Aula 13 Investigacao Subsolo

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INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
Professora: Júlia Righi
Notas de aula: Professor Roberto Ferraz/UFJF
Aula 13
 PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SUBSOLO
 Objetivos do Programa de Investigação Geotécnica
 Determinar a profundidade e espessura das camadas do
subsolo;
 Descrição do solo de cada camada: consistência, cor e outras
características perceptíveis;
 Determinação da profundidade do nível do lençol freático;
 Dados sobre propriedades mecânicas e hidráulicas dos solos ou
rochas: compressibilidade, resistência ao cisalhamento e
permeabilidade.
 Principais fatores a serem considerados para a escolha do
método de investigação
a) Tipo de atividade a ser realizada e seus problemas
específicos
b) Condições geológicas da área
c) Características do local a investigar
 a) Tipo de atividade e seus problemas específicos
 Cada tipo de atividade e estudo de problemas relacionados com
o subsolo exigirão o conhecimento de algumas características e
parâmetros específicos do subsolo, para os quais existirão
alguns métodos de investigação que serão mais adequados.
 b) Condições geológicas da área
 É importante em qualquer investigação geotécnica o
conhecimento da geologia da área a ser investigada
 Informações relacionadas com aspectos geológicos podem ser
obtidas a partir de:
- mapas geológicos-geotécnicos;
- fotografias aéreas ou de satélites;
- reconhecimento expedito de campo.
A ocorrência de solos 
moles geralmente 
requer o emprego de 
ensaios específicos para 
este tipo de material e 
também a adoção de 
técnicas construtivas 
especiais.
Locais com presença de tálus
Tálus: material não consolidado e
heterogêneo que se acumula nas
encostas e em seus pés, provenientes
de material intemperizado e deslocado
pela ação da gravidade.
Em função da constituição deste tipo
de material (rocha e solo), os métodos
de investigação geotécnica devem ser
escolhidos com critério.
 c) Características do local a investigar
 As condições físicas da área a investigar são decisivas na escolha de
um programa de investigação.
Ex.: Alguns serviços facilmente executados em terreno firme e de
fácil acesso, tornam-se trabalhosos e extremamente onerosos quando
executados em locais de difícil acesso.
Sondagem 
em local de 
fácil acesso
Execução de sondagem em local de difícil acesso
 Escolha do método e amplitude da prospecção
 Finalidade e proporções da obra;
 Características do terreno;
 Experiências práticas e locais;
 Custo – aproximadamente 0,5 a 1% do custo da obra
-Informações insuficientes ou inadequadas:
superdimensionamento no projeto e orçamentos majorados.
 Classificação dos métodos de INVESTIGAÇÃO
GEOTÉCNICA
 DIRETOS
 INDIRETOS
 SEMI-DIRETOS
 Classificação dos métodos de INVESTIGAÇÃO
GEOTÉCNICA
 DIRETOS: Permitem a observação direta do
subsolo ou através de amostras coletadas (solo,
água, gás) ao longo de uma perfuração ou a
medição direta de propriedades in situ –
escavações, sondagens e ensaios de campo.
 Métodos Diretos
 Poços, trincheiras e galerias de inspeção:
 Escavações manuais ou por meio de escavadeiras
com o objetivo de expor e permitir a direta
observação visual do subsolo, com a possibilidade
de coleta de amostras.
 Métodos Diretos
 Poços: escavação vertical de seção circular ou quadrada, com
dimensões mínimas para permitir acesso de observador, para descrição
das camadas de solos e rochas e coleta de amostras.
 Métodos Diretos
 Trados:
 concha metálica dupla ou espiral que ao perfurar o solo guarda em
seu interior o material escavado.
 Processo simples, rápido e econômico para investigações
preliminares das camadas mais superficiais dos solo. Permite a
obtenção de amostras deformadas ao longo da profundidade.
 Métodos Diretos
 Trados:
 Muito empregado na prospecção de solos em obras rodoviárias na
determinação do nível d´água e na perfuração inicial de sondagens
mecânicas.
