Notas de aulas parte 2 (Mec. Solos I)

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Notas de aulas de Mecânica dos Solos I (parte 2) 
 
 
 
 
Helio Marcos Fernandes Viana 
 
 
 
 
Tema: 
 
Prospecção e amostragem de solos (1.o parte) 
 
 
 
Conteúdo da parte 2 
 
1 Introdução 
 
2 Informações básicas que se buscam num programa de prospecção geotécnica 
 
3 Processos (ou métodos) de prospecção do subsolo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 2 
1 Introdução 
 
1.1 Conceito de prospecção geotécnica 
 
 
 Prospecção geotécnica é o conjunto de operações destinadas a determinar: 
a natureza, a disposição, e outras características de um terreno no qual se vai 
realizar uma obra. 
 
 
1.2 Importância da prospecção (ou exploração) do solo 
 
 
 A prospecção (ou exploração) do solo tem grande importância nos seguintes 
casos: 
 
a) Na construção das fundações das edificações tais como: prédios e casas; 
b) Na construção de muros de contenção ou de arrimo; 
c) Na determinação das características geotécnicas dos solos de jazidas, os quais 
são usados para construção de barragens, estradas e aterros; 
d) Na determinação das inclinações de taludes; 
e) Na determinação de correções ou alterações de solos de fundações de 
barragens; e 
f) Etc. 
 
OBS(s). 
i) Jazidas são depósitos naturais de solo, de minerais, de petróleo, etc.; e 
ii) Talude é a superfície inclinada de um aterro, de uma escavação, ou do terreno 
natural em relação ao plano horizontal que passa pela sua base. 
 
A história da Engenharia Civil registra vários casos em que a inobservância 
de certos princípios de investigação do subsolo tem causado ruínas totais ou 
parciais de obras. Por exemplo: 
 
a) A torre Pisa na Itália, construída sob terreno argiloso, recalcou (ou afundou), e 
ficou inclinada e inútil; 
b) As rachaduras nos prédios de tijolos alvenaria no campus do MIT (EUA), que 
foram causadas por recalques (ou afundamentos) de cerca de 12,5 cm; 
c) As inclinações e rachaduras em prédios de Santos-SP, que foram causadas por 
recalques de até 30 cm; e 
d) Etc. 
 
 
1.3 Custos do programa de prospecção (ou exploração) geotécnica 
 
 
No Brasil o custo envolvido na execução de um programa de sondagens ou 
prospecção do subsolo varia entre 0,2 a 1% do custo total da obra. 
 
 
 3
2 Informações básicas que se buscam num programa de prospecção 
geotécnica 
 
 
As informações básicas que se buscam num programa de prospecção 
geotécnica (ou exploração do subsolo) são: 
 
i) As profundidades e as espessuras das camadas do subsolo; 
ii) A área em planta de cada camada de solo, que foi identificada no subsolo (Por 
exemplo: Área em planta da camada de solo de uma jazida); 
iii) A compacidade dos solos granulares (ou arenosos), e a consistência dos solos 
coesivos (ou argilosos) encontrados no subsolo; 
 
OBS(s). 
a) Para fins de prospecção geotécnica a compacidade é o estado em que os solos 
arenosos se encontram no subsolo; A compacidade varia em 5 (cinco) graus, que 
são: muito fofo, fofo, médio, compacto, e muito compacto; e 
b) Para fins de prospecção geotécnica a consistência é o estado em que os solos 
argilosos se encontram no subsolo; A consistência varia em 6 (seis) graus, que são: 
muito mole, mole, médio, rígida, muito rígida, e dura. 
 
iv) Na prospecção geotécnica deve-se localizar o nível de água; 
v) Na prospecção geotécnica se existir artesianismo (ou capacidade da água do 
subsolo se elevar por si só acima do terreno), então, a vazão do artesianismo deverá 
ser quantificada; e 
vi) Na prospecção geotécnica deve-se coletar amostras indeformadas, que 
possibilitam quantificar as propriedades mecânicas de interesse para engenharia, 
tais como: 
 
 Î Permeabilidade do solo; 
 Î Compressibilidade do solo; e 
 Î Resistência ao cisalhamento do solo. 
OBS(s). 
a) Amostras são ditas como indeformadas, quando conservam a estrutura, a textura 
e a umidade do solo do local onde são colhidas; Ou seja, são amostras que sofrem 
alterações mínimas devido à ação do homem; 
b) A textura é o aspecto da união dos cristais do solo; e 
c) A estrutura do solo pode ser: floculenta, alveolar, esqueleto e etc.; tais estruturas 
serão apresentadas futuramente. 
 
