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PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO
SOLO: MÉTODOS INDIRETOS,
SEMIDIRETOS E DIRETOS;
Catilene Bezerra de Lima Batista
Objetivos da Prospecção do
Subsolo
Ensaios e tipos de sondagens.pdf
Prospecção Geotécnica do
Solo
◦ Métodos indiretos: 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.
◦ Estes consistem em ensaios de campo que não alteram as
propriedades físicas do material pesquisado, onde se
utilizam as feições topográficas, morfológicas e físicas do
terreno. Nesse método o solo é analisado visualmente
através de imagens por sensoriamento remoto e fotos
aéreas.
Prospecção Geotécnica do
Solo
◦ 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.
◦ Ex: “Vane-test”; Ensaio de penetração de cone; Ensaio
pressiométricos.
Prospecção Geotécnica do
Solo
◦ Métodos diretos: Consistem em qualquer conjunto de operações
destinadas a observar diretamente o solo ou obter amostras ao
longo de uma perfuração.
◦ Exemplos: Manuais: Poços; Trincheiras; Trados manuais.
Mecânicos: Sondagens à percussão; Sondagens rotativas;
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  • 1. PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA DO SOLO: MÉTODOS INDIRETOS, SEMIDIRETOS E DIRETOS; Catilene Bezerra de Lima Batista
  • 4. Prospecção Geotécnica do Solo ◦ Métodos indiretos: 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. ◦ Estes consistem em ensaios de campo que não alteram as propriedades físicas do material pesquisado, onde se utilizam as feições topográficas, morfológicas e físicas do terreno. Nesse método o solo é analisado visualmente através de imagens por sensoriamento remoto e fotos aéreas.
  • 5. Prospecção Geotécnica do Solo ◦ 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. ◦ Ex: “Vane-test”; Ensaio de penetração de cone; Ensaio pressiométricos.
  • 6. Prospecção Geotécnica do Solo ◦ Métodos diretos: Consistem em qualquer conjunto de operações destinadas a observar diretamente o solo ou obter amostras ao longo de uma perfuração. ◦ Exemplos: Manuais: Poços; Trincheiras; Trados manuais. Mecânicos: Sondagens à percussão; Sondagens rotativas; Sondagens mistas; Sondagens especiais com extração de amostras indeformadas.
  • 7. Métodos indiretos ou geofísicos
  • 10. Radar de Penetração no Solo. ◦ A utilização do radar de penetração no solo, como método de investigação de subsuperfície no Brasil é bastante recente. ◦ Os sinais são emitidos e recebidos através de antenas dispostas na superfície do terreno. As medidas de tempo de percurso das ondas eletromagnéticas são efetuadas ao longo de uma linha e, quando justapostas lado a lado, fornecem uma imagem detalhada (de alta resolução) da subsuperfície ao longo do perfil estudado.
  • 20. MÉTODOS DIRETOS DE INVESTIGAÇÃO DO SUBSOLO ◦ Os principais métodos diretos são: a) Manuais - Poços - Trincheiras - Trados manuais b) Mecânicos - Sondagens à percussão com circulação de água - Sondagens rotativas - Sondagens mistas
  • 21. Manuais- POÇOS ◦ São escavações manuais (ou mecanizadas) que permitem um exame do solo nas paredes e fundo da escavação e a retirada de amostras indeformadas tipo blocos ou em anéis; ◦ É normalizado pela ABNT através da NBR-9604/86; ◦ Profundidade limitada pela presença de água, material instável e rocha; ◦ Visualização de grande extensão do material e a possibilidade de retirada de grandes volumes de amostra deformadas e indeformadas; ◦ Relativamente de rápida execução até 10 metros , sendo que em condições ideais, profundidade máxima de 20 metros; ◦ Cuidados especiais com a instabilização das paredes da escavação, quedas de pessoas e animais (necessário cerca e cobertura de proteção).
  • 22. Manuais- POÇOS ◦ Objetivos: Exame das camadas do subsolo ao longo de suas paredes; coleta de amostras deformadas ou indeformadas. ◦ Equipamento utilizado: Pá, picareta, balde e sarilho. ◦ Limitações: A profundidade é limitada pela presença do nível da água.
