Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Avaliação do Perfil Estratigráfico Obtido por meio de SPTs, CPTs e DMTs Executados em Solo Laterítico da Cidade de Londrina/PR Raquel Souza Teixeira, Vanessa Mangieri Sobrinho e Carlos José Marques da Costa Branco Departamento de Construção Civil, Universidade Estadual de Londrina, Londrina, Brasil. RESUMO: Será apresentada, neste trabalho, uma avaliação do perfil estratigráfico obtido a partir de resultados da campanha de investigação de campo procedida no Campo Experimental de Engenharia Geotécnica (CEEG) da Universidade Estadual de Londrina (UEL). Nesta avaliação, foram utilizados os resultados de quatorze sondagens de simples reconhecimento com SPT, de dois CPTs, de dois DMTs e feita uma análise da variabilidade encontrada na identificação do perfil. A comparação entre os perfis identificados pelos CPTs, DMTs e aquele identificado pelos SPTs, mostrou discordância em termos de número de estratos e classificação textural. PALAVRAS-CHAVE: Investigação, Penetrômetros, Solos lateríticos. 1 INTRODUÇÃO Em torno de 60% dos solos brasileiros foram formados em condições de clima tropical e que, por sua vez, geram solos mais desenvolvidos. Os sistemas de classificação de solo criados em países de clima temperado e difundidos no Brasil, não classificam de maneira adequada os solos tropicais, pois empregam critérios e parâmetros não representativos das características de comportamento para esses solos. Esta falta de representatividade também pode ser observada quando estas classificações são empregadas em sondagens e investigações de campo pois, dependendo da técnica usada em campo, os perfis estratigráficos podem ser classificados de forma diversa. Isto ocorre porque o método usado na investigação interfere nos resultados como relatados por diversos autores (Wroth 1984, Robertson et al. 1983, Jamiokolsky et al. 1988). A cidade de Londrina/PR, localizada ao sul do Brasil, aproximadamente entre a longitude 50º05' Oeste e a latitude 23º30' Sul, está sob a influência de clima subtropical úmido, onde os verões são quentes e úmidos e os invernos, frios e secos, apresentando temperatura média anual de 22,5ºC. A Geologia predominante no município é a formação Serra Geral, pertencente à Bacia Sedimentar do Paraná e a litologia principal é a rocha vulcânica básica, o basalto (JKsg). O perfil de solo originado, nestas condições, segundo a pedologia é o Latossolo em sua grande maioria, mas com a ocorrência de outros tipos como os Argissolos e os Neossolos, Rocha et al. (1991). Geralmente o perfil de um Latossolo é subdividido em horizontes A, B e C, sendo estes distintos em cor, granulometria e mineralogia, esta última formada em grande parte por argilo minerais, óxidos e hidróxidos no horizonte B. No mesmo horizonte B, a estrutura natural desses solos é formada por macro e microporos, responsável por originar solos bem drenados, com elevado volume de vazios, baixa massa específica aparente e provável alta permeabilidade características dos solos lateríticos. A fim de avaliar a descrição do perfil estratigráfico do solo, a posição do N.A e a variabilidade dos resultados entre os ensaios foi realizada uma campanha de ensaios de campo composta por SPT (Standard Penetration Test), DMT (Dilatometer Marchetti Test) e CPT (Cone Penetration Test), na área do Campo Experimental de Engenharia Geotécnica (CEEG), localizado no Campus da Universidade Estadual de Londrina/PR. 2 MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Materiais No local de estudo, a área do CEEG, o intemperismo sofrido pelo basalto resultou em um perfil estratigráfico espesso e constituído de solo bem drenado, com alto teor de argila, em média de 80%, elevado índice de vazios, em torno de 2, baixo peso específico aparente, em torno de 14 kN/m3, elevado peso específico dos sólidos, em torno de 30 kN/m3, elevada permeabilidade, em torno de 10-3 a 10-5 cm/seg (Miguel et al. 2002). No horizonte B, até 7 m de profundidade, o solo é colapsível, apresentando índices de colapso variando de 2,4% a 24%, conforme critério de Vargas (1978), segundo Teixeira et al. (2004). Ainda segundo Rocha et al. (1991), este solo possui uma composição mineralógica formada, predominantemente, por caulinita, gibsita, vermiculita e uma importante fração de hematita e goethita (óxidos de ferro). 