Aula 5 - Investigação do Subsolo ppt

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INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO ou PROSPECÇÃO 
GEOTÉCNICA DO SUBSOLO 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO 
GRADUAÇÃO ENGENHARIA CIVIL 
Mecânica dos Solos 1A 
2017.1 – Prof. J.F.T.Jucá 
INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 
• Investigação Geotécnica 
• Investigação Geológica 
PROSPECÇÃO DO SUBSOLO 
•  OBJETIVO GERAL: 
 Conhecer o subsolo, através da investigação dos solos e/
ou rochas, visando seu uso como material de construção 
ou como fundação de obras. De ponto de vista prático, 
se obtém parâmetros e as características dos solos e/ou 
rochas, além dos níveis e qualidade das águas 
presentes no subsolo. Esta informação é usada em 
projetos de engenharia. 
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INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO 
OBJETIVOS ESPECÍFICOS: 
•  a) Determinação da extensão (em área), profundidade e espessura de 
cada camada de solo, além de uma descrição do solo, deve incluir a 
compacidade se for granular e o estado de consistência se for 
coesivo. 
•  b) Determinação da profundidade da superfície da rocha e sua 
classificação, incluindo informações sobre extensão (ou área em 
planta), profundidade e condições dos extratos rochosos: mergulho e 
direção das camadas, espaçamento de juntas, presença de falhas e o 
estado de alteração e decomposição. 
•  c) Informações sobre a água no subsolo: profundidade do lençol 
freático, sua qualidade e suas variações de nível e pressão. 
•  d) Coleta de amostras indeformadas que possibilitem quantificar os 
parâmetros do solo: compressibilidade, permeabilidade e resistência 
ao cisalhamento. 
•  e) Coleta de amostras amolgadas para simples caracterização. 
ANÁLISE PRELIMINAR 
•  Conhecimento prévio do tipo de obra e seus problemas 
específicos: 
–  Obras de grande porte (edificios altos, barragens, reatores 
nucleares) 
–  Interação solo-estrutura (túneis, muro de arrimo, estacas); 
–  O próprio solo é a estrutura da obra (aterros, barragens); 
–  Estruturas naturais de solo e rocha (taludes de cortes e encostas 
naturais). 
•  Condições geológicas da área → Pode indicar a 
ocorrência de áreas que possam trazer problemas as 
obras (sismicidade, inundações, subsidência, etc.). 
•  Características do local a ser investigado → Condições 
físicas do local a ser investigado (presença de nível 
d’água, solos expansivos ou colapsíveis, etc). 
ETAPAS DE UM PROGRAMA DE INVESTIGAÇÃO 
Etapa1: Investigação de reconhecimento 
 
 Consulta à mapas, perfis geológicos, cartas geológicas e 
geotécnicas, informações locais. A geofísica e o 
sensoriamento remoto podem ser usados como método de 
investigação indireto utilizado na investigação preliminar 
(imagens de satélite e fotografias aéreas). Também existem 
as informações locais que podem ser obtidas na própria área 
em estudo, além das cartas geológicas e geotécnicas. 
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Novo Satélite Radar (SAR) para monitoramento sob qualquer 
condição de tempo (nuvens, chuvas, fumaça) 
SAR	
  banda	
  L	
  mul--­‐polarização	
  	
  
Monitoramento	
  da	
  Amazônia	
  	
  
5	
  dias	
  com	
  30m	
  resolução	
  24	
  
dias	
  em	
  10m	
  resolução	
  
Opcional:	
  1,5	
  metro	
  resolução	
  	
  
Inves-mento	
   Fundo	
   Amazônia	
   +	
  
FUNTEC	
  R$	
  380	
  milhões	
  	
  
Aplicações 
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ETAPAS DA INVESTIGAÇÃO (CONT.) 
ETAPA 2: Investigação detalhada→ Solução de 
problemas específicos. 
 
ETAPA 3: Investigação durante a construção → 
realizadas em obras de grande porte para 
avaliar o tipo de material (solo ou rocha) e 
suas características. 
 
