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F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 1 Ricardo MELO Araujo, M.Sc. FACEAR - Araucária F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 2 Os métodos de prospecção do subsolo para fins geotécnicos classificam-se em : Métodos diretos Métodos indiretos Métodos semidiretos CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 3 Métodos diretos ou mecânicos: Consistem em qualquer conjunto de operações destinadas a observar diretamente o solo ou obter amostras ao longo de uma perfuração. CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 4 Métodos indiretos ou geofísicos: São aqueles em que a determinação das propriedades das camadas do subsolo é feita indiretamente pela medida, seja da sua resistividade elétrica ou da velocidade de propagação de ondas elásticas. Os índices medidos mantém correlações com a natureza geológica dos diversos horizontes, podendo-se ainda conhecer as suas respectivas profundidades e espessuras. Incluem-se nessa categoria os métodos geofísicos. CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 5 Métodos semidiretos: São processos que fornecem informações sobre as características do terreno, sem contudo possibilitarem a coleta de amostras ou informações sobre a natureza do solo, a não ser por correlações indiretas. CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 6 Os principais métodos diretos são: Manuais • Poços • Trincheiras • Trados manuais Mecânicos • Sondagens à percussão com circulação de água (SPT) • Sondagens rotativas • Sondagens mistas • Sondagens especiais com extração de amostras indeformadas MÉTODOS DIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 7 POÇOS Objetivos: Exame das camadas do subsolo ao longo de suas paredes; coleta de amostras deformadas ou indeformadas (blocos ou anéis). Equipamento utilizado: Pá, picareta, balde e sarilho. Limitações: A profundidade é limitada pela presença do nível da água. DIRETOS - MANUAIS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 8 DIRETOS - MANUAIS TRINCHEIRAS Objetivos: Obter uma exposição contínua do subsolo, ao longo da seção de uma encosta natural, áreas de empréstimos, locais de pedreiras, etc. Equipamento utilizado: Escavadeira. Apresentação: Perfis geológicos, estimados em função dos solos encontrados nas diferentes profundidades. F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 9 TRADOS MANUAIS Vantagens: Processo mais simples, rápido e econômico para as investigações preliminares das condições geológicas superficiais. DIRETOS - MANUAIS Utilização: Amostras amolgadas em pesquisa de jazidas Determinação do nível da água. Mudança de camadas. Avanço da perfuração para ensaio de penetração. F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 10 TRADOS MANUAIS Limitações: Camadas de pedregulhos mesmo de pequena espessura (5 cm). Pedras ou matacões. Solos abaixo do nível da água. Areias muito compactas. Normalmente podem atingir 10 m. Apresentação: Os resultados de cada sondagem são apresentados sob forma de perfis individuais ou de tabelas e são traçados perfis gerais do subsolo, procedimento normalmente adotado para as áreas de empréstimo. DIRETOS - MANUAIS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 11 DIRETOS - MANUAIS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 12 SPT – STANDARD PENETRATION TEST • Desenvolvido em 1927, é muito popular, expedito e uma maneira econômica de se obter informações a respeito do subsolo. • Amplamente usado em muitos tipos de projetos na área geotécnica, em especial, fundações DIRETOS - MECÂNICOS • No Brasil, é normatizado pela NBR 6484/2001 - Solo - Sondagens de simples reconhecimentos com SPT - Método de ensaio F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 13 SPT – STANDARD PENETRATION TEST A sondagem a percussão é também chamada de “Simples reconhecimento” ou, ainda, de “Sondagem SPT”. Este nome vem da abreviação dos termos ingleses “Standard Penetration Test”, ou seja, “Teste de Penetração Padrão”. Este processo é muito usado para conhecer o subsolo fornecendo subsídios indispensáveis para escolher o tipo de fundação. O conhecimento do tipo de solo, é importante para se conhecer o comportamento esperado ao receber as cargas, mas para saber o melhor tipo de fundação é preciso saber: • Quais são os tipos de solo que estão sob a obra, e a que profundidade; • Qual é altura do lençol freático; • Qual é a capacidade de carga do subsolo, em diversas profundidades; • Como o solo se comporta ao receber carga. DIRETOS - MECÂNICOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n al A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 