 
3 Processos (ou métodos) de prospecção do subsolo 
 
3.1 Classificação dos processos (ou métodos) de prospecção geotécnica 
 
 
 Os vários processos (ou métodos) de prospecção do subsolo utilizados 
correntemente na Engenharia Civil são classificados como: 
 
 a) Processos de prospecção indiretos ou geofísicos; 
 b) Processos de prospecção semidiretos; e 
 c) Processos de prospecção diretos. 
 4 
3.2 Processos (ou métodos) de prospecção indiretos ou geofísicos 
 
i) Tipos de processos de prospecção indiretos ou geofísicos 
 
 Os principais tipos de processos de prospecção indiretos são: 
 
 a) O processo da resistividade elétrica; e 
 b) O processo da sísmica de refração. 
 
ii) Características dos processos (ou métodos) de prospecção indiretos ou 
geofísicos 
 
 Os processos de prospecção indiretos ou geofísicos apresentam as 
seguintes características: 
 
a) São processos de prospecção (ou exploração) do subsolo baseados na geofísica; 
 
OBS. Geofísica é a parte da física que estuda os fenômenos físicos que afetam a 
terra ou o solo. 
 
b) Os processos de prospecção indiretos são rápidos e econômicos; 
c) Os processos de prospecção indiretos não fornecem o tipo de solos prospectados; 
d) Os processos de prospecção indiretos fornecem informações de áreas amplas e 
extensas, e não apenas, em torno de um furo de sondagem como nos processos de 
prospecção diretos; 
e) Para interpretar as informações das prospecções indiretas, quase sempre, exige-
se que sejam realizados alguns furos de prospecção direta; Por exemplo: Furos de 
sondagem tipo SPT; e 
f) Geralmente, os processos indiretos de prospecção fornecem resultados 
satisfatórios nos seguintes casos: 
 
 Î Quando se pretende determinar a profundidade da camada rochosa; 
 Î Quando se pretende determinar a espessura das camadas de solo; e 
 Î Para se descobrir as descontinuidades das camadas de solo; Por 
exemplo: presença de cavernas. 
 
 
3.2.1 Processo de prospecção por resistividade elétrica 
 
i) Princípio básico de funcionamento do método de prospecção por 
resistividade elétrica 
 
 O princípio básico de funcionamento do método de prospecção da 
resistividade elétrica é que os materiais das camadas do subsolo (argilas, siltes, 
rochas, etc.) possuem valores diferentes de resistividade elétrica. 
 
 
 
 
 
 5
ii) Equipamentos empregados no método de prospecção por resistividade 
elétrica 
 
 Para realização da prospecção pelo método da resistividade elétrica são 
usados basicamente os seguintes equipamentos: 
 
a) 4 (quatro) eletrodos, sendo que: 
 -> 2 (dois) eletrodos são eletrodos de corrente, os quais são designados de 
eletrodos externos; e 
 -> 2 (dois) eletrodos são eletrodos de potencial, os quais são designados de 
eletrodos centrais. 
 
OBS. Eletrodo é um condutor metálico de corrente elétrica. 
 
b) Uma bateria e um amperímetro, que são conectados aos dois eletrodos externos 
ou de corrente; e 
c) Um voltímetro, que é conectado aos dois eletrodos centrais ou de potencial. 
 
iii) Principais procedimentos do método de prospecção por resistividade 
elétrica 
 
 Os principais procedimentos do método de prospecção por resistividade 
elétrica são: 
 
a) Os 4 (quatro) eletrodos do equipamento de prospecção são instalados na 
superfície do terreno; 
b) Os 2 (dois) eletrodos externos do equipamento são conectados a uma bateria e a 
um amperímetro; 
c) Os 2 (dois) eletrodos centrais do equipamento são conectados a um voltímetro; 
d) A distância entre os eletrodos depende da técnica adotada na prospecção; Por 
exemplo, se for adotada a técnica de Wenner os eletrodos são equiespaçados; 
e) Através dos eletrodos externos é injetada correnteelétrica no subsolo, a qual gera 
um campo elétrico artificial no subsolo; e 
f) Através dos eletrodos internos é medida a diferença de potencial no terreno pelo 
voltímetro; Então, a resistividade elétrica do terreno é calculada pela fórmula de 
Wenner que corresponde a seguinte equação: 
 
 
 (3.1) 
 
em que: 
 ρ = resistividade elétrica do terreno supostamente homogêneo; 
 d = distância comum entre os 4 (quatro) eletrodos; 
 V = diferença de potencial; e 
 i = corrente elétrica. 
 
OBS. A fórmula de Wenner, eq.(3.1), é válida para terrenos supostamente 
homogêneos. 
 