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Custos da Investigação Geotécnica 
Custos: 
Até 0,5% do valor da obra – Obras de grande porte 
Até 1,0% do valor da obra – Obras de pequeno porte 
Verificar a relação dos custos com a importancia da obra: 
riscos de acidentes, número de vidas afetadas, impactos 
ambientais, etc. 
MÉTODOS DE 
INVESTIGAÇÃO 
PENETRAÇÃO NO 
SOLO 
RETIRADA DE 
AMOSTRAS ENSAIOS 
Direto SIM SIM SPT, RQD, SHELBY 
Semi-Direto SIM NÃO CPT, VANE TEST 
Indireto NÃO NÃO GEOFÍSICOS 
MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO 
Investigação Geotécnica 
 
 
 
 
 
Investigação Geológica 
Métodos Diretos 
 
Métodos Semi-diretos 
 
 
 
Métodos Diretos → sondagem rotativa 
 
 
Métodos Geofísicos 
 
 
 
 
 
- Métodos geoelétricos 
- Métodos sísmicos 
- Métodos potenciais 
ENSAIOS : CAMPO X LABORATÓRIO 
ü Campo: 
Vantagens: - solo ensaiado no próprio local da obra 
 - menor efeito de amolgamento do solo 
 - rapidez / praticidade – maior volume de solo ensaiado 
 - medidas contínuas com a profundidade (CPTU, DMT, etc) 
Desvantagens: - condições de contorno mal definidas 
 - sem controle da trajetória de tensões 
 - mobilização do equipamento 
 - condições de drenagem e grau de amolgamento 
 - custos mais altos 
ü Laboratório: 
Vantagens: - condições de contorno bem definidas 
 - escolha da trajetória de tensões e drenagem controlada 
Desvantagens: - efeito de amolgamento da amostra 
 - maior tempo 
 - infra-estrutura fixa (equipamento e pessoal) 
 
OBS: Importante considerar que sempre os dois tipos de ensaios são necessários e se complementam 
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Amostragem em Solos 
Tipos de Amostras 
• Amostras Não Representativas ( 
 -Solos de várias camadas misturados; 
 -Alguns componentes do solo removidos; 
 -Materiais estranhos dentro da amostra. 
 -Estrutura do solo destruída (amolgamento); 
 -Variação na umidade ou índice de vazios; 
 -Variação nos constituintes do solo. 
 
• Amostras Indeformadas 
 -Sem destruição (amolgamento) da estrutura do solo; 
 -Sem variação na umidade, índice de vazios e composição 
 química. 
MÉTODOS DIRETOS 
 
a) MÉTODOS MANUAIS 
–  Trados Manuais 
–  Poços 
–  Trincheiras 
b) MÉTODOS MECÂNICOS 
–  Sondagem à Percussão com circulação d’água 
–  Sondagem Rotativa 
–  Sondagem Mista 
–  Sondagens Especiais com extração de amostras 
indeformadas (amostrador Shelby) 
Trados Manuais 
Processo simples, rápido e econômico para investigações preliminares nas 
camadas superficiais do solo. 
 OBJETIVOS: 
- Classificação táctil-visual das camadas atravessadas; 
- Retirada de Amostra amolgada; 
- Definição de Perfil geotécnico (tipo de solo, espessura da camada, 
profundidade d’água, anomalias); 
- Auxiliar na abertura do furo para execução de outros tipos de sondagens 
ou na instalação de equipamentos 
LIMITAÇÕES: 
- Presença de Nível d’água; 
- Presença de camadas de pedregulhos, pedras, matacões; 
- Areias muito compactadas ou argilas duras; 
- Camada de areia muito fofa com teor de umidade muito baixo; 
- Profundidade de perfuração acima de 10 metros de Profundidade 
 
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Métodos Manuais 
– Trados Manuais 
 
