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6 - FACEAR - GE - Investigação do Subsolo

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Investigação do Subsolo
Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte
INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO
1
Ricardo MELO Araujo, M.Sc.
FACEAR - Araucária
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Investigação do Subsolo
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Os métodos de prospecção do subsolo para fins geotécnicos 
classificam-se em :
Métodos diretos
Métodos indiretos
Métodos semidiretos
CLASSIFICAÇÃO DOS MÉTODOS DE 
PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA
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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
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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
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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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
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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)
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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).
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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.
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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:
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DIRETOS - MECÂNICOS
Sondagem mecânica rotativa
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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
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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
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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
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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
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Métodos indiretos principais aplicações:
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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
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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.
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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
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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).
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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.
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Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte
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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.
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Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte
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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.
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Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte
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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);
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Pode ser copiado e alterado, desde que citada a fonte
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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). 
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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. 
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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.
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