 A Figura 3.1 ilustra um esquema da instalação da aparelhagem para 
prospecção pelo método da resistividade elétrica. 
i
V.d..2 π=ρ
 6 
 
 
Figura 3.1 - Esquema da instalação da aparelhagem de prospecção pelo 
método da resistividade elétrica 
 
 
iv) Considerações finais acerca do método de prospecção por resistividade 
elétrica 
 
a) No caso de solos não homogêneos (com mais de uma camada), o valor da 
resistividade representará a resistividade média das diferentes camadas, até uma 
profundidade D (em metros) alcançada na sondagem; 
b) A profundidade (D) de sondagem aumenta com o aumento do espaçamento dos 
eletrodos; 
c) Quanto à resistividade dos solos, pode-se se dizer que: 
 
-> Valores altos de resistividade correspondem à rochas; 
-> Valores intermediários de resistividade correspondem a pedregulhos; e 
-> Valores baixos de resistividade correspondem a argilas saturadas e a siltes 
saturados. 
 
d) O método da resistividade elétrica é aplicado para prospecção de petróleo (pouco 
usado), para prospecção de minerais (muito usado), para prospecção de água 
(muito usado), e na Engenharia Civil (muito usado); e 
e) Atualmente, foram desenvolvidos métodos de prospecção por resistividade 
elétrica para sistemas de duas e três camadas de solo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 7
3.2.2 Processo de prospecção de sísmica de refração 
 
i) Princípio básico de funcionamento do método de prospecção de sísmica de 
refração 
 
 O princípio básico de funcionamento do método de prospecção sísmica de 
refração, apoia-se no princípio de que a velocidade de propagação de ondas 
sonoras nos corpos elásticos é função: 
 
 a) Do módulo de elasticidade do material; 
 b) Do coeficiente de Poisson do material; 
 c) Do peso específico do material; e 
 d) Etc. 
 
ii) Equipamentos empregados no método de prospecção de sísmica de 
refração 
 
 No método de prospecção de sísmica de refração são empregados 
basicamente os seguintes equipamentos: 
 
a) Dispositivo gerador de ondas sísmicas no terreno, o qual pode ser um grande 
martelo ou explosivos; 
b) Geofones sensíveis as vibrações, os quais captam as vibrações no solo; e 
c) Sismógrafo, o qual é o instrumento que registra as vibrações do solo. 
 
iii) Principais procedimentos do método de prospecção de sísmica de refração 
 
 Os principais procedimentos do método de prospecção de sísmica de 
refração são os que se seguem: 
 
a) Através de explosivos ou pancadas é produzida uma emissão de onda sísmica no 
terreno; 
b) Através de geofones instalados na superfície do terreno ligados ao sismógrafo, 
registra-se o tempo gasto entre o instante da emissão da onda, até o instante da 
chegada das ondas aos geofones; 
c) A espessura da camada de solo pode ser obtida com base na seguinte fórmula: 
 
 
 (3.2) 
 
em que: 
 D = profundidade do limite entre as camadas de solo; 
 v1 = velocidade sísmica da onda na camada de solo superior; 
 v2 = velocidade sísmica da onda na camada de solo inferior; e 
 d = distância do geofone ao ponto de emissão da onda. 
 
d) O método de sísmica de refração, também pode ser utilizado em terrenos, onde 
há mais de uma camada de solo; e 
 
 
12
12
vv
vv.
2
dD +
−=
 8 
e) Através do método de sísmica de refração também é possível obter valores 
aproximados do módulo de elasticidade das camadas de solo, através da seguinte 
equação: 
 
 
 (3.3) 
 
em que: 
 E = módulo de elasticidade da camada de solo; 
 v = velocidade de propagação da onda sísmica no interior do solo; 
 γ = peso específico do solo; 
 µ = coeficiente de Poisson do solo; e 
 g = aceleração da gravidade. 
 
 A Figura 3.2 ilustra um esquema do método de prospecção de sísmica de 
refração. Onde a fonte gera as ondas sísmicas, as quais são: captadas pelos 
geofones, registradas no sismógrafo, e úteis para a engenharia. 
 
 
 
 
Figura 3.2 - Esquema do processo de prospecção de sísmica de refração 
 
 
 
 
 
 
)1.(g
).21.(.vE
22
µ−
µ−µ−γ=
 9
iv) O método de prospecção de sísmica de refração considera as seguintes 
hipóteses 
 
a) Cada camada de solo é homogênea, ou seja, é formada do mesmo material. Î O 
que geralmente não ocorre na prática; 
b) Cada camada de solo é isotrópica, ou seja, apresenta as mesmas propriedades 
físicas em todas as direções ou planos. Î O que geralmente não ocorre na prática; 
c) Os limites entre as camadas de solos são planos. Î O que geralmente não 
ocorre na prática; 
d) A velocidade sísmica da onda aumenta da superfície para baixo em cada camada 
que se sucede. Î Assim sendo, uma camada de argila abaixo de uma camada de 
pedregulho compacto, não seria detectada, pois no pedregulho compacto a 
velocidade da onda é maior que na argila; e 
e) Etc. 
 
v) Velocidade de propagação das ondas e os diferentes tipos de materiais 
 
Î Para a maioria dos solos a velocidade das ondas sísmicas varia entre 150 e 
2.500 m/s. 
 