2.1 Métodos Foram realizados quatorze SPT (Standard Penetration Test), 2 CPT (Cone Penetration Test) e 2 DMT (Dilatometer Marchetti Test), conforme locação apresentada na Figura 1. O CEEG tem as coordenadas geográficas: WO51o 12,1’, S23o 19,6’ e altitude 585,7m e sistema UTM: X 479.412,06 e Y 7.420.224,52. Os ensaios in situ foram executados para obtenção do perfil estratigráfico e da posição do nível d’água subterrâneo. N Figura 1. Área do CEEG e locação dos furos de sondagem. 2.1.1 SPT É um ensaio realizado através da cravação dinâmica de um amostrador padrão no solo e que fornece o índice N (resistência oferecida pelo solo à cravação deste amostrador), a cada metro perfurado (Fig. 2). As sondagens com SPT-T foram executadas segundo as normas NBR-6484/97 (Solos - Sondagens de Simples Reconhecimento com SPT - Método de Ensaio), NBR-6502/95 (Rochas e Solos – Terminologia) e NBR-13441/95 (Rochas e Solos – Simbologia). Figura 2. Sondagem do tipo SPT realizada no CEEG. 2.1.2 CPT Consiste em um ensaio de penetração, de forma estática e com velocidade constante, de um conjunto de hastes, tendo um cone na extremidade inferior com ângulo do vértice de 60º e base de 10 cm2 (Fig. 3). Com a cravação deste conjunto obtém-se a resistência de ponta (qc) e atrito lateral (fs) do solo, sem amostragem. É em um ensaio com maior grau de detalhamento da estratigrafia e do comportamento, pois seus dados são coletados ao longo de toda cravação. Figura 3. Sondagem do tipo CPT realizada no CEEG. 2.1.3 DMT Este ensaio também é realizado a partir da penetração, de forma estática e com velocidade constante, de uma lâmina com uma membrana em uma das suas faces (Fig. 4). A cravação desta lâmina é interrompida a cada 20cm e, em seguida, é aplicada uma pressão atrás da membrana. São registradas as pressões referentes às posições da membrana com deslocamentos de 0,05 mm (leitura A) e de 1,1 mm (leitura B). Também é um ensaio feito sem amostragem e com maior um detalhamento do perfil do solo investigado. Figura 4. Sondagem do tipo DMT realizada no CEEG. 3 RESULTADOS E ANÁLISES Estão apresentados, na Figura 5, os perfis estratigráficos obtidos nos SPT, CPT e DMT, além da classificação pedológica. A descrição dos perfis foi realizada a partir da média dos índices por estrato, obtidos nos ensaios de campo a cada leitura registrada, ou seja, no caso do SPT metro a metro, para o CPT ao longo de toda cravação e para o DMT a cada 20 cm. Posteriormente será apresentada uma comparação entre os perfis estratigráficos definidos para analisar a variabilidade apresentada. 3.1. Classificação pedológica Baseado no Sistema Brasileiro de Classificação de solos (EMBRAPA 1999) o perfil do solo da área do CEEG foi classificado como Latossolo (Fig. 5). O perfil é composto pelo horizonte A, com profundidade em torno de 0,5 m, com presença de matéria orgânica, pelo horizonte B, espesso, com profundidade máxima de 11 m e características de laterização e, por último, o horizonte C, composto pela alteração de rocha, a alterita, com a presença da estrutura reliquiar do basalto. 