  • 24. TRINCHEIRAS - Manuais ◦ Escavações feitas no solo com a finalidade de retirada de amostras e inspeção direta do terreno ao longo da profundidade de estudo; ◦ São valas longas com profundidade máxima de 2metros, para uma investigação linear das primeiras camadas do terreno, em situações específicas; ◦ Podem ser feitas mecanicamente; ◦ Cuidados especiais com a estabilidade das escavações; ◦ Permitem a observação da estratificação das camadas de solo e a coleta de amostras para a caracterização do solo e determinação dos parâmetros de compressibilidade e resistência.
  • 25. 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.
  • 26. Manuais- TRADOS MANUAIS ◦ Vantagens: Processo mais simples, rápido e econômico para as investigações preliminares das condições geológicas superficiais. ◦ Utilização: Amostras amolgadas em pesquisa de jazidas; Determinação do nível da água; Mudança de camadas; Avanço da perfuração para ensaio de penetração. ◦ Equipamento utilizado: ◦ Haste de ferro ou meio aço (1/2” ou 3/4“) com roscas e luvas nas extremidades – extensões de 1, 2 e 3 m. ◦ Barra para rotação e luva em T. ◦ Brocas – podem ser do tipo cavadeira, helicoidal ou torcida com diâmetros de 2 ½’, 4 ou 6“ (fig. 3.1). ◦ Chaves de grifo, sacos e vidros para as amostras.
  • 28. ◦ Execução: A perfuração é feita com os operadores girando a barra horizontal acoplada a hastes verticais, em cuja extremidade encontra-se a broca. A cada 5 ou 6 rotações, forçando-se o trado para baixo é necessário retirar a broca para remover o material acumulado que é colocado em sacos de lona ou plástico devidamente etiquetados. ◦ 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.
  • 29. Sondagem de Reconhecimento do Solo ◦ É um tipo de investigação do subsolo, bastante utilizado na construção civil, também conhecido como Sondagem à percussão, que tem como objetivo conhecer o tipo de terreno (argila, areia, rocha e etc.), as camadas que constituem os solos, suas resistências, nível do lençol freático e outras características que permitirão definir e dimensionar o tipo de fundação mais adequado da obra ou até mesmo, decidir pela necessidade de estudos geológicos mais aprofundados.
  • 30. ◦ A Sondagem a Percussão (SPT-T), é atualmente a forma mais tradicional de investigação geotécnica no Brasil, sendo realizada por centenas de empresas em todo o território nacional. Padronizada pela norma ABNT NBR-6484, que possibilita a obtenção de amostras de solo, medida de resistência (SPT), leitura do lençol freático.
  • 31. NBR 8036- Propagação de Sondagens de Simples Reconhecimento
  • 34. SONDAGEM À PERCUSSÃO – PROCEDIMENTO • Em cada ponto de sondagem, monta-se uma torre (tripé), com altura em torno de 5 metros e um conjunto de roldanas e cordas, que auxiliará no manuseio da composição de hastes por força manual. • A amostra a zero metro é coletada e inicia-se a escavação com trado manual; na base do furo, apóia-se o amostrador padrão acoplado a hastes de perfuração; marca-se na haste, com giz, um segmento de 45 cm dividido em trechos iguais de 15 cm; ergue-se o martelo padronizado ou “peso batente” de 65 kg até a altura de 75 cm e deixa-se cair em queda livre sobre a haste.
  • 35. SONDAGEM À PERCUSSÃO – PROCEDIMENTO ◦ Tal procedimento é repetido até que o amostrador penetre 45 cm do solo; a soma do número de golpes necessários para a penetração do amostrador nos últimos 30 cm é o que dará o índice de resistência do solo na profundidade ensaiada (Nspt). ◦ Nas operações subseqüentes de perfuração, intercaladas às operações de amostragem, deve-se utilizar o trado cavadeira ou o helicoidal até se atingir o nível d’água ou até que o avanço seja inferior a 5 cm após 10 minutos de operação. Nestes casos e passa-se ao método de perfuração por circulação de água (lavagem).