Î Em pedregulhos bem compactados, a velocidade de propagação das ondas 
sísmicas é elevada. 
 
Î Em areias soltas (ou fofas), a velocidade de propagação das ondas sísmicas são 
baixas. 
 
Î Em argilas, a velocidade de propagação das ondas sísmicas são intermediárias. 
 
OBS. Quanto mais dura a argila, maior será a velocidade de propagação da onda 
sísmica em seu interior. 
 
vi) Considerações finais acerca do processo de prospecção de sísmica de 
refração 
 
a) O método de sísmica de refração é aplicado para prospecção de petróleo (muito 
usado), para prospecção de minerais (pouco usado) e na Engenharia Civil (muito 
usado); e 
b) Tanto Craig (2007) como Caputo (2007) recomendam que devem ser usados 
outros métodos de sondagem juntamente com o método de sísmica de refração; 
Com os seguintes objetivos: 
 
i) PARA CONFIRMAÇÃO dos resultados da prospecção (ou exploração) 
sísmica; e 
ii) Para que sejam estabelecidas correlações entre os 2 (dois) métodos. 
 
 
 
 
 
 
 
 10 
3.3 Métodos de prospecção semidiretos 
 
i) Tipos de processos de prospecção semidiretos 
 
 Os principais tipos de processos de prospecção semidiretos são: 
 
a) O ensaio de palheta ou Vane Test; 
b) Os ensaios de penetração estática do cone tipo CPT (cone penetration test) e 
CPTU (piezocone penetration test); 
c) O ensaio dilatométrico ou DMT (DilatoMetrer Test); e 
d) O ensaio pressiométrico. 
 
ii) Característica dos métodos de prospecção semidiretos 
 
 Os métodos de prospecção semidiretos apresentam as seguintes 
características: 
 
a) São métodos onde não ocorre retirada direta de amostras do solo; 
b) São métodos que fornecem algumas características mecânicas dos solos, as 
quais são obtidas por meio de correlações; 
c) Os métodos semidiretos são métodos que correspondem a ensaios realizados in 
situ (ou no campo); e 
d) Os métodos semidiretos foram desenvolvidos devido à dificuldade de se amostrar 
certos tipos de solos, tais como areias puras eargilas moles. 
 
 
3.3.1 Ensaio de palheta ou Vane Test 
 
i) Princípio básico de funcionamento do Vane Test 
 
 O ensaio consiste na cravação de uma palheta no solo, e então, mede-se o 
torque necessário para cisalhar ou cortar o solo segundo uma superfície cilíndrica de 
ruptura. 
 
ii) Equipamento empregado no ensaio de Vane Test 
 
 O equipamento empregado no ensaio Vane Test consiste basicamente no 
aparelho de Vane, que é constituído das seguintes partes: 
 
 a) Manivela; 
 b) Unidade de leitura; 
 c) Tubo de revestimento; 
 d) Haste; 
 e) Sapata de proteção; e 
 f) Palheta. 
 
 Figura 3.3 ilustra as principais partes do equipamento usado para o ensaio 
de palheta (ou Vane Test). 
 
 
 
 11
 
 
Figura 3.3 - Principais partes do equipamento usado para o ensaio de palheta 
(ou Vane Test) 
 
 
iii) Principais procedimentos do ensaio de palheta (ou Vane Test) 
 
 Os principais procedimentos do ensaio de palheta (ou Vane Test) são os que 
se seguem: 
 
a) Parte do equipamento de ensaio é introduzida no solo por cravação estática, ou 
seja, sem uso de impacto; 
b) Durante a cravação do equipamento de ensaio, a palheta permanece incerida 
dentro de uma sapata de proteção para evitar danos à palheta durante a cravação; 
c) Após a cravação do equipamento de ensaio, ficam na superfície do solo a unidade 
de leitura e a manivela; 
d) Ao atingir a profundidade desejada na camada de argila, crava-se a palheta no 
solo 0,5 m à frente da sapata de proteção; 
e) Gira-se a manivela a uma velocidade de 6 (seis) graus por minuto, e mede-se o 
torque necessário para cisalhar (ou romper) o solo; e 
 
 12 
f) A resistência não drenada da argila na profundidade desejada de ensaio é dada 
pela seguinte equação: 
 
 
 (3.4) 
 
em que: 
 SU = resistência não drenada da argila (KN/m2); 
 T = torque máximo aplicado à palheta (KN.m); 
 D = diâmetro da palheta (m); e 
 π = 3,1416. 
 
 A Figura 3.4 mostra que o diâmetro da palheta é igual à distância horizontal 
D entre duas extremidades de uma aleta da palheta, e que a altura da palheta é a 
distância vertical H entre duas extremidades de uma aleta. 
 