Trado Concha Trado Torcido Trado Helicoidal 
Métodos Manuais 
–  Trincheiras 
Objetivos: 
–  Classificação táctil-visual das camadas atravessadas; 
–  Retirada de amostra amolgada; 
–  Obtenção do perfil geotécnico ao longo da escavação; 
Inspeção de estruturas abaixo do nível do terreno 
–  Equipamento: Escavadeiras 
–  Poços 
Objetivos: 
–  Classificação táctil-visual das camadas atravessadas; 
–  Retirada de amostra amolgada; 
–  Retirada de amostras indeformadas de argilas médias, 
rijas e duras (bloco); 
–  Obtenção do perfil geotécnico ao longo da escavação; 
 
 
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COLETA DE AMOSTRAS INDEFORMADAS 
Etapas da amostragem e preparação de uma amostra de solo compacto para ensaios laboratoriais (LIMA, 1979). 
Amostragem em Blocos 
Procedimento Executivo 
Moldagem do bloco. 
Amostragem em Blocos 
Procedimento Executivo 
Parafinagem do bloco . Preparação do bloco para 
parafinagem. 
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Amostragem em Blocos 
Procedimento Executivo 
Moldagem de corpos de prova 
(LABORATÓRIO). 
Acondicionamento do bloco. 
Coleta de amostras 
Sondagem 
•  Percussão 
 
 
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Obra na Madalena 
Resultado da sondagem e perfil na 
Madalena - Recife 
Investigação do Subsolo do Edifício Laussanne 
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Perfil	
  argiloso	
  do	
  subsolo	
  em	
  depósito	
  
estuarino,	
  Benfica,	
  Clube	
  Internacional	
  do	
  Recife	
  
Perfil	
  arenoso	
  do	
  subsolo	
  em	
  depósito	
  
estuarino,	
  Espinheiro,	
  Recife	
  
Depósito	
  lagunar,	
  Lagoa	
  do	
  Araça,	
  
Imbiribeira,	
  Recife	
  
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•  Rotativa 
 
Sondagem 
Trincheiras ou poços 
MÉTODOS GEOFÍSICOS 
• Utilizadas nas áreas de investigação preliminar; 
• Realizada para grandes áreas; 
• Rapidez de execução e baixo custo em comparação com os 
ensaios pontuais. 
• Determina a profundidade da camada rochosa e a mudança de 
camadas 
• Determina zonas de falhas; 
• Determina a existência e localização do nível d’água 
• Fornecem informações numa zona mais ampla e não apenas em 
torno de um furo como na maioria dos processos diretos. 
• Otimização e Racionalização para localização dos ensaios 
realizados nos métodos diretos e semi-diretos 
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MÉTODOS INDIRETOS 
• Ensaio de resistividade elétrica mede a resistividade 
elétrica que um material apresenta à passagem de uma 
corrente elétrica. As diferenças na resistividade indicam 
condições diferentes do subsolo, lembrando que, quanto 
mais densa e menor teor de umidade a camada apresentar 
mais alto será o valor da resistividade. 
• Ensaio sísmico é baseado no princípio de que a velocidade 
de propagação de uma onda é maior em um meio mais 
denso. 
Os métodos Geofísicos são aqueles em que as determinações das 
propriedades das camadas do subsolo são feitas indiretamente 
pela medida da resistividade elétrica ou da velocidade de 
propagação de ondas elásticas (ondas sonoras). 
ESPECIALIDADES DA GEOFÍSICA 
♦ Sismologia - estudo dos terremotos; 
♦ Geomagnetismo - estudo do campo magnético 
da Terra; 
♦ Geotermia - estudo do fluxo do calor e a 
distribuição da temperatura na Terra; 
♦ Prospecção (ou exploração) - estudo de 
depósitos minerais e recursos energéticos. 
MÉTODOS DE GEOFÍSICA DE PROSPECÇÃO 
♦ Métodos Potenciais: 
♦ Gravimétrico - densidade; 
♦ Magnético - Suceptibilidade magnética; 
♦ Sísmicos - elasticidade; 
♦ Métodos geoelétricos 
♦ Elétricos e Eletromagnéticos - condutividade 
elétrica. 
♦ Eletroresistividade 
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♦ Gravimétrico – densidade – tem a função 
identificar contrastes de densidades em 
profundidade; 
Fonte: www.sbgf.org.br 
MÉTODOS POTENCIAIS 
♦ Magnético – Muito versátil, porém de difícil 
interpretação dos dados. Detecta anomalias do 
campo magnético terrestre. Aplicação: Prospecção 
Mineral. 
MÉTODOS POTENCIAIS 
♦ Sísmicos - elasticidade; 
Fonte: www.sbgf.org.br 
MÉTODOS SISMICOS 
Método de propagação de ondas – tem como princípio a 
emissão de uma onda por um corpo elástico que 
depende do módulo de elasticidade , Coef. de Poison e 
densidade. Portanto, uma mudança da velocidade 
significa mudança na camada de solo. 
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•  Métodos elétricos e 
sísmicos 
Prospecção geofísica 
MÉTODOS GEOELÉTRICOS 
 