 Métodos Diretos
 Sondagem de simples reconhecimento dos solos
(SPT)
NORMAS SOBRE SONDAGEM
• NBR 6484 – Sondagem de simples reconhecimento com SPT;
• NBR 8036 – Programação de sondagens de simples reconhecimento
dos solos;
• NBR 7250 – Identificação e descrição de amostras de solo obtidas
em sondagem de reconhecimento de solos;
• NBR 6502 – Rochas e Solos.
 Métodos Diretos
 Sondagem de simples reconhecimento dos solos
(SPT)
O QUE É?
• Sondagem à percussão ou Sondagem de simples
reconhecimento é um processo de exploração e reconhecimento
do subsolo.
• Utilizado para se obter informações para definir o tipo e a
dimensão das fundações que servirão de base para as
edificações.
 Métodos Diretos
 Sondagem de simples reconhecimento dos solos (SPT)
• Utilizada para conhecer o material do
subsolo utilizando um amostrador para trazer
esse material até a superfície.
• Para levar o amostrador até a profundidade
desejada usa-se a cravação por golpes.
• Aproveita-se essa cravação para medir a
resistência do solo a essa penetração.
Amostra 
deformada em 
furo de 
sondagem
Amostras deformadas obtidas em sondagens a percussão
A amostragem nesse tipo de sondagem é feita a
cada metro de profundidade.
Amostra deformada em 
furo de sondagem
A amostragem 
é feita com 
cravação do 
amostrador 
num 
comprimento 
de 45 cm.
Amostras deformadas obtidas em sondagens a percussão
Equipamento para sondagem tipo SPT
 Métodos Diretos
 Sondagem de simples reconhecimento dos solos
(SPT)
PARA QUE SERVE O ENSAIO?
• As informações do subsolo são importantes para o engenheiro projetista
geotécnico e para o construtor.
• Quando o projetista tem informações insuficientes ele superdimensiona o
projeto para cobrir possíveis erros.
• O construtor pode fazer um orçamento e planejamento muito mais
apurado com um projeto e uma sondagem bem feitos.
 Métodos Diretos
 Sondagem de simples reconhecimento dos solos
(SPT)
OBJETIVOS DO ENSAIO:
• Definir a estratigrafia do solo;
• Identificar a natureza do solo em cada camada;
• Medir a resistência do solo em cada camada;
• Determinar o nível do lençol freático.
 Métodos Diretos
 Sondagem de simples reconhecimento dos solos
(SPT)
PARA QUAIS TIPOS DE OBRAS?
• A sondagem é aplicável a todas as obras, sejam elas edificações,
transporte, barragens, etc.;
• Em edificações é mais comum em obras de grande porte, porém
deveria ser usada em todas as obras.
 Métodos Diretos – Execução da sondagem
• Número, locação e profundidade dos furos de sondagem
• NBR 8036/83: Programação de sondagens de simples reconhecimento
de solos para fundação de edifícios.
• Número de furos - f (área da construção)
 Métodos Diretos – Execução da sondagem
1- A equipe de sondagem faz a limpeza ao redor dos piquetes e monta os
equipamentos com cuidado especial para evitar o tombamento do tripé;
 Métodos Diretos – Execução da sondagem
2- A primeira amostra é retirada da profundidade de 1 até 1,45m;
 Métodos Diretos – Execução da sondagem
3- Coloca o amostrador dentro do furo e marca-se 3 segmentos de 15 cm;
4- Anota-se o número de golpes (martelo padrão de 65 Kg caindo de uma
altura de 75 cm).
 Métodos Diretos – Execução da sondagem
4- Anota-se o número de golpes (martelo padrão de 65 Kg caindo de uma
altura de 75 cm), sendo que o valor da resistência à penetração
(Nspt) consiste no número de golpes aplicados na cravação dos
30 cm finais.
 Métodos Diretos – Execução da sondagem
5- Emenda-se as hastes e repete-se o procedimento até atingir o
impenetrável (No campo interrompe a sondagem quando ultrapassam
60 golpespara uma penetração do amostrador menor que 30 cm).