 
 
 
Figura 3.4 - Diâmetro e altura da palheta do Vane Test 
 
 
iv) Algumas hipóteses assumidas na realização do ensaio de palheta (ou Vane 
Test) 
 
 O ensaio de palheta é realizado considerando-se as seguintes hipóteses: 
 
a) O solo é considerado um material isotrópico, ou seja, apresenta as mesmas 
propriedades físicas em todos os planos ou direções; 
b) Existência de coincidência da superfície de ruptura da argila com a geratriz do 
cilindro formado pela rotação da palheta; 
c) A drenagem do solo é considerada impedida durante o ensaio; 
d) Ausência de amolgamento do solo, durante a operação de cravação do 
equipamento de ensaio; e 
3U D.
T.86,0S π=
 13
e) Etc. 
 
OBS(s). 
a) Amolgamento é o amassamento da argila em todas as direções sem que ocorra 
alteração no teor de umidade da argila; e 
b) Sabe-se que as hipóteses assumidas para o ensaio de palheta geralmente não 
ocorrem na prática. 
 
v) Fator de correção do ensaio de palheta 
 
 Os ensaios de palheta têm mostrado fornecer resultados bem próximos aos 
resultados reais, embora haja necessidade de usar fatores corretivos. 
 
 Na prática, os valores do ensaio de palheta são sujeitos a uma correção de 
acordo com a seguinte correção: 
 
 
 (3.5) 
 
em que: 
 SUC = resistência não drenada da argila corrigida, a qual é útil para os 
projetos de engenharia; 
 SUP = resistência não drenada da argila obtida do ensaio de palheta; e 
 µ = fator de correção empírico. 
 
A Figura 3.5 mostra que o fator de correção (µ) do Vane Test é obtido a partir 
do índice de plasticidade (IP) da argila; Onde, o IP é obtido sem secagem prévia da 
argila que está sendo ensaiada (ou explorada). 
 
 
 
Figura 3.5 - Relação entre o fator de correção (µ) do ensaio Vane Test e o 
índice de plasticidade (IP) da argila ensaiada 
 
 
 
 
UPUC S.S µ=
 14 
vi) Consideração finais acerca do ensaio de palheta 
 
 No Brasil, o ensaio de palheta é padronizado pela MB 3122, intitulada: Solo - 
ensaios de palheta in situ. 
 
 A literatura mostra que o ensaio de palheta é realizado para cada 1 (um) m 
de profundidade no solo. 
 
 
3.3.2 Ensaios de penetração estática do cone - Tipo CPT (Cone Penetration 
Test) e tipo CPTU (Piezocone Penetration Test) 
 
i) Princípio básico de funcionamento do ensaio de penetração estática do cone 
- Tipo CPT (Cone Penetration Test) 
 
Î Um cone, que pode ser mecânico ou elétrico, é cravado no solo a uma velocidade 
constante, e se obtém os seguintes dados: 
 
 a) Resistência de ponta do cone (qC); e 
 b) Atrito lateral do cone (FS). 
 
Î Os dados obtidos no ensaio do cone - tipo CPT (Cone Penetration Test), os quais 
são qC e FS, quando usados em correlações são úteis para os projetos de 
Engenharia Civil. 
 
OBS. A principal diferença entre o cone mecânico e o cone elétrico é que: 
 
a) No cone mecânico a resistência de ponta do cone (qC) e o atrito lateral do cone 
(FS) são medidos na superfície do solo; e 
b) No caso do cone elétrico, a medição da resistência de ponta do cone (qC) e do 
atrito lateral do cone (FS) é feita no próprio cone através de células de carga 
elétricas. 
 
ii) Princípio básico de funcionamento do ensaio de penetração estática do 
cone - Tipo CPTU (Piezocone Penetration Test) 
 
Î Um cone tipo piezocone, o qual é um cone que permite leitura de pressão neutra 
(ou poropressão) é cravado no solo a uma velocidade constante, e se obtém os 
seguintes dados: 
 
 a) Resistência de ponta do cone (qC); 
 b) Atrito lateral do cone (FS); e 
 c) Pressão neutra ou poropressão no interior do solo (u). 
 
Î Os dados obtidos no ensaio do cone - tipo CPTU (Piezocone Penetration Test), 
os quais são: qC, FS e u, quando usados em correlações são úteis para projetos de 
Engenharia Civil. 
 
OBS. Poropressão ou pressão neutra é a pressão que atua na água no interior do 
solo. 
 
