considerada como
uma unidade geológica, devido à possibilidade de induzir
recalques do pavimento. Por outro lado, para fins de
escavação, um conjunto de várias camadas de um
aluvião, pode ser considerado como uma única unidade
geológica.
Unicamp2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA 
2.1 OBJETIVO
O objetivo da investigação geológica é delimitar
espacialmente as unidades geológicas e determinar suas
características e propriedades geomecânicas através de um
plano de investigações.
Plano de investigações: conjunto de métodos de investigação
aplicado num local para o conhecimento das unidades
geológicas.
Unicamp2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
2.2 MÉTODOLOGIA DE TRABALHO
Atividades que fazem parte de um plano de investigação:
– Caracterizar as solicitações
– Avaliar as unidades geológicas presentes em função dos dados existentes,
de reconhecimento geológico e outros métodos.
– Selecionar os métodos de investigação aplicáveis em função das
solicitações, unidades geológicas, fase dos estudos, logística, resolução,
prazo, custo e outras variáveis e distribuir as investigações na área através
de critérios geométrico e geológico
– Elaborar especificações executivas, procedimentos de fiscalização, critérios
de medição e pagamento, contrato e licitação
– Acompanhar os resultados e ajustar o plano de investigação
– Interpretar os resultados e elaborar os modelos geológico e geomecânico
– Elaborar seções geológicas e outras formas de apresentação de dados
conforme requerido
– Acompanhar a escolha da solução e o desenvolvimento do projeto
Unicamp2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
2.3 PRINCIPAIS LIMITAÇÕES
Resolução: capacidade do método de fornecer a informação
desejada; a resolução de cada método pode variar
conforme a solicitação ou ambiente
Prazo: o prazo disponível para as investigações pode limitar
ou até impedir a aplicação de determinados métodos em
função do tempo de execução
Custo: o custo das investigações varia entre um e três por
cento do custo do empreendimento ou obra, exceto em
casos especiais
Custo x benefício: há um relação ótima entre o volume de
investigação, que se reflete no custo das investigações e as
informações obtidas, ou seja, o benefício alcançado
Unicamp3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO
3.1 MÉTODOS INDIRETOS
São métodos que não permitem o acesso ao material
investigado, seja “in situ” ou em amostras, utilizando-se
de meios indiretos para a delimitação e caraterização da
unidade geológica.
3.1.1 INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS
•Sensoriamento remoto: imagens obtidas por satélites
e por radar
•Fotografias aéreas, em diversas escalas
•Essenciais em estudos regionais e na determinação
de estruturas geológicas.
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
São métodos que permitem o acesso ao material
investigado, seja “in situ” ou através de amostras.
3.2.1 MAPEAMENTO GEOLÓGICO
– Mapeamento das unidades geológicas
– Utiliza os mesmos procedimentos dos mapas geológicos
– Essencial para a programação das demais investigações
– Mapas geológicos especiais (paredes de túneis, superfícies
de fundação)
Unicamp3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO
3.1.2 MÉTODOS GEOFÍSICOS
3.1.2.1 Métodos sísmicos
São os mais empregados por refletirem as propriedades mecânicas das
rochas e facilitam a interpretação e correlação com dados de sondagens
diretas
–Sísmica de refração (mais empregado); Sísmica de reflexão;
Crosshole e tomografia sísmica
3.1.2.2 Métodos geoelétricos
–Eletroresistividade (sondagem elétrica vertical e caminhamento
elétrico); Potencial espontâneo; Condutividade (VLF); Radar de
penetração (GPR)
3.1.2.3 Outros métodos geofísicos
–Geofísica subaquática (sonografia, ecobatimentria, magnetometria
e gravimetria
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.2 POÇOS (PI) E TRINCHEIRAS (TR) DE INSPEÇÃO
• Poços: escavação manual, com enxadão, pá e sarilho, com
seções de 1,0m2 de lado, atravessando as camadas de solo
• Profundidade limitada pela presença de água, material instável e
rocha; para prosseguir a escavação nessas condições são
necessários procedimentos especiais
• Visualização de grande extensão do material e a retirada de
grandes volumes de amostra e de amostras indeformadas
• ápido até 10m. Profundidade máxima em condições ideais: 20m
• Trincheiras são escavações em forma de valeta; podem ser
feitas mecanicamente
• Cuidados: instabilização das paredes; quedas de pessoas e
animais (necessário cerca e cobertura)
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.3 SONDAGENS À TRADO (ST)
• Escavados manualmente com o auxílio de uma broca
chamada trado, acoplada a hastes de aço de ¾ de
polegadas e a um tê para imprimir o movimento
giratório
• Somente atravessa a camada de solo, sendo
interrompidos pela ocorrência de quaisquer materiais
mais duros (rocha alterada mole, linha de seixos, etc)
e pela presença de água subterrânea
• Permite a obtenção de grande volume de amostras
deformadas
• Método rápido e portátil; profundidade máxima em
condições ideais: 25 a 30m
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
AMOSTRA INDEFORMADA: amostra de solo retirada sem
ou com pequena modificação de suas características
“in situ” com o uso de equipamentos e técnicas
apropriadas.