 Algumas aplicações do ensaio SPT
 Amostragem para diferentes horizontes do solo;
 Previsão da tensão admissível de fundações;
 Algumas aplicações do ensaio SPT
 Algumas aplicações do ensaio SPT
 Métodos Diretos
 Sondagem de simples reconhecimento dos solos
(SPT)
Vantagens do ensaio
• Custo relativamente baixo;
• Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de difícil acesso;
• Permite descrever o subsolo em profundidade e a coleta de amostras;
• Fornece um índice de resistência a penetração correlacionável com a
compacidade ou a consistência dos solos;
• Pode determinar o nível do lençol freático.
 Métodos Diretos - Sondagem de simples reconhecimento
dos solos (SPT): Finalização do ensaio
Enviar os resultados/boletim de campo, junto com as amostras para o laboratório –
realização do BOLETIM DE SONDAGEM, que deve conter:
• Cabeçalho, nome da empresa de sondagem, nome do cliente, informações do furo,
cota, nível do lençol;
• Registros das profundidades e cotas das várias camadas do subsolo;
• Numeração das amostras coletadas;
• Número de golpes dos primeiros 30 cm e dos 30 cm finais do amostrador em cada
metro de profundidade;
• Descrição das amostras de solo em cada camada.
 Métodos Diretos - Sondagem de simples reconhecimento
dos solos (SPT): Finalização do ensaio
Enviar os resultados/boletim de campo, junto com as amostras para o laboratório –
realização do BOLETIM DE SONDAGEM, que deve conter:
 Métodos Diretos – Execução da sondagem
 Métodos Diretos – “NA PRÁTICA” Sondagem
Localização dos furos de sondagem. Fonte: www.googleearth.com.br
 Métodos Diretos – “NA PRÁTICA” Sondagem
Perfil de sondagem ao longo do terreno.
 Métodos Diretos
 Poços de monitoramento:
 Reconhecimento de estratos de solo e/ou sedimentos em
subsuperfície;
 Medidas do nível d´água;
 Ensaios de propriedades físicas;
 Coleta de amostras de solo;
 Coleta de amostras de água para análises químicas.
 Métodos Diretos
 Poços de monitoramento:
 Métodos Diretos
 Disposição esquemática dos Poços de monitoramento:
 Métodos Diretos
 Planta de localização dos Poços de monitoramento:
 Métodos Diretos – “NA PRÁTICA”
“Coleta de amostras de lixo em aterro encerrado”
 O material foi submetido a ensaios de caracterização bioquímica (medidas de
potencial de biodegradação de metano Biochemical Potencial (BMP)) e
hidromecânicos caracterização (compactação, permeabilidade, densidade).
 Métodos Diretos – “NA PRÁTICA”
 A retirada de amostras foi feita por perfuração a uma profundidade entre 6 e 8
metros e foi recolhido cerca de 20 kg para cada amostra
 Classificação dos métodos de INVESTIGAÇÃO
GEOTÉCNICA
 INDIRETOS: As propriedades geotécnicas dos
solos são estimadas indiretamente pela
observação a distância ou pela medida de outras
grandezas do solo (sem contato com o material
sondado).
 Métodos Indiretos
 MÉTODOS GEOFÍSICOS - conjunto de procedimentos, baseados em
propriedades físicas dos materiais para o estudo de alvos geológicos
de interesse.
 Propriedades físicas dos materiais como densidade, velocidade de
propagação de onda e condutividade elétrica, variam em função da
mineralogia, grau de alteração, teor de umidade, fraturamento,
porosidade, entre outros.
 Dessa forma, pode-se procurar por determinado material
indiretamente, através do conhecimento da resposta de um desses
parâmetros físicos.
 Métodos Indiretos
Exemplos: MÉTODOS GEOFÍSICOS
- Método da resistividade elétrica (eletrorresistividade)
- Métodos eletromagnéticos
Guardam estreitas relações com características 
geológico-geotécnicas do subsolo.
 Método da Eletrorresistividade
 Fundamenta-se no fato de que diferentes materiais,
apresentam diferentes valores de resistividade elétrica
().
 Resistividade elétrica: parâmetro intrínseco dos
materiais, o qual se relaciona com a dificuldade
encontrada por uma corrente elétrica para se propagar
em um meio.
 Método da Eletrorresistividade – APLICAÇÃO
• Conjunto: 2 equipamentos – transmissor de corrente e receptor de potencial
• Energização do meio com campo elétrico entre A e B – passagem da corrente elétrica no meio traz
como resposta a DDP que depende da resistividade do meio.