14 SPT – STANDARD PENETRATION TEST Obtenção da resistência à penetração do solo (continuação): – Crava-se 45 cm do amostrador padrão, contando-se os golpes do martelo (peso 63,5kgf e altura de queda 75 cm) a cada 15 cm cravados – Número de golpes para cravar os últimos 30cm = NSPT DIRETOS - MECÂNICOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 15 SPT – STANDARD PENETRATION TEST Obtenção de amostra do solo: • Durante a cravação do amostrador, parte do solo penetra no interior do tubo • Quando o amostrador é levado à superfície, pode-se abrir o tubo e observar a amostra no seu interior • A amostra obtida é completamente perturbada e amolgada (amassada) DIRETOS - MECÂNICOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 16 SPT – STANDARD PENETRATION TEST DIRETOS - MECÂNICOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 17 DIRETOS - MECÂNICOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 18 SPT – STANDARD PENETRATION TEST VANTAGENS DA SONDAGEM SPT • 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; • Possibilita a determinação do nível freático (com ressalvas). DIRETOS - MECÂNICOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 19 DIRETOS - MECÂNICOS Critérios de paralisação da sondagem O processo de perfuração por lavagem, associado aos ensaios penetrométricos, será utilizado até onde se obtiver nesses ensaios uma das seguintes condições: • Quando, em 3 m sucessivos, se obtiver 30 golpes para penetração dos 15 cm iniciais do amostrador; • Quando, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais do amostrador; e • Quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm do amostrador. Caso a penetração seja nula dentro da precisão da medida na seqüência de 5 impactos do martelo o ensaio será interrompido, não havendo necessidade de obedecer ao critério estabelecido acima. Entretanto, ocorrendo essa situação antes de 8,00 m, a sondagem será deslocada até o máximo de quatro vezes em posições diametralmente opostas, distantes 2,00 m da sondagem inicial. F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 20 DIRETOS - MECÂNICOS Sondagem mecânica rotativa Determina o tipo de rocha e de seus contatos e dos elementos estruturais presentes (xistosidade, falhas, fraturas, dobras, etc) é importante para determinar o estado da rocha e o seu grau de fraturamento e de alteração ou decomposição. A tabela sugerida pela ABGE mostra os diferentes graus de fraturamento: F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 21 DIRETOS - MECÂNICOS Sondagem mecânica rotativa F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 22 Obtenção de amostras indeformadas de solo A escolha da técnica de amostragem a ser empregada depende de: • Tipo de solo (coesivos ou granulares); • Profundidade • Posição do NA Obtenção de bloco indeformado para solos com alguma coesão, em geral, em pequena profundidade. Procedimento: • Escava-se moldando (“esculpindo”) o bloco no tamanho desejado • Proteção/revestimento do bloco com camadas de parafina e gaze • Retirada do bloco e acondicionamento em caixa rígida DIRETOS - Amostragem F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 23 As coletas indeformadas são amostragens extraídas do solo preservando suas características físicas e mecânicas. O Principal objetivo das amostras indeformadas, principalmente para materiais argilosos de baixa consistência, é a execução de ensaios especiais em laboratório. DIRETOS - Amostragem F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 24 Tubo Shelby • Obtenção de amostras a maiores profundidades • Tubo de paredes finas (D=7,5 a 10cm) • Comprimento: 1 a 2 m • Tubo introduzido no solo suave e continuamente DIRETOS - Amostragem F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 25 Os principais métodos indiretos são: • Magnéticos • Gravimétricos • Elétricos • Sísmicos Não há perfuração nem coleta de amostras Permitem determinar a distribuição em profundidade de parâmetros físicos dos terrenos MÉTODOS INDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 26 Métodos indiretos principais aplicações: MÉTODOS INDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 27 Métodos geoelétricos Os métodos elétricos fazem uso de uma grande variedade de técnicas, cada uma baseada nas diferentes propriedades elétricas e características dos materiais que compõem a crosta terrestre. Entre eles, podem ser citados os baseados em medidas de: • Resistividade • Potencial Espontâneo MÉTODOS INDIRETOS F A CE A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 28 Resistividade Elétrica Fornece informações sobre corpos rochosos que tenham condutividade elétrica anômala. É