AMOSTRA DEFORMADA: amostra de solo retirada com a
destruição ou modificação apreciável de suas
características “in situ”; também chamada de amostra
amolgada quando ocorre a fragmentação do material
amostrado.
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.4 SONDAGENS A PERCUSSÃO (SP)
– Escavados manualmente com o trado, acoplado a hastes de aço de
¾ de polegadas e a um T para o movimento giratório
– Executadas com tripé, motor, hastes, ferramentas, etc de diâmetro
de 2 1/2 ou 4 polegadas, empregando trado ou trépano e circulação
de água (lavagem)
– Geralmente executadas com um ensaio de resistência à penetração
tipo SPT a cada metro, manual
– Profundidade limitada pelo do topo rochoso ou camada de mais de
10cm de material duro
– Perfura abaixo do nível d’água (NA) subterrâneo com revestimento e
bomba d’água.
– Permite obter amostras deformadas com trado, lavagem e semi-
deformadas, com barrilete amostrador do ensaio SPT
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.4 SONDAGENS A PERCUSSÃO (SP) cont....
– Permite executar ensaio de infiltração e instalar monitores de nível
d’água e piezômetros
– Método rápido até 20m.Profundidade máxima em condições ideais:
40m
– Amostras do barrilete permitem visualizar as estruturas dos solos
facilitando a identificação dos tipos de solo
– Geralmente executadas com equipamento portátil com perfuração
mecânica através de trado ôco, amostragem pouco deformada e
ensaio SPT mecanizado
– Método de ensaio padrão para o projeto de fundações de edifícios,
usualmente empregado para a investigação de camadas de solo
– Principais limitações: somente atravessa a camada de solo; pode ser
interrompida por estrato de material duro intercalado no solo; pequena
quantidade de amostra.
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.5 SONDAGENS ROTATIVAS (SR)
Executadas através de equipamentos próprios (tripé, perfuratriz, bombas,
hastes, revestimentos, brocas, ferramentas, etc). Tem capacidade para
atravessar qualquer tipo de material e atingir profundidades de centenas
de metros
Sistema de perfuração
– solo: em geral, é executada como uma sondagem à percussão, com 
ensaios SPT a cada metro
– rocha: executada pelo processo rotativo com brocas (coroas) e 
barriletes amostradores especiais, como perfuratriz e conjunto de 
hastes com coroa diamantada e barriletes ocos na extremidade; 
fragmentos da rocha são removidos com injeção de água
• Diâmetro da perfuração: em solo, 100mm ou 4”; em rocha: variável de 60 a 
100mm, aproximadamente (padrões DCDMA → BW, NW e HW)
• Permite a retirada de testemunhos da rocha atravessada, recuperados 
através do barrilete. 
Unicamp
3.2.5 SONDAGENS ROTATIVAS (SR). Cont...
Recuperação: relação entre o comprimento perfurado e o comprimento de
testemunhos recuperados; não pode ser inferior a 90%.
• A recuperação depende de:
– tipo litológico
– grau de fraturamento e grau de alteração da rocha
– tipo de equipamento e acessórios
• A recuperação pode ser melhorada através de:
– perfuração cuidadosa (manobras curtas, pouca água)
– uso de coroas e barriletes apropriados (duplo, triplo)
– amostragem integral
• Ensaios:
– perda d’água sob pressão, destinado a avaliar a permeabilidade do 
maciço
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.6 SONDAGENS ROTATIVAS (SR). Cont...
• Método lento, em média 5m/dia com a execução de ensaios de perda d’água. Profundidade
máxima em condições ideais e equipamento apropriado: 500m
• Testemunhos acondicionados em caixas e guardados
• Análise dos testemunhos permite identificar:
– tipo litológico
– grau de alteração
– grau de fraturamento
• Resultados apresentados em logs ou perfis individuais de sondagem que devem conter:
– identificação da sondagem (obra, cliente, número do furo)
– inclinação e rumo do furo
– datas, diâmetros e tipos de barriletes e coroas
– cota da boca do furo e coordenadas
– leituras de nível d’água
– resultado dos ensaios SPT e de lavagem
– recuperação de testemunhos
– índice de qualidade da rocha (RQD)
– resultado dos ensaios de permeabilidade e perda d’ água
– descrição geológica dos materiais atravessados
– grau de alteração e de fraturamento
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.6 SONDAGENS ROTATIVAS (SR). Cont...