• Mede-se o valor da corrente no transmissor e a DDP no receptor
Partes componentes de um sistema de 
prospecção elétrica
A, B  injeção da corrente elétrica no 
terreno
M, N  recepção ou medição das 
diferenças de potencial
 Método da Eletrorresistividade – APLICAÇÃO
 RESISTIVIDADE – A resistividade elétrica (e seu inverso, a
condutividade elétrica) relacionam-se aos mecanismos de
propagação de correntes elétricas nos materiais.
 Condutividade eletrônica: é devida a presença de minerais
metálicos e grafita (condutores) na rocha;
 Condutividade eletrolítica: é devida ao deslocamento de íons
dissolvidos na água contida nos poros e fissuras dos solos e
rochas
 Método da Eletrorresistividade – APLICAÇÃO
 A resistividade dos solos e rochas que possuem condutividade
eletrolítica é afetada principalmente por 4 fatores:
 Composição mineralógica;
 Porosidade;
 Teor de água;
 Quantidade e natureza dos sais dissolvidos
 Quando a corrente elétrica passa na zona saturada, a água faz com que a corrente
circule de forma mais fácil diminuindo a resistividade. Se houver contaminação,
consegue-se estimar a pluma de contaminação.
Exemplos de valores 
de resistividade de 
alguns tipos 
litológicos principais
Exemplos de técnicas para a aplicação do Método da 
Eletrorresistividade no campo
- Técnicas da Sondagem Elétrica Vertical (SEV) ou
Sondagem Geoelétrica,
- Técnica do Caminhamento Elétrico (CE), também
denominada de Imageamento Elétrico (IE) ou Tomografia
Elétrica (TE).
 Algumas aplicações do método da eletrorresistividade:
• determinação profundidade, espessura e caracterização de
sedimentos, solos e rochas;
• estimativa da profundidade do nível d´água local;
• determinação de fraturas, fissuras e recalques;
• exploração de aquíferos subterrâneos;
• determinação da interface água doce/água salgada;
 Algumas aplicações do método da eletrorresistividade:
• delimitação de contaminação de solo e água subterrânea
por compostos inorgânicos;
• exploração mineral;
• mapeamento do subleito abaixo de lâmina d'água em rios,
lagos e represas;
• identificação de infiltração em barragens.
Como o chorume é rico em 
íons, a corrente elétrica se 
propaga com maior facilidade 
e, portanto, resulta em 
regiões de baixa resistividade.
Mapa de resistividade 
referente ao nível teórico de 
aproximadamente 50 m 
abaixo de um aterro sanitário 
no qual foram investigados os 
limites e o comportamento em 
profundidade de uma pluma 
de contaminação de chorume.
 Principais vantagens dos métodos indiretos
• São rápidos, principalmente em obras de áreas extensas ou de grande
comprimento linear;
• Fornecem informações numa zona mais ampla e não apenas em torno de
um furo como na maioria dos processos diretos.
• Redução do número de outros ensaios, facilitando, por exemplo, o
planejamento e a localização de furos de sondagem (implica em economia
nos estudos principalmente em áreas muito extensas).
 No entanto, a interpretação destas informações exige, quase sempre, que sejam
executadas as prospecções diretas (onde o solo é observado diretamente e são
obtidas amostras para ensaios).
 Classificação dos métodos de INVESTIGAÇÃO
GEOTÉCNICA
 SEMI-DIRETOS: 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 das
amostras;
Exemplos de método semi-diretos de grande utilização no
Brasil:
- Ensaio de penetração estática de cone – CPT e do
piezocone - CPTU
 Métodos Semi-Diretos – CPT e CPTU
 Os ensaios CPT (cone penetration test) e CPTU (piezocone penetration
test) vêm se tornando internacionalmente como uma das mais
importantes ferramentas de prospecção geotécnica, sendo
utilizados para determinação estratigráfica de perfis de solos, e
particularmente em depósitos de argilas moles e previsão da
capacidade de carga de fundações;
 No Brasil o ensaio CPT é regulamentado pela norma NBR 12069/1991
- Solo - Ensaio de Penetração de Cone “in situ” - (CPT) - Método de
Ensaio.
