Prospecção do Subsolo
As obras civis só podem ser convenientemente projetadas depois de um conhecimento adequado da natureza e da estrutura do terreno em que serão implantadas. O custo de um programa de prospecção bem conduzido situa-se entre 0,5 e 1,0% do valor da obra.
1 Informações exigidas num programa de prospecção
As informações básicas que se busca num programa de prospecção do subsolo são:
- a área em planta, profundidade e espessura de cada camada de solo identificado;
- a compacidade dos solos granulares e a consistência dos solos coesivos;
- a profundidade do topo da rocha e as suas características, tais como: litologia, área em planta, profundidade e espessura de cada estrato rochoso; mergulho e direção das camadas, espaçamento de juntas, presença de falhas e ação do intemperismo ou estado de decomposição;
- a localização do nível d’água, a coleta de amostras indeformadas, que possibilitem quantificar as propriedades mecânicas do solo com que trata a Engenharia: compressibilidade, permeabilidade e resistência ao cisalhamento.
2 Tipos de Prospecção Geotécnica
2.1 Processos indiretos
- Resistividade elétrica
- Sísmica de refração
São processos de base geofísica. Não fornecem os tipos de solo prospectados, mas tão somente correlações entre estes e suas resistividades elétricas ou suas velocidades de propagação de ondas sonoras.
2.2 Processos semi-diretos
- Vane Test
- Cone de penetração estática
- Ensaio pressiométrico
Fornecem apenas características mecânicas dos solos prospectados. Os valores obtidos, por meio de correlações indiretas, possibilitam informações sobre a natureza dos solos.
2.3 Processos diretos
- Poços
- Trincheiras
- Sondagens a trado
- Sondagens de simples reconhecimento
- Sondagens rotativas
- Sondagens mistas
São perfurações executadas no subsolo. Nestas, pode-se fazer uma observação direta das camadas, em furos de grandes diâmetros, ou uma análise por meio de amostras colhidas de furos de pequenas dimensões. As amostras deformadas fornecem subsídios para um exame táctil-visual das camadas e sobre elas podem-se executar ensaios de caracterização(umidade, limites de consistência e granulometria). Há casos em que é necessária a coleta de amostras indeformadas para obterem-se informações seguras a respeito da resistência ao cisalhamento e compressibilidade do solo.
Com os processos diretos é possível obter ainda as seguintes características: a delimitação entre as camadas do subsolo, a posição do nível do lençol freático, informações sobre a consistência das argilas e a compacidade das areias. Ou seja, as principais características esperadas de um programa de prospecção são alcançadas com o uso destes processos. Há, entretanto, em todos eles, o inconveniente de oferecer uma visão pontual do subsolo.
O método de sondagem à percussão (simples reconhecimento) é o mais utilizado no Brasil. Por isso, iremos estudá-lo mais detalhadamente.
2.3.1 Sondagens à Percussão ou de Simples Reconhecimento
- Vantagens:
Baixo custo
Simplicidade de execução
Possibilidade de coletar amostras
Determinação de consistência e compacidade
Obtenção do perfil estratigráfico do solo (perfuração + extração de amostras)
- O Equipamento:
Tripé com roldana
Haste metálica
Trépano biselado
Amostrador padrão
Tubo de revestimento
Martelo
Conjunto motor-bomba
Trado cavadeira e trado espiral
- Perfuração
A perfuração é iniciada com o trado tipo cavadeira, com 10cm de diâmetro. Até a profundidade do nível d’água ou até que seja necessário o revestimento do furo para evitar desmoronamento das paredes. A partir do ponto em que se introduz o tubo de revestimento, a escavação se dá através de um trado espiral, até que o nível d’água seja atingido. A partir daí, a perfuração continua com o uso do processo de lavagem com circulação de água. Nesse processo, uma bomba d’água motorizada injeta água na extremidade inferior do furo, através da haste; na extremidade do tubo existe um trépano com ponta afiada e dois orifícios, pelos quais a água sai com pressão.
Sondagem à Percussão – Equipamento
- Amostragem
A cada metro de profundidade, são colhidas amostras pela cravação dinâmica de um amostrador padrão. Essas amostras são deformadas e se prestam à caracterização do solo. O amostrador é um tubo de 50,8mm de diâmetro externo e 34,9mm de diâmetro interno, com uma extremidade cortante biselada; a outra extremidade é fixada à haste, que a leva até o fundo da perfuração. O amostrador é cravado pela ação de uma massa de ferro fundido (martelo) de 65kg, que é elevada a uma altura de 75cm e deixado cair livremente. A cravação é obtida por quedas sucessivas do martelo até a penetração de 45cm.
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Amostrador Padrão
- Índice de Resistência à Penetração – SPT
Durante a amostragem, é obtido o índice de resistência à penetração do solo e ele indica o estado do solo (consistência e compacidade). São anotados os números de golpes do martelo necessários para cravar cada trecho de 15cm do amostrador. Desprezam-se os dados referentes aos primeiros 15cm e o SPT (Standard Penetration Test) é definido pelo número de golpes (N) necessários para cravar os últimos 30cm do amostrador. Quando o primeiro golpe do martelo gera uma penetração superior a 45cm, o resultado da cravação é expresso pela relação entre esse golpe e a profundidade atingida.
As tabelas abaixo indicam o estado do solo em função do SPT.
N (SPT)
Compacidade da areia
0 a 4
muito fofa
5 a 8
fofa
9 a 18
compacidade média
18 a 40
compacta
> 40
muito compacta
N (SPT)
Consistência da argila
< 2
muito mole
3 a 5
mole
6 a 10
consistência média
rija
> 19
dura
- Apresentação dos resultados
Perfil típico de uma sondagem de simples reconhecimento
2.4 Programação de sondagens
A NBR 8036 fornece recomendações a respeito da programação do número, disposição e profundidade dos furos. Tais decisões dependem do conhecimento prévio da geologia da área e do tipo de obra que se deseja implantar.
2.5 Amostragem indeformada
A amostragem realizada na sondagem de simples reconhecimento não se presta à realização de ensaios mecânicos, onde a estrutura do solo deve ser preservada. A obtenção de amostras indeformadas é feita pela talhação de blocos 25x25x25cm e seu posterior revestimento com parafina ou pela cravação de amostradores de paredes finas.
Fonte.ebah.com.br