 15
iii) Equipamentos geralmente empregados no ensaio de penetração estática do 
cone - Tipo CPT, ou tipo CPTU 
 
 O equipamento utilizado no ensaio de penetração estática do cone, do tipo 
CPT, ou do tipo CPTU, consiste basicamente das seguintes partes: 
 
a) Do equipamento de cravação do cone, o qual geralmente é um sistema hidráulico; 
b) Do equipamento de reação de carga para possibilitar a cravação do cone Î O 
equipamento de reação de carga geralmente empregado para cravação do cone é 
um caminhão, o qual transporta o sistema de cravação hidráulico; 
c) Do cone de penetração com as seguintes características: 
 -> Ponteira do cone com ângulo de 60 graus; 
 -> Rugosidade do cone de 0,001 mm; e 
 -> Diâmetro do cone, que é geralmente de 36,6 mm. 
 
d) Do conjunto de hastes de cravação com comprimento de 1 m; e 
e) Finalmente, faz parte do equipamento de ensaio do cone, um sistema automático 
de aquisição de dados com um computador e programas para aquisição e 
armazenamento das medidas in situ (ou no campo). 
 
 A Figura 3.6 ilustra o sistema de cravação do cone, onde se verifica: o cone 
de sondagem; o motor que alimenta o sistema hidráulico de cravação do cone; e o 
computador que realiza a aquisição dos dados do ensaio (ou sondagem). 
 
 
Figura 3.6 - Sistema de cravação do cone; Composto de cone de sondagem, de 
computador, e de motor que alimenta o sistema hidráulico de 
cravação do cone 
 16 
 A Figura 3.7 ilustra um piezocone com suas principais partes, que são: 
ponteira, pedra porosa, transdutor (ou leitor) de pressão, célulade carga, e fio de 
transmissão de dados (ou informações) para superfície. 
 
 
 
 
 Figura 3.7 - Piezocone com suas principais partes, que são: ponteira, 
pedra porosa, transdutor (ou leitor) de pressão, célula de carga, e fio de 
transmissão de dados (ou informações) para superfície 
 
 
 A Figura 3.8 mostra a foto de um piezocone, pode-se observar na foto a 
ponteira do cone e o cabo do sistema de aquisição de dados. 
 
 
 
 
Figura 3.8 - Foto de um piezocone de sondagem geotécnica 
 
 
 
 
 
 
 
 17
iv) Classificação dos solos a partir do ensaio CPTU (Piezocone Penetration 
Test) 
 
 Diversos autores apresentam propostas de classificação de solos a partir 
dos resultados do ensaio com piezocone; Uma das classificações é a de Senneset e 
Jambu (1984), a qual já é largamente aceita na prática da engenharia. 
 
 Destaca-se que para classificação do solo pelo método de Senneset e 
Jambu (1984) é necessário determinar os seguintes elementos: 
 
a) A resistência de ponta do cone corrigida (qT), a qual é dada pela seguinte 
equação: 
 
 (3.6) 
 
em que: 
 qT = resistência de ponta do cone corrigida; 
 qC = resistência de ponta do cone (obtida no ensaio); 
 u2 = poropressão medida na base do cone; e 
 a = constante de calibração do cone. 
 
b) O parâmetro de poropressão (Bq), o qual é obtido pela seguinte equação: 
 
 
 (3.7) 
 
em que: 
 Bq = parâmetro de poropressão; 
 uO = pressão hidrostática; 
 u2 = poropressão medida na base do cone; 
 qT = resistência de ponta do cone corrigida; e 
 σVO = tensão vertical in situ (ou no campo). 
 
OBS. O símbolo σ é a letra grega “sigma”. 
 
 
A Figura 3.9 ilustra a classificação do solo pelo método de Senneset e Jambu 
(1984), a partir dos resultados do ensaio CPTU (Piezocone Penetration Test). 
 
 
 
2CT u).a1(qq −+=
( )
( )VOT
O2
q
uuBq σ−
−=
 18 
 
 
Figura 3.9 - Classificação do solo pelo método de Senneset e Jambu (1984), a 
partir dos resultados do ensaio CPTU (Piezocone Penetration 
Test) 
 
 
v) Parâmetros dos solos que podem ser obtidos do ensaio CPTU (Piezocone 
Penetration Test) 
 
 A Tabela 3.1 apresenta vários parâmetros do solo que são úteis para os 
projetos de Engenharia Civil, e que podem ser obtidos a partir de ensaios com o 
piezocone. 
 
vi) Considerações finais acerca dos ensaios de penetração estática do cone - 
Tipo CPT (Cone Penetration Test) e tipo CPTU (Piezocone Penetration Test) 
 
Î O ensaio do piezocone é hoje uma das mais importantes ferramentas de 
investigação geotécnica. 
 
Î O ensaio do piezocone possibilita estimativas realistas das propriedades do solo. 
 
Î Os dados obtidos na sondagem são contínuos ao longo do perfil de sondagem, 
ou seja, à medida que o cone penetra são obtidos imediatamente os dados do 
subsolo. 
 
