resumo geologia Investigação (Prospecção) do Subsolo

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Investigação (Prospecção) do Subsolo
MEIOS DE PROSPECÇÃO DIRETA: ESCAVAÇÃO E OBSERVAÇÃO DE AMOSTRAS
Trincheira
Sondagem a percussão
Sondagem a trado
Sondagem rotativa (Perfuratriz)
Sondagem mista (percussão + rotativa), usada em maciço rochoso
Trado helicoidal: Profundidade máxima de 3 a 6 metros. Penetra no terreno, podendo retirar amostras.
Ao atingir o nível d’agua é possível perceber. (Brilho no fundo do furo).
Perfuratriz (trado mecânico): Pode ter: coroa diamantada – coroa de widea.
Perfurações em ordem de custo: Coroa Diamantada, coroa de widea, Martelete (Britadeira, rompedor, martelo pneumático), trado helicoidal (manual).
A maior parte do custo de contenção esta relacionado a escavação. 
Tudo influencia no quantitativo e no orçamento.
O maciço rochoso também deve ser investigado. Quando fraturado, é possível penetrar com coroa de widea, senão coroa diamantada.
No Brasil, a sondagem a percussão é a mais utilizada em projetos.
MEIOS DE PROSPECÇÃO INDIRETA: 
GPR (radar de penetração no solo)
ER (eletrorresistividade)
SBP (SubBotton Profile)
Sísmica de refração
GPR: 
Possui 2 antenas, uma de transmissão (que emite pulsos eletromagnéticos) e outra receptora (capta os pulsos eletromagnéticos, parte pelo ar e parte pelo terreno). 
Encontra tubulações facilmente. Ao encontra-las, enxerga uma hipérbole. Muito usado em dutos. Quanto maior a frequência da antena transmissora, maior é a resolução porem menor profundidade.
REFLEXÃO: Interfaces entre camadas.
REFRAÇÃO: Leva para baixo e reflete em outra interface lá embaixo. 
Velocidade da onda: 300.000 km/s.
É importante conhecer a velocidade da onda para estimar a distância (profundidade)
Cada camada do solo tem uma velocidade de onda.
Solos superficiais: elevada condutividade eletrônica. Não permite visualização adequada. (reverberação do sinal).
Quando maior a frequência da antena transmissora, maior a resolução e menor a profundidade. 
REFLEXÃO FORTE: Determinação do nível d’agua.
ER: Define a quantidade de corrente elétrica que atravessa uma camada quando aplicado uma diferença de potencial. 
VERMELHO (cores quentes): Maior resistividade elétrica e menor condutividade (caráter elétrico de um material).
AZUL (cores frias): Baixa resistividade elétrica e maior condutividade elétrica.
MACIÇO ROCHOSO FRATURADO: Azul.
MACIÇO ROCHOSO E BLOCO DE ROCHA: Vermelho.
SOLO ARENOSO: Baixa condutividade elétrica.
ARGILA: Alta condutividade elétrica.
SBP: 
Utilizado em locais com água. Espécie de “peixe” que emite e capta ondas mecânicas com um sonar.
SONDAGENS DE SIMPLES RECONHECIMENTO COM SPT (NBR 6484 DA ABNT; PINTO 2002) 
 
A figura 1, a seguir, apresenta o esquema da sondagem de simples reconhecimento com SPT – Standard Penetration Test –, denominada sondagem a percussão. 
 
 
 PERFURAÇÃO ACIMA DO NÍVEL D’ÁGUA 
 
A sondagem deve ser iniciada com emprego do trado-concha (ou tipo cavadeira) manual, com 10 cm de diâmetro, até a profundidade de 1 m. O esforço requerido para penetração do trado dá uma primeira indicação da consistência ou compacidade do solo, mas uma melhor informação sobre este aspecto é obtida com a amostragem (relatada adiante), que costuma ser feita de metro em metro de perfuração, ou sempre que ocorre mudança de material. 
 Atingida a profundidade de 1 m, introduz-se, até esta profundidade, o primeiro seguimento do tudo de revestimento, com 63,5 mm (duas e meia polegadas) de diâmetro, que é cravado com o martelo que também é usado para a amostragem. Por dentro deste tubo, a penetração progride com trado helicoidal manual. 
OBS: Não é permitido que, nas operações com trado, o mesmo seja cravado dinamicamente com golpes do martelo ou por impulsão da composição de perfuração. 
 Duas chaves diametralmente opostas são usadas para auxiliar na operação manual
 
 
Figura 2 – (a) Trado-concha e (b) trado helicoidal (NBR 9603:1986 da ABNT). 
 