  • 37. • O ensaio será interrompido quando já tiver atingido o critério técnico adequado para aquela obra ou atingir o impenetrável. As amostras coletadas a cada metro são acondicionadas em recipientes, etiquetadas e enviadas ao laboratório para análise tátil-visual por geólogo especializado. • As amostras extraídas recebem classificação quanto às granulometrias dominantes, cor, presença de minerais especiais, restos vegetais e outras informações relevantes encontradas. A indicação da consistência ou compacidade e da origem geológica da formação, complementa a caracterização do solo.
  • 38. ◦ No relatório final constará a planta do local da obra com a posição das sondagens e o perfil individual de cada sondagem e/ou seções do subsolo, indicando a resistência do solo a cada metro perfurado, o tipo e a espessura do material e as posições dos níveis d’água, quando encontrados durante a perfuração.
  • 41. SONDAGENS À PERCUSSÃO COM CIRCULAÇÃO DE ÁGUA ◦ O método da sondagem conhecido como de percussão com circulação de água, originário da América do Norte, é o mais difundido no Brasil. ◦ Seu emprego fornece as seguintes vantagens principais: ◦ Custo relativamente baixo. ◦ Facilidade de execução e possibilidade de trabalho em locais de difícil acesso. ◦ Permite a coleta de amostras do terreno, a diversas profundidades, possibilitando o conhecimento da estatigrafia do mesmo. ◦ Através da maior ou menor dificuldade oferecida pelo solo à penetração de ferramenta padronizada, fornece indicações sobre a consistência ou compacidade dos solos investigados. ◦ Possibilita a determinação da profundidade de ocorrência do lençol freático.
  • 42. • Tripé equipado com sarrilho, roldana e cabo. • Tubos de revestimento de aço • Composição de perfuração e de cravação do amostrador • Trado concha • Trado helicoidal • Trépano de lavagem ou peça de lavagem • Amostrador padrão
  • 43. Procedimento ◦ A perfuração é iniciada com trado cavadeira até a profundidade de 1 metro, em seguida, utiliza-se o trado espiral, até que se torne inoperante ou até encontrar o nível da água. ◦ Quando o avanço da perfuração com emprego do trado helicoidal for inferior a 50 mm após 10 min de operação ou no caso de solo não aderente ao trado, passa-se ao método de perfuração por circulação de água, também chamado de lavagem, no qual usando-se o trépano de lavagem como ferramenta de escavação, a remoção do material escavado se faz por meio de circulação de água, realizada pela bomba da água motorizada. ◦ Quando se atingir a cota de ensaio e amostragem, a composição de perfuração deve ser suspensa a uma altura de 0,20 m 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.
  • 44. ◦ Toda vez que for descida a composição de perfuração com o trépano ou instalado novo segmento de tubo de revestimento, os mesmo devem ser medidos. ◦ Durante as operações de perfuração, caso a parede do furo se mostre instável, procede-se a descida do tubo de revestimento até onde se fizer necessário, alternadamente com a operação de perfuração. ◦ Em sondagens profundas, onde a descida e a posterior remoção dos tubos de revestimento for problemática, poderão ser empregadas lamas de estabilização em lugar do tubo de revestimento. ◦ Durante a operação de perfuração são anotadas as profundidades das transições de camadas detectadas por exame táctil-visual e da mudança de coloração dos materiais trazidos à boca do furo pelo trado espiral ou pela água de lavagem. ◦ Durante a sondagem o nível da água no interior do furo é mantido em cota igual ou superior ao nível do lençol freático encontrado e correspondente.
  • 45. Amostragem ◦ Será coletada, para exame posterior, uma parte representativa do solo colhido pelo trado concha durante a perfuração até um metro de profundidade. ◦ Posteriormente, a cada metro de perfuração, a contar de um metro de profundidade, são colhidas amostras dos solos por meio dos amostrador padrão. ◦ Obtém-se amostras cilíndricas, adequadas para a classificação, porém evidentemente comprimidas. ◦ As amostras colhidas devem ser imediatamente acondicionadas em recipientes herméticos e de dimensões tais que permitam receber pelo menos um cilindro de solo colhido do bico do amostrador padrão. ◦ Nos casos em que não haja recuperação da amostra pelo amostrador-padrão, deve-se anotar claramente no relatório.