Î Atualmente, tem sido desenvolvidos cones para medir a resistividade elétrica do 
solo, a temperatura do solo, o Ph do solo, e etc. 
 
 
 
 19
Î Maiores detalhes sobre o ensaio de penetração estática do cone recomenda-se 
consultar: 
 a) Schnaid (2005); e 
 b) A norma da ABNT MB-3406 (1991). 
 
 
Tabela 3.1 - Parâmetros do solo que são úteis para os projetos de Engenharia 
Civil, e que podem ser obtidos a partir de ensaios com o 
piezocone 
 
Símbolo
KO
φ'
D
Gmáx
OCR
St
SU
k 
Ch
γ
c'
Dr
E25
Densidade relativa
Módulo de elasticidade para 25% da tensão desviadora máxima
Condutividade hidráulica
Coeficiente de adensamento
Peso específico aparente
Intercepto de coesão efetiva
Módulo cisalhante
Razão de sobreadensamento
Sensibilidade
Resistência ao cisalhamento não drenada
Parâmetro do solo obtido no ensaio com piezocone
Coeficiente de empuxo de repouso
Ângulo de atrito efetivo
Módulo oedométrico
 
 
 
3.3.3 Ensaio dilatométrico ou DMT (DilatoMeter Test) 
 
i) Princípio básico de funcionamento do ensaio dilatométrico ou DMT 
 
a) O ensaio dilatométrico consiste na cravação vertical de uma lâmina de aço no 
terreno, a qual possui uma membrana de aço (ou diafragma) em uma das faces da 
lâmina que é cravada no terreno; 
b) Em determinadas profundidades, após a cravação da lâmina de aço no solo, é 
injetado gás sob pressão para expandir a membrana de aço da lâmina cravada no 
interior do solo; 
c) Durante a injeção do gás para expandir a membrana de aço (ou diafragma), são 
lidas por um operador 3 (três) pressões padronizadas, em um equipamento instalado 
na superfície do solo; e 
d) Com base nas 3 (três) pressões padronizadas atuantes na membrana de aço são 
obtidos os parâmetros do solo, que são úteis para projetos de Engenharia Civil. 
 
 
 
 
 
 
 20 
OBS(s). 
i) As 3 (três) pressões padronizadas no ensaio dilatométrico são: 
 
 -> Pressão A, que é a pressão necessária para deslocar horizontalmente o 
centro da membrana de aço (ou diafragma) em 0,05 mm; 
 -> Pressão B, que á a pressão necessária para deslocar radialmente a 
membrana de aço (ou diafragma) em 1,1 mm; e 
 -> Pressão C, que é a pressão lida quando a membrana de aço (ou 
diafragma) retorna ao deslocamento horizontal central de 0,05 mm. 
 
ii) Durante o ensaio dilatométrico, o equipamento de sondagem emite um sinal 
sonoro, que auxilia a leitura das pressões padronizadas A, B e C. 
 
ii) Alguns detalhes do ensaio dilatométrico 
 
 No ensaio DMT podem ser destacados os seguintes detalhes: 
 
a) A leitura das 3 (três) pressões padrões do ensaio se dá a cada 20 cm de 
profundidade no solo; 
b) As 3 (três) pressões padrões do ensaio necessitam de pequenas correções, antes 
de serem utilizadas em correlações úteis para Engenharia Civil; 
c) Neste tipo de ensaio, a prospecção (ou a sondagem) do terreno se dá de 20 em 
20 cm; 
d) Durante o ensaio é medido o esforço necessário para cravação da lâmina de aço 
no solo; e 
e) A velocidade de cravação da lâmina de aço é de 2 a 4 cm/s. 
 
iii) O equipamento ou aparelhagem empregada no ensaio dilatométrico ou DMT 
 
 O equipamento ou a aparelhagem utilizada no ensaio dilatométrico, 
basicamente, consiste das seguintes partes: 
 
a) Lâmina dilatométrica com uma membrana de aço em uma das faces; 
b) Unidade de controle de pressões, que é dotada de um sinal acústico para auxiliar 
a leitura das 3 (três) pressões padrões do ensaio; 
c) Equipamento de cravação da lâmina de aço, o qual geralmente é um sistema 
hidráulico; 
d) Equipamento de reação de carga, que possibilita a cravação da lâmina de aço; 
Por exemplo: um caminhão; 
e) Cabo eletro-pneumático, que estabelece o contato entre a lâmina de aço cravada 
no solo e a unidade de controle de pressões localizada na superfície do solo; 
f) Unidade fornecedora de gás pressurizado; e 
g) Aparelho de calibração do sistema de prospecção ou sondagem. 
 
 A Figura 3.10 ilustra as dimensões geométricas da lâmina de aço, que é 
cravada no solo durante o ensaio dilatométrico; Percebe-se na lâmina a presença da 
membrana de aço (ou diafragma) que se expande durante o ensaio. 
 