3.2. SPT O perfil estratigráfico foi definido e descrito conforme os valores de N, segundo a NBR- 6502/95 (Rochas e Solos – Terminologia) e a NBR-13441/95 (Rochas e Solos – Simbologia), e também da análise visual tátil.. Dos dados do SPT o perfilestratigráfico resultou em 7 estratos (Fig. 5), variando de uma argila siltosa porosa, muito mole à média, vermelho escuro, no primeiro estrato a um silte arenoso residual, muito compacto, variegado, no último estrato de pequena espessura. Observa-se que a textura argila siltosa predomina no perfil. O N.A. foi encontrado a 19,9 m de profundidade. 3.3. CPT O perfil estratigráfico foi definido conforme o valor da relação de atrito (Rf) e resistência de ponta (qc), segundo os gráficos de Robertson e Campanella (1983 a e b) e a Carta de classificação de solos de Robertson e Campanella (1986). As linhas gerais para definir a estratigrafia são: os solos granulares têm elevada resistência de ponta, baixo atrito lateral e apresentam picos de resistência, enquanto que os solos coesivos têm baixa resistência de ponta e elevado atrito lateral. Não foi possível, neste trabalho, analisar os valores sob o aspecto da poro–pressão, pois esta não foi medida. Os resultados do CPT permitiram a definição da estratigrafia do solo, através do comportamento do solo. O perfil estratigráfico (Fig. 5) resultou em 4 estratos. A estratigrafia variou do primeiro estrato classificado como uma argila, solo fino sensível, de comportamento não definido ao último estrato classificado como uma argila muito rija, valor elevado e crescente com a profundidade de Rf e qc, característico de comportamento arenoso. O N.A. não foi observado. 3.4. DMT No caso do DMT, o perfil estratigráfico foi definido a partir dos valores de pressão Po e P1, obtidos da correção das leituras A e B. A descrição de cada estrato, do perfil de solo, foi definida por meio de ábaco de Marchetti e Crapps (1981), em função dos índices dilatométricos, Índice de material (Id) e Módulo Dilatométrico (Ed), calculados com os valores de P0 e P1. Sendo assim, o perfil estratigráfico foi dividido em 6 estratos (Fig.5), variando de silte (arenoso a argiloso) a areia siltosa no último estrato. O N.A. não foi detectado. 3.5. Avaliação entre os resultados de SPT, CPT e DMT 3.5.1. SPT versus CPT O perfil definido por meio do SPT foi subdividido em 7 estratos, enquanto que por meio do CPT em 4 estratos. Houve uma discordância dos perfis estratigráficos definidos entre o SPT e CPT em termos de classificação textural. Pelo SPT, o perfil é composto por estratos de argila siltosa, praticamente em todo o perfil. Pelo CPT, o perfil alterna, nos primeiros estratos, entre argila e silte. Esta discordância é gerada pelo fato do CPT fornecer a classificação do solo em função do seu comportamento e o SPT em função da granulometria, obtida por meio de análise visual e tátil. 3.5.2. SPT versus DMT O perfil de solo descrito por meio do DMT foi subdividido em 6 estratos. A classificação quanto ao comportamento foi de silte arenoso a silte argiloso, em quase todo perfil exceto para o último estrato, composto por uma areia siltosa. Esta classificação é discordante da classificação do SPT, que por sua vez, subdividiu o perfil em um número menor de estratos, com textura argilosa predominante. 3.5.3. CPT versus DMT Mesmo sendo ambos ensaios de classificação do comportamento, verificou-se que os resultados não foram semelhantes, uma vez que, em geral, a classificação textural do perfil do solo para o CPT foi de argiloso a siltoso e para o DMT foi siltoso a arenoso. Para os dois perfis, definidos pelo CPT e DMT, no primeiro metro foram observados índices (Id, Ed, qc e Rf) elevados, resultado de um estrato com características perturbação do solo nesta profundidade. Figura 5. Perfis estratigráficos obtidos através das sondagens e classificação pedológica. 