Envolve a detecção, dos efeitos produzidos pelo fluxo de corrente 
elétrica . É possível medir corrente elétrica, diferença de potencial 
e campos eletromagnéticos entre 2 pontos na superfície. 
♦ Elétricos e Eletromagnéticos –condutividade elétrica. 
Fonte: www.sbgf.org.br 
MÉTODOS ELETRORESISTIVIDADE 
 É um método geofísico que se baseia na 
DIFERENÇA DE RESISTIVIDADE ELÉTRICA DOS 
MATERIA IS , f o rnecendo subs íd ios pa ra 
determinação de espessura de solos, diferenciação 
de tipos litológicos, identificação de fraturametos, 
NÍVEL DO LENÇOL FREÁTICO, etc. 
 Basea-se na resistência elétrica dos materiais, uma 
variação de resistência indica mudança de camada. 
Dificuldade ou facilidade encontrada pela corrente 
elétrica para se propagar num meio qualquer. 
 
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ELETRORESISTIVIDADE 
Fonte: www.iag.usp.br 
RADAR DE PENETRAÇÃO - GPR 
(Ground Penetrating Radar) 
 
Penetração do sinal do radar condicionada pelas propriedades elétricas dos 
terrenos (condutividade/resistividade elétrica). 
A C D B
I
V
	
  h
Interface
1
 > Cρ ρ2
2e ρ
e ρ
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Para a determinação da contaminação do subsolo 
(plumas de contaminação), a aplicação de dois ou mais 
métodos geofísicos distintos aumenta a precisão das 
interpretações, sendo que a natureza dos contaminantes 
e a geologia local são os fatores decisivos na seleção das 
técnicas geofísicas a ser utilizadas. 
Obtenção de informações sobre a litologia, estratigrafia, 
profundidade do nível d’água, profundidade do 
embasamento, presença de falhas ou fraturas, existência 
de aquíferos importantes, caminhos preferenciais de 
propagação subterrânea de contaminantes. 
MÉTODOS GEOFÍSICOS E O MEIO AMBIENTE 
CONTAMINAÇÃO DO SUBSOLO 
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Migração de Contaminante 
MAPAS DE CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 
MAPAS DE CONDUTIVIDADE ELÉTRICA 
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PRINCIPAIS APLICAÇÕES DOS MÉTODOS GEOFÍSICOS EM 
ÁREAS CONTAMINADAS 
•  CAPUTO, Homero Pinto, 1923. Mecânica dos solos e suas 
aplicações, vol.2; 
•  LIMA, Maria José C. Porto A. de, 1979. Prospecção 
geotécnica do subsolo; 
•  h t t p s
://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/167616/1/Prospeccao
%20geotecnica.pdf; 
•  https://ftp.cefetes.br/cursos/Transportes/CelioDavilla/Solos/
Literatura%20complementar/Apostila%20FURG%20Solos/11-
%20PROSPECCAO_GEOTECNICA.pdf; 
•  http://www.revistafundacoes.com.br/pdf/revista%2012/artigo
%20%20caracteriza%C3%A7%C3%A3o%20geotecnica.pdf. 
•  http://www.cgcbr.com.br/ecoryon.htm. 
Bibliografia