DETERMINAÇÃO DO NÍVEL D’ÁGUA 
 
A perfuração com trado é mantida até ser atingido o nível d’água, ou seja, até que se perceba o surgimento de água no interior da perfuração ou no tubo de revestimento. Quando isto ocorre, registra-se a cota do nível d’água e interrompe-se a operação, aguardando-se para determinar se o nível d’água se mantém na cota atingida ou se ele se eleva no tubo de revestimento. Se isto ocorrer, é indicação de que a água estava sob pressão. Aguarda-se o nível d’água ficar em equilíbrio e registra-se a nova cota. A diferença entre esta e a cota em que foi encontrada a água indica a pressão a que está submetido o lençol. 
 Níveis d’água sob pressão são bastante comuns, principalmente em camadas de areia recobertas por argilas que são muito menos permeáveis. A informação referente à pressão do lençol freático é muito importante, pois estas pressões interferem, por exemplo, na estabilidade de escavações que se façam neste solo. 
 Algumas vezes, ocorre mais do que um lençol d’água. São lençóis suspensos em camadas argilosas. Cada um destes lençóis deve ser detectado e registrado. A data em que foi determinado o lençol também deve ser anotada, pois o nível d’água geralmente varia durante o ano. 
 
PERFURAÇÃO ABAIXO DO NÍVEL D’ÁGUA 
 
Após atingir o nível d’água, a perfuração pode prosseguir com a técnica de circulação de água, também conhecida como percussão e lavagem. Uma bomba d’água motorizada injeta água na extremidade inferior do furo, através de uma haste de menor diâmetro, por dentro do tubo de revestimento. Na extremidade desta, existe um trépano com ponta afiada e com dois orifícios pelos quais a água sai com pressão. 
 
 
 
 
 Trépano de lavagem (NBR 6484:2001 da ABNT). 
 
A haste interna é repetidamente levantada e deixada cair de cerca de 30 cm do fundo do furo. A sua queda é acompanhada de movimentos de rotação alternados (vai-e-vem), aplicados manualmente pelo operador. Estas ações provocam o destorroamento do solo no fundo da perfuração. Simultaneamente, a água injetada pelos orifícios do trépano ajuda a desagregação e, ao retornar à superfície, transporta as partículas de solo que foram desagregadas. 
 OBS: À medida que se for aproximando da cota de ensaio e amostragem, recomenda-se que essa altura de cerca de 30 cm seja progressivamente diminuída. 
 De metro em metro, ou sempre que se detectar alteração do solo pelos detritos carreados pela água de circulação, a operação é suspensa e realiza-se uma amostragem. O material em suspensão trazido pela lavagem não permite boa classificação do solo, mas mudanças acentuadas do tipo de solo são detectáveis. 
 A perfuração por lavagem é mais rápida do que pelo trado. Ela só pode ser empregada abaixo do nível d’água, pois, acima dele, estaria alterando a umidade do solo e, consequentemente, as condições de amostragem. Admite-se, no entanto, o emprego do trépano de lavagem para perfurações acima do nível d’água, após o impenetrável ao trado helicoidal ser atingido (quando o avanço da perfuração com emprego do trado helicoidal for inferior a 50 mm após 10 minutos de operação). 
 