empregado pela engenharia para estudos de salinidade de lençóis de água subterrânea. MÉTODOS INDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 29 Métodos Sísmicos São os métodos que baseiam-se na emissão de ondas sísmicas artificiais em sub-superfície ou no mar (geradas por explosivos, ar comprimido, queda de pesos ou vibradores), captando-se os seus "ecos" (tempo de percurso das ondas) depois de percorrerem determinada distância para o interior da crosta terrestre, serem refletidas e refratadas nas suas descontinuidades e então retornando à superfície. Principais tipos de métodos sísmicos: • Reflexão • Refração MÉTODOS INDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 30 Reflexão Ondas são refletidas em contatos de duas camadas de diferentes propriedades elásticas e retornarem à superfície, sendo, então, detectadas por sensores (geofones ou hidrofones). MÉTODOS INDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 31 Reflexão MÉTODOS INDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 32 Refração As ondas sísmicas propagam-se em sub-superfície e viajam a grandes distâncias, sendo após captadas por sensores (geofones). As informações obtidas por este método geralmente são de áreas em grande escala, trazendo informações pouco detalhadas das regiões abaixo da superfície, situadas entre o ponto de detonação e o ponto de captação. MÉTODOS INDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 33 Há perfuração (introdução de equipamento no subsolo), porém sem coleta de amostras Em geral, destinam-se a medir propriedades específicas dos materiais Em geral, são realizados 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; • A configuração do subsolo tem muita influência na propriedade medida. MÉTODOS SEMIDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 34 CPT – Cone Penetration Test NBR 12069/91 - Solo - Ensaio de penetração de cone in situ (CPT) Considerado internacionalmente como um dos mais importantes procedimentos de investigação geotécnica O princípio do ensaio consiste na cravação contínua no terreno de uma ponteira cônica a uma velocidade constante, usando equipamento hidráulico. SEMIDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte SEMIDIRETOS À medida que se procede à introdução das hastes no solo, efetua- se a cada 2 cm de profundidade a aquisição automática das seguintes informações: - Resistência à penetração da ponta (qc); - Resistência por atrito lateral ou local (fs); F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 36 Ensaio de palheta (ou Vane test) NBR 10905/89 - Solo - Ensaios de palheta in situ (VT) Geralmente usado para estudo de solos argilosos de baixa resistência (moles) O equipamento é introduzido no solo e mede-se o torque necessário para rotacionar a ponteira (rompendo-se o solo). SEMIDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 37 Determinar a resistência não-drenada in situ de solos argilosos (Su). Utiliza-se uma palheta de seção cruciforme, a qual é cravada no terreno e submetida ao torque necessário para cisalhar o solo por rotação. Após a introdução da palheta no solo, na profundidade desejada, posiciona-se a unidade de torque e medição, zeram-se os instrumentos e se aplica imediatamente o torque, com uma velocidade de 6 graus/minuto. As medições de torque e rotação são efetuadas no topo do sistema de hastes. Com base no torque máximo é possível determinar a resistência ao cisalhamento não-drenada do solo. SEMIDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 38 ENSAIO DE CPTU (Piezocone Pentration Test) O ensaio de CPT-u consiste na cravação do piezocone a velocidade constante de 2cm/s. A cravação é feita com o auxílio de penetrômetro hidráulico e hastes metálicas padronizadas. Durante a cravação, a cada centímetro o cone efetua três leituras por meio de sensores: • Resistência de ponta (qc) • Resistência ao atrito lateral (fs) • Pressões Neutras (u2) Seu uso é recomendado principalmente em depósitos de solos compressíveis e de baixa resistência. A precisão do equipamento possibilita estimativas realistas das propriedades do solo, justamente me condições nas quais outras técnicas de ensaio mostram-se inadequadas. SEMIDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 39 SEMIDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 40 SEMIDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode sercopiado e alterado, desde que citada a fonte 41 SEMIDIRETOS F A C E A R - F a c u l d a d e E d u c a c i o n a l A r a u c á r i a Investigação do Subsolo Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte 42 SEMIDIRETOS
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