 Métodos Semi-Diretos – CPT: NBR 12069/1991
 Esta norma prescreve o método para a determinação da resistência
do solo à penetração estática e contínua de uma ponteira padronizada
caracterizada em componentes de resistência de ponta e de atrito
lateral.
 O método fornece dados que permitem estimar propriedades dos
solos e que são utilizados em projeto de construção de obras de
terra e de fundações de estruturas.
 Métodos Semi-Diretos – CPT: NBR 12069/1991
 COMPONENTES DE RESISTÊNCIA:
 Resistência de ponta ou de cone (qc) – resistência à penetração
desenvolvida sobre o cone.
 Resistência de atrito lateral (fs) – resistência à penetração devido ao atrito.
Exemplo de registro em um ensaio de Cone (CPT)
Usos dos dados do ensaio para classifição de solos
Ábaco de 
Robertson e 
Campanela 
(1983) para 
classificação 
do tipo de 
solo
Ensaio de Cone (CPT)
O equipamento de cravação consiste de uma estrutura de reação sobre o
qual é montado um sistema de aplicação de cargas. Sistemas hidráulicos
são normalmente utilizados para esta finalidade, sendo o pistão acionado
por uma bomba hidráulica acoplada a um motor a combustão ou elétrico.
O conjunto pode ser montado sobre um caminhão, utilitário ou reboque,
sendo que a reação aos esforços de cravação é obtida pelo peso próprio
do equipamento e/ou através de fixação ao solo através de trado de
ancoragem
Uma válvula reguladora de vazão possibilita o controle
preciso da velocidade de cravação durante o ensaio. A
penetração é obtida através da cravação contínua de
hastes de comprimento de 1m, seguida da retração do
pistão hidráulico para posicionamento de nova haste.
Ensaio de Cone (CPT)
Ensaio de Cone (CPT)
Ensaio de Cone (CPT)
Ensaio de Cone (CPT)
 Métodos Semi-Diretos –CPTU: piezocone
 Somadas a estas aplicações, atualmente tem sido mais frequente o uso
de ensaios de cone em outras áreas da engenharia (ex.: ambiental),
principalmente por conta dos diversos sensores especiais introduzidos
no cone;
 Permite ainda a contínua monitoração das pressões neutras geradas
durante o processo de cravação.
 Métodos Semi-Diretos –CPTU: piezocone
 Métodos Semi-Diretos –CPTU: piezocone
 As vantagens do uso do CPTU em relação ao CPT são a possibilidade de:
 Avaliar as características de fluxo;�
 Avaliar as condições de equilíbrio de água subterrânea; �
 Melhor identificação e definição do perfil geotécnico;
 Melhor avaliação dos parâmetros geotécnicos
Ensaio de Cone (CPTU)
Sistemas automáticos de 
aquisição de dados são 
usualmente empregados em 
ensaios de cone, minimizando 
a interferência do “fator 
humano” nos mesmos.
Os principais atrativos do ensaio são o registro contínuo da resistência à
penetração, fornecendo uma descrição detalhada da estratigrafia do
subsolo, informação essencial à composição de custos de um projeto de
fundações e a eliminação de qualquer interferência do operador nas
medidas de resistências do solo (qc, fs, u).
Exemplo de registro em um ensaio de Cone (CPTU)
 Métodos Semi-Diretos – RCPTU:piezocone
 Métodos Semi-Diretos – Piezocone: Avaliação geoambiental
Atualmente tem sido introduzidos no cone diversos tipos de 
sensores especiais que possibilitam sua aplicação para o estudo 
de diversos tipos de problemas na área ambiental.
Ensaio de cone em investigações ambientais
Ex. de sensores especiais: Geofones/acelerômetros / 
Resistividade / Potencial redox / pH / temperatura /
Constante dielétrica / Sonda de radiação gama / etc.
Principal 
vantagem:
Não produz resíduos, minimizando a geração de
passivos e a necessidade de descontaminação
superficial no local da sondagem.
Estas e outras vantagens tem feito com que este tipo de ensaio 
seja cada vez mais empregado e com custos cada vez menores