TUBO DE REVESTIMENTO 
 
Durante as operações de perfuração, caso a parede do furo se mostre instável, é obrigatória, para ensaios e amostragens subsequentes, a descida de tubo de revestimento até onde se fizer necessário, alternadamente com a operação de perfuração. 
 OBS: Atenção especial deve ser dada para não se descer o tubo de revestimento à profundidade além do comprimento perfurado. 
 O tubo de revestimento deve ficar a uma distância de no mínimo 50 cm do fundo do furo, quando da operação de ensaio e amostragem. Somente em casos de fluência do solo para o interior do furo, deve ser admitido deixá-lo à mesma profundidade do fundo do furo. 
 
Dependendo do tamanho do tubo de revestimento, podem ser empregadas lamas de estabilização em lugar de tubo de revestimento, com a finalidade evitar o transtorno da dificuldade da retirada do tubo de revestimento devido à força de atrito nas paredes externas do mesmo, desde que não estejam previstosensaios de infiltração na sondagem. Esta substituição, caso ocorra, deverá ser registrada no relatório definitivo. 
 
AMOSTRAGEM 
 
Para a amostragem, utiliza-se um amostrador padrão, que é constituído de um tubo, geralmente bipartido longitudinalmente, com 50,8 mm (duas polegadas) de diâmetro externo e 34,9 mm de diâmetro interno, com a extremidade cortante biselada. 
AMOSTRADOR PADRÃO. 
 
 
 
Quando se atingir a cota de ensaio e amostragem, a composição de perfuração deve ser suspensa a uma altura de 20 cm do fundo do furo, mantendo-se a circulação de água por tempo suficiente, até que todos os detritos da perfuração tenham sido removidos do interior do furo. 
 O amostrador é conectado à haste e apoiado no fundo da perfuração. A seguir, é cravado pela ação de uma massa de ferro fundido de 65 kg, chamada martelo. Para a cravação, o martelo é elevado a uma altura de 75 cm de deixado cair livremente na cabeça de bater conectada no topo da haste onde amostrador é acoplado. O alteamento do martelo é feito manualmente ou por meio de equipamento mecânico, através de uma corda flexível que passa por uma roldana existente na parte superior do tripé. A cravação do amostrador no solo é obtida por quedas sucessivas do martelo, até a penetração de 45 cm. 
 
OBS: O martelo maciço deve apresentar uma haste-guia de 1,20 m de comprimento fixada à sua face inferior, no mesmo eixo de simetria longitudinal, a fim de assegurar a centralização do impacto na queda; esta haste-guia deve ter uma marca visível distando de 75 cm da face inferior do martelo. 
 A amostra colhida é submetida a exame tátil-visual e suas características principais são anotadas. Estas amostras são, então, guardadas em recipientes impermeáveis para análises posteriores. 
 
Nos casos em que não haja recuperação de amostra pelo amostrador padrão, deve-se anotar claramente no relatório. 
 
As amostras devem ser conservadas pela empresa executora, à disposição dos interessados por um período mínimo de 60 dias, a contar da data da apresentação do relatório. 
 
RESISTÊNCIA A PENETRAÇÃO – SPT 
 
Ainda que o exame da amostra possa fornecer uma indicação da consistência ou compacidade do solo, geralmente a informação referente ao estado do solo é considerada com base na resistência que ele oferece à penetração do amostrador. 
 Durante a amostragem, são anotados os números de golpes do martelo necessários para cravar cada trecho de 15 cm do amostrador. Desprezam-se os dados referentes ao primeiro trecho de 15 cm e define-se resistência à penetração como sendo o número de golpes necessários para cravar 30 cm do amostrador, após aqueles primeiros 15 cm. 
 A resistência à penetração é também referida como o número N do SPT (NSPT) ou, simplesmente, SPT do solo, sendo SPT as iniciais de “Standard Penetration Test”. 
 Quando o solo é tão fraco que a aplicação do primeiro golpe do martelo leva a uma penetração superior a 45 cm, o resultado da cravação deve ser expresso pela relação deste golpe com a respectiva penetração. Exemplo: 1/58. 
 Quando, só de encostar o martelo na cabeça de bater, leva a uma penetração superior a 45 cm, o resultado da cravação deve ser expresso colocando-se o zero seguido da respectiva penetração. Exemplo: 0/58. 
 