 
 
 
 21
 
Figura 3.10 - Dimensões geométricas da lâmina de aço que é cravada no solo 
durante o ensaio dilatométrico (DMT) 
 
 
 A Figura 3.11 mostra uma foto da unidade de controle de pressões, e da 
lâmina de aço, que são usadas no ensaio dilatométrico (DMT). 
 
 
 
Figura 3.11 - Foto da unidade de controle de pressões, e da lâmina de aço, que 
são usadas no ensaio dilatométrico (DMT) 
 22 
iv) Parâmetros do solo que podem ser obtidos do ensaio dilatométrico ou DMT 
 
 Através do ensaio dilatométrico é possível obter, através de correlações, 
vários parâmetros geotécnicos dos solos, os quais são úteispara projetos da 
Engenharia Civil. 
 
 A Tabela 3.2 mostra os parâmetros geotécnicos dos solos, que podem ser 
obtidos a partir do ensaio dilatométrico ou DMT. 
 
 
Tabela 3.2 - Parâmetros geotécnicos dos solos, que podem ser obtidos a partir 
dos dados do ensaio dilatométrico ou DMT 
 
 
 
 
v) A classificação dos solos através do ensaio dilatométrico 
 
 Através dos dados obtidos do ensaio dilatométrico é possível classificar os 
solos prospectados (ou explorados). 
 
Os solos prospectados ou explorados pelo ensaio dilatométrico são 
classificados com base nos seguintes índices dilatométricos: 
 
 a) ED ou módulo dilatométrico; e 
 b) ID ou índice do material. 
 
 
OBS. 
 Os índices dilatométricos ED e ID são calculados com base nas pressões 
padrões A, B e C, que são medidas no campo durante o ensaio DMT. 
 
A Figura 3.12 ilustra o sistema de classificação do solo baseado nos índices 
dilatométricos ED e ID do ensaio DMT ou dilatométrico. 
 
 
 
 
 
φ'
SU
KO
OCR
M
E
CBR Índice de Suporte Califórnia (California Bearing Ratio)
Coeficiente de empuxo no repouso
Razão de sobreadensamento
Módulo oedométrico
Módulo de elasticidade (ou módulo de Young)
Parâmetro do solo obtido no ensaio DMTSímbolo
Ângulo de atrito interno do solo 
Resistência ao cisalhamento não drenada
 23
 
 
Figura 3.12 - Sistema de classificação do solo baseado nos índices 
dilatométricos ED e ID do ensaio DMT ou dilatométrico 
 
 
vi) Considerações finais acerca do ensaio dilatométrico ou DMT 
 
Î Uma hipótese assumida, no ensaio dilatométrico, é que as medidas realizadas 
com a membrana de aço (ou diafragma) durante o ensaio correspondem à fase 
elástica do solo, ou seja, não ocorrem plastificação do solo durante as medidas. 
 
Î O ensaio dilatométrico tem sido considerado um ensaio simples de ser operado, e 
relativamente econômico. 
 
Î No Brasil, ainda não há normalização específica para o ensaio DMT. 
 24 
Referências Bibliográficas 
 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. MB 3122. Solo - ensaios de 
palheta in situ. 
 
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. MB 3406. Ensaio de 
penetração do cone in situ (CPT). 1991. 
 
BUENO, B. S.; VILAR, O. M. Mecânica dos solos. Apostila 69. Viçosa - MG: 
Universidade Federal de Viçosa, 1980. 131p. 
 
CAPUTO, H. P. Mecânica dos solos e suas aplicações (fundamentos). Vol. 1. 6. 
ed., Rio de Janeiro - RJ: Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., 2007. 234p. 
(Bibliografia Principal) 
 
CRAIG, R. F. Mecânica dos solos. 7. ed., Rio de Janeiro - RJ: LTC - Livros 
Técnicos e Científicos Editora S.A., 2007. 365p. 
 
FERREIRA, A. B. H. Novo dicionário da língua portuguesa. Rio de Janeiro - RJ: 
Nova Fronteira, 1986. 1838p. 
 
LAMBE, W. L.; WHITMAN, R. V. Soil Mechanics, SI version. New York: Jonh Wiley 
e Sons, 1979. 553p. 
 
HACHICH, W.; FALCONI, F. F.; SAES, J. L.; FROTA, R. G. Q.; CARVALHO, C. S. 
NIYAMA, S. Fundações teoria e prática. São Paulo - SP: Pini, 1996. 751p. 
 
ORTIGÃO, J. A. R. Introdução à mecânica dos solos dos estados críticos. São 
Paulo - SP: Livros Técnicos e Científicos Editora, 1993. 368p. 
 
SCHNAID, F. Ensaios de campo e suas aplicações à Engenharia de Fundações. 
São Paulo - SP: Oficina de Textos, 2005. 189p.