  • 46. Cada recipiente de amostra deve ser provido de uma etiqueta a) designação ou número do trabalho; b) local da obra c) número da sondagem; d) número da amostra; e) profundidade da amostra; e f) números de golpes e respectivas penetrações do amostrador. • 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.
  • 47. Critérios de paralisação da sondagem ◦ 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; ◦ Quando, em 5 m sucessivos, se obtiver 50 golpes para a penetração dos 45 cm do amostrador.
  • 48. SONDAGENS ROTATIVAS ◦ Quando uma sondagem alcança uma camada de rocha ou quando no curso de uma perfuração as ferramentas das sondagens à percussão encontram solo de alta resistência, blocos ou matacões de natureza rochosa é necessário recorrer às sondagens rotativas. ◦ As sondagens rotativas têm como principal objetivo a obtenção do testemunho, isto é, de amostras da rocha mas permitem a identificação das descontinuidades do maciço rochoso e a realização no interior da perfuração de ensaios “in situ”, como por exemplo, o ensaio de perda de água, quando se deseja conhecer a permeabilidade da rocha ou a localização das fendas e falhas.
  • 49. Equipamento ◦ Sonda (Motor, Guincho e Cabeçote de Perfuração) ◦ Hastes de perfuração ◦ Barriletes ◦ Ferramentas de corte (Coroas compostas por: Matriz de Aço, Corpo da Coroa, Saídas de Água e Diamantes) ◦ Conjugado motor-bomba (Sistema de circulação de água: Refrigeração, expulsão de fragmentos e diminuição da fricção) ◦ Tubos de revestimento.
  • 50. Procedimento ◦ A sonda deve ser instalada sobre uma plataforma devidamente ancorada no terreno a fim de se manter constante a pressão sobre a ferramenta de corte. ◦ A seguir a composição (haste, barrilete, alargador e coroa) é acoplada à sonda antes de ser acionada, põe-se em funcionamento a bomba que injeta o fluido de circulação. ◦ A execução da sondagem rotativa consiste basicamente na realização de manobras consecutivas, isto é, a sonda imprime às hastes os movimentos rotativos e de avanço na direção do furo e estas os transferem ao barrilete provido de coroa . ◦ O comprimento máximo de cada manobra é determinado pelo comprimento do barrilete, que é em geral de 1,5 a 3,0 m. ◦ Terminada a manobra, o barrilete é alçado do furo e os testemunhos são cuidadosamente retirados e colocados em caixas especiais com separação e obedecendo à ordem de avanço da perfuração.
  • 52. Boletim ◦ No boletim de campo da sondagem são anotadas as profundidades do início e término das manobras e o comprimento de testemunhos recuperados medidos, na caixa após a arrumação cuidadosa. ◦ Constam ainda do boletim de sondagem as seguintes informações: tipo de sonda, os diâmetros de revestimento usados nos diferentes comprimentos da perfuração, o número de fragmentos em cada manobra, natureza do terreno atravessado, nível d’água no início e no final da sondagem.
  • 54. Sondagem Mista ◦ Entende-se por sondagem mista aquela que é executada à percussão em todos os tipos de terreno penetráveis por esse processo, e executada por meio de sonda rotativa nos materiais impenetráveis à percussão. ◦ Os dois métodos são alternados, de acordo com natureza das camadas, até ser atingido o limite da sondagem necessário do estudo em questão. ◦ Recomenda-se sua execução em terrenos com a presença de blocos de rocha, matacões, lascas, etc., sobrejacentes a camada de solo. ◦ Operação: Consiste na combinação de equipamentos tradicionais de sondagem à percussão e rotativa.
  • 55. REFERÊNCIAS ◦ Alves, Fernando Pinto. Apostila de Topografia Básica. Universidade Federal de Viçosa- Departamento de Engenharia Civil. ◦ Brandalize, Maria Cecília Bonato. Apostila de Topografia . PUC/PR. ◦ LEINZ, V. & AMARAL, S.E. Geologia Geral. 11ª ed. São Paulo: Editora Nacional, 1989. ◦ LOCZY, L. & LADEIRA, E.A. Geologia estrutural e introdução à geotectônica. Rio de Janeiro/São Paulo: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Cnpq) & Editora Edgard Blücher Ltda, 1981.