Em função da resistência à penetração, o estado do solo é classificado pela compacidade, quando areia ou silte arenoso, ou pela consistência, quando argila ou silte argiloso. As classificações, fruto da experiência acumulada, dependem da energia efetivamente aplicada ao barrilete amostrador, consequente da maneira como o martelo é acionado. Este procedimento é um pouco diferente conforme o país. No Brasil, adotam-se as classificações apresentadas nas tabelas 2 e 3, a seguir, de acordo com as prescrições da NBR 6484 da ABNT. 
 
Tabela 2 – Determinação da compacidade dos solos a partir do NSPT, conforme a NBR 6484 da ABNT. 
 
	Número de golpes no ensaio SPT 
(NSPT) 
	Compacidade de solos granulares, conforme a NBR 6484 da ABNT 
	≤ 4 
	Fofa 
	5 a 8 
	Pouco compacta 
	9 a 18 
	Medianamente compacta 
	19 a 40 
	Compacta 
	> 40 
	Muito compacta 
 
Tabela 3 – Determinação da consistência dos solos a partir do NSPT, conforme a NBR 6484 da ABNT. 
 
	Número de golpes no ensaio SPT 
(NSPT) 
	Consistência de solos finos, conforme a NBR 6484 da ABNT 
	≤ 2 
	Muito mole 
	3 a 5 
	Mole 
	6 a 10 
	Média 
	11 a 19 
	Rija 
	> 19 
	Dura 
 
O número de golpes varia inversamente com a energia transmitida à composição de hastes, até NSPT pelo menos da ordem de 50, ou seja: 
 N1 . E1 = N2 . E2 
Depois de várias discussões acerca da necessidade de se padronizar o valor da energia para a obtenção do NSPT, foi estabelecido para esta o valor de 60% da energia teórica de queda livre (ou potencial, em torno de 478 J) como a referência internacional. No Brasil, a energia empregada é de, aproximadamente, 82% da energia teórica de queda livre. 
 
Dentre as perdas em relação à energia teórica de queda livre, podem ser citadas: 
 
Perda por atrito; 
Perda devido ao peso da cabeça de bater; 
Condição dos componentes do equipamento de sondagem. 
 
CRITÉRIOS DE PARALISAÇÃO 
 
1- Da cravação do amostrador padrão 
 A cravação do amostrador padrão é interrompida antes dos 45 cm de penetração sempre que ocorrer uma das seguintes situações: 
 
Em qualquer dos três segmentos de 15 cm, o número de golpes ultrapassar 30; 
Um total de 50 golpes tiver sido aplicado durante toda a cravação; e 
Não se observar avanço do amostrador padrão durante a aplicação de 5 golpes sucessivos do martelo. Caso esta situação ocorra antes da profundidade estimada para atendimento do projeto, a sondagem deve ser deslocada, no mínimo, 2 vezes para posições diametralmente opostas, a 2 m da sondagem inicial, ou conforme orientação do cliente ou seu preposto. 
 
2- Da perfuração da sondagem a percussão 
 
O processo de perfuração por circulação de água, associado aos ensaios penetrométricos, deve ser 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 padrão; 
Quando, em 4 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para penetração dos 30 cm iniciais do amostrador padrão; e 
Quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm do amostrador padrão. 
 
Dependendo do tipo de obra, das cargas a serem transmitidas às fundações e da natureza do subsolo, admite-se a paralisação da sondagem em solos de menor resistência à penetração do que aquela discriminada anteriormente, desde que haja uma justificativa geotécnica ou solicitação do cliente. 
 A sondagem também deve ser dada por encerrada quando, no ensaio de avanço da perfuração por circulação de água, realizado após não se observar avanço do amostrador padrão durante a aplicação de 5 golpes sucessivos do martelo, e que deve ter duração de 30 minutos, forem obtidos avanços inferiores a 50 mm em cada período de 10 minutos ou quando, após a realização de quatro ensaios consecutivos, não for alcançada a profundidade de execução do SPT.