4 CONCLUSÕES O perfil do solo na área do CEEG foi classificado, segundo a pedologia, como um Latossolo, com horizonte B espesso e laterítico. Dos perfis estratigráficos definidos entre o SPT e CPT houve discordância em termos do número de estratos e da classificação textural. Esta discordância ocorre pelo fato do CPT classificar o solo em função do seu comportamento e o SPT em função da granulometria, descrita pela análise visual e tátil. O perfil identificado por meio do DMT foi em quase toda profundidade de silte (arenoso a argiloso) e areia, no último estrato. Esta identificação também discordou da classificação obtida por meio do SPT, sendo neste caso, a maior parte do perfil composto de solo argiloso. Os perfis de solo obtidos dos ensaios de CPT e DMT não foram semelhantes, uma vez que, em geral, a classificação pelo CPT foi de solo argiloso a siltoso e pelo DMT de solo siltoso a arenoso, apesar de ambos os ensaios classificarem o solo em função do comportamento. Quando se observa a variabilidade dos perfis estratigráficos obtidos pelos ensaios utilizados neste trabalho, torna-se clara a diferença para cada tipo de investigação, por SPT, CPT e DMT, evidenciando que se deve ter cautela na avaliação da estratigrafia de um perfil de solo. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao laboratório de Geotecnia da UEL e ao seu técnico, Pedro Cândido de Souza, à Prefeitura do Campus da UEL e às empresas Damasco Penna e Solum. REFERÊNCIAS ABNT (1997) Solo-Sondagens de Simples Reconhecimento com SPT – Método de Ensaio. NBR 6484/97. Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rochas e Solos ABNT (1995) Solo-Sondagens de Simples Reconhecimento com SPT – Terminologia. NBR 6502/95. Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rochas e Solos. ABNT (1995) Solo-Sondagens de Simples Reconhecimento com SPT – Simbologia. NBR 13441/95. Associação Brasileira de Normas Técnicas. Rochas e Solos. EMBRAPA (1999) Sistema de Classificação de Solos. Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária. 412p. Jamiolkowski, M e Robertson, P. K. (1988) Classing address. Future trends for penetration testing, in: Geotechnology Conf. Birmirgham. Penetration testing in the UK. Londres: Thomas Telford. Marchetti, S. e Crapps, D. K. (1981) Flat dilatometer manual. Gainesville: Int. Report Schmertmann &Crapps Inc. Gainesville, E.U.A. Miguel, M. G.; Belincanta, A.; Branco, C. J. M. da C., Pinese, J. P. P. e Teixeira, R. S. (2002). Caracterização geotécnica do subsolo da cidade de Londrina/PR. Anais: 10o Congresso Brasileiro de Geologia de Engenharia e Ambiental. Ouro Preto/MG. CDRom. Robertson, P. K., Campanella, R. G. e Wightman, A. (1983) SPT-CPT correlations, in: J. Geotech. Engng, New York:ASCE, 109 (11), p. 1449-1459. Robertson, P. K. e Campanella, R. G., (1983a e b) Interpretation of Cone Penetration Test – Part I (sand) e II (Clay), Canadian Geotechnical Journal, Vol 20, No 4, pp. 718-733 e pp.734-745. Robertson, P. K. e Campanella, R. G., (1986) Guidelines for Use, Interpretation and Application of the CPT and CPTU, UBC, Soil Mechanics Series no. 105, Civil Eng. Dept., Vancouver, B. C., Canada, 3a edição, 197p. Rocha, G. C.; Barros, O. N. F. e Guimarães, M. F. (1991). Distribuição espacial e características dos solos do Campus da Universidade Estadual de Londrina, PR. Semina, Londrina/PR, 12(1), p 21-25. Teixeira, R. S, Belincanta, A., Lopes, F. F., Gutierrez, N. e Branco, C. J. M da C.(2004). Avaliação do colapso do solo da camada superficial da cidade de Londrina/PR. Anais: V Simpósio Brasileiro de Solos Não Saturados. São Carlos/SP. p.495-499. Vargas, M. (1978). Introdução à Mecânica dos Solos.Mc Graw-Hill do Brasil – Ed. da Universidade. São Paulo/SP, pág. 107. Wroth, C. P. (1984) The interpretation of in situ soil test. Géotechinique, 34 (4), p449-489.
Compartilhar