• Principais limitações: custo elevado (R$ 300,00/metro); produção baixa
(5m/dia)
A SONDAGEM ROTATIVA É O MÉTODO DIRETO DE
INVESTIGAÇÃO MAIS COMPLETO À DISPOSIÇÃO DA
GEOLOGIA DE ENGENHARIA. DEVIDO AO SEU CUSTO
ELEVADO, DEVEM SER OBTIDAS TODAS AS
INFORMAÇÕES POSSÍVEIS.
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.7 OUTROS MÉTODOS
– Sondagem a rotopercussão
– perfuradas com ar comprimido e brocas que pulverizam o material
atravessado
– o material pode ser precariamente reconhecido através do pó de
perfuração ou da velocidade de avanço
– utilizada para a execução de perfurações para acesso, instalação de
instrumentos, determinação do topo de rocha e outros casos em que
são necessários muitos furos
– método mecanizado muito rápido
– Trado oco (hollow stem auger)
– utiliza um trado helicoidal acoplado numa haste oca que funciona
simultaneamente como revestimento
– pelo interior da haste oca podem ser feitos ensaios SPT ou obtidas 
amostras pouco deformadas
Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.7 OUTROS MÉTODOS
– Cone de penetração contínua (deep sounding)
– utilizado para medir continuamente a resistência à
penetração e obtenção de outros parâmetros com uso de
ponteira especial
– aplicado em solos pouco resistentes
– Ensaio de palheta (vane test)
– utilizado para medir a resistência ao cizalhamento através
da rotação de palhetas cravadas no fundo do furo
– aplicado em solos pouco resistentes (em geral, em argilas)
Unicamp3.3 Ensaios em furos de sondagem
3.3.1 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT
– SPT – standard penetration test
– Medição da resistência à penetração do solo
– Consiste na cravação, no fundo do furo, de um barrilete amostrador
utilizando um peso e uma altura de queda padronizados
– Cravação pode ser manual (mais comum) ou mecanizada
– Resultados são expressos em números de golpes (queda do peso) para
a cravação dos últimos 30cm do barrilete
3.3.2 ENSAIO DE INFILTRAÇÃO
– Medição da permeabilidade em solos
– Executado pela adição controlada de água ao furo através do
revestimento
– Resultados expressos em K= cm/s
Unicamp3.3 Ensaios em furos de sondagem
3.3.3 ENSAIO DE PERDA D’ ÁGUA SOB PRESSÃO
– Medição da permeabilidade em rocha
– Consiste no isolamento de um trecho do furo através de obturadores e
na adição de água ao trecho com pressão
– Resultados expressos pela vazão (em litros por minuto) por metro de
furo ensaiado a determinada pressão (l/min.m.kgf/cm2) ou perda d água
específica
3.2.4 OUTROS ENSAIOS
– Slug test
– Videoscopia
– Injeção de cimento
Unicamp3.4 Instrumentos em sondagens
3.4.1 MONITOR DE NÍVEL D’ ÁGUA (MNA)
– Medição do nível d’água do terreno
– Consiste na colocação de um tubo perfurado, envolto em material filtrante, num furo de
sondagem
– Mede o nível d’água resultante de toda a extensão do trecho perfurado
– Também utilizado para coletar amostras de água subterrânea, principalmente em estudos
ambientais
3.4.2 PIEZÔMETRO
– Medição do nível d’água de determinado trecho do furo
– Consiste na colocação de um tubo perfurado, envolto em material filtrante, num trecho
determinado do furo
– Mede o nível d’água apenas do trecho do furo
– O nível d’água medido reflete a pressão a que está submetido o aqüífero do trecho do
furo
3.4.3 OUTROS
– Extensômetro linear : mede deslocamentos (movimentações) entre pontos de um furo
de sondagem
– Inclinômetro : mede a inclinação de trechos de um furo de sondagem
	MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
	MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
	1. UNIDADES GEOLÓGICAS
	1. UNIDADES GEOLÓGICAS
	1. UNIDADES GEOLÓGICAS
	2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA 
	2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
	2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
	3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	Número do slide 18
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.2 MÉTODOS DIRETOS
	3.3 Ensaios em furos de sondagem
	3.3 Ensaios em furos de sondagem
	3.4 Instrumentos em sondagens