CAP4 - Invest Geotécnica

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CAP 4

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<ul><li><p>Investigaes geotcnicas </p><p>Investigaes geotcnicas </p><p>J A R Ortigo &amp; A S J Sayo </p><p>Introduo Este captulo trata sucintamente das investigaes geotcnicas necessrias a uma obra de estabilizao de taludes na cidade do Rio de Janeiro. Devido 1a grande experincia com obras de estabilizao no Rio de Janeiro, as fases de investigao se resumem, na maioria dos casos, inspeo por gelogo e engenheiro experientes e s sondagens a percusso e rotativas. Nos casos correntes no so realizadas investigaes geofsicas, nem ensaios de laboratrio. Em casos mais complexos, as investigaes so abrangentes, envolvendo geofsica, sondagens, retirada de amostras, ensaios in situ e laboratoriais. </p><p>No inteno deste manual tratar detalhadamente das investigaes, o que pode ser visto nas seguintes principais referncias: ABGE (1998), GEO (1993), Lima (1976), Weltman e Head (1983) e Clayton (1982). </p><p>Investigaes expeditas </p><p>Inspeo por gelogos e engenheiros Consta de uma vistoria de campo com objetivo de levantar: </p><p>Formaes geolgicas presentes na rea de interesse. </p><p>Caractersticas do material de cobertura e do perfil de alterao. </p><p>Estruturas geolgicas identificveis ao nvel de afloramento (foliao, fraturas, contatos litolgicos, variao textural, etc.). </p><p>Hidrologia do talude: surgncias dgua e zonas de saturao. Instabilizaes existentes (tipo, caractersticas, rea de influncia). </p><p>Feies de movimentao (trincas, degraus, embarrigamentos, abatimentos, etc.). Geometria da encosta e processo de instabilizao. </p><p> 1 </p><p>You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)</p></li><li><p>Investigaes geotcnicas </p><p>Cobertura vegetal (tipo, indicao de movimento pela inclinao das rvores) </p><p>Interferncias antrpicas (cortes, aterros, desorganizao da drenagem, lanamento de guas servidas, acumulao de lixo, desmatamento, etc.). </p><p>Cadastramento da ocorrncia: </p><p>Deve constar dos seguintes itens: </p><p>Fotos areas e obtidas no local. </p><p>Descrio das principais caractersticas da encosta e da ocorrncia. </p><p>Dados pluviomtricos; </p><p>Classificao dos movimentos observados e potenciais. </p><p>Avaliao da susceptibilidade dos processos de instabilizao. </p><p>Sugestes para a qualificao e quantificao dos danos decorrentes dos processos de instabilizao e avaliao da gravidade do risco. </p><p>Avaliao da gravidade do risco </p><p>Solues preliminares. </p><p>Levantamentos topogrficos preliminares Nas fases iniciais dos estudos, podero ser feitos levantamentos topogrficos expeditos, utilizando trena, clinmetro e bssola. </p><p>Devem elaboradas sees transversais com auxlio da trena e do nvel de mangueira, freqentemente em escala igual ou superior a 1:500. </p><p>Normas de sondagens e amostragem As principais normas ABNT aplicveis constam da Tabela 1. As recomendaes da Associao Brasileira de Geologia de Engenharia (ABGE), constam da Tabela 2. </p><p>Tabela 1 Normas ABNT de sondagem e amostragem </p><p>Norma ABNT Ttulo </p><p>ABNT NBR 9604 Abertura de poo e trincheira de inspeo em solo, com retirada de amostras deformadas e indeformadas </p><p>ABNT NBR 6457 Amostras de solo Preparao para ensaios de compactao e ensaios de caracterizao ABNT NBR 9820 Coleta de amostras indeformadas em solo em furos de sondagem </p><p>ABNT TB-38 Equipamento a diamante para sondagem ABNT NBR 6484 Execuo de sondagens de simples reconhecimento dos solos ABNT NBR 7250 Identificao e descrio de amostras de solos obtidos em sondagens de simples reconhecimento </p><p>dos solos ABNT NBR 8036 Programao de sondagens de simples reconhecimento dos solos para fundaes de edifcios ABNT NBR 6490 Reconhecimento e amostragem para fins de caracterizao de ocorrncia de rochas ABNT NBR 6491 Reconhecimento e amostragem para fins de caracterizao de pedregulho e areia ABNT NBR 9603 Sondagem a trado </p><p> 2 </p><p>You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)</p></li><li><p>Investigaes geotcnicas </p><p>Tabela 2 Recomendaes da Associao Brasileira de Geologia de Engenharia ABGE </p><p>Referncia Ttulo </p><p>ABGE (1975) Ensaios de perda dgua sob presso, Diretrizes Boletim no. 2 ABGE (1990a) Diretrizes para a execuo de sondagens, Boletim Especial ABGE (1996) Ensaios de permeabilidade em solos, Boletim 4 </p><p>Sondagens a trado uma perfurao manual de pequeno dimetro, de acordo com a norma ABNT NBR 9603. feita com um trado, tipo cunha ou tipo espiral, para investigao de solo de baixa a mdia resistncia ao nvel de reconhecimento. Tais furos permitem uma rpida perfilagem do material atravessado, retirada de amostras deformadas e melhor conhecimento da estratigrafia do terreno. O dimetro usual do trado 75 mm e a coleta de amostras feita a cada metro de avano ou ento quando ocorre mudana do tipo de material. Estes furos geralmente penetram no mximo 5 m de profundidade, apenas em solo acima do nvel de gua. </p><p>Poos de inspeo So escavaes verticais com 0,8 a 3 m de dimetro, que permitem o acesso para exame in situ do material investigado. So realizadas observaes detalhadas e a retirada de amostras indeformadas de blocos. Na descrio do poo podem ser feitas avaliaes pormenorizadas da macroestrutura dos horizontes atravessados, alm de indicaes sobre a permeabilidade e da resistncia do solo. </p><p>Investigaes detalhadas </p><p>Topografia So levantamentos planialtimtricos cobrindo a regio considerada crtica e suas circunvizinhanas em escalas apropriadas (1:500 a 1:200). Os levantamentos topogrficos so orientados para o cadastro dos aspectos de interesse, levantados nas vistorias de campo e nas investigaes expeditas, tais como afloramentos rochosos, feies de instabilidade, surgncia dgua e interferncias antrpicas. Os levantamentos so realizados a partir de sees, preferencialmente demarcadas no campo, com piquetes, para facilitar detalhamentos. </p><p>Mtodos indiretos Os mtodos indiretos abrangem principalmente os mtodos geofsicos. Permitem determinar a distribuio de parmetros dos macios, tais como contrastes litolgicos, descontinuidades, grau de alterao e profundidade do topo rochoso. Os principais mtodos geofsicos utilizados so: ssmicos e geoeltricos. </p><p>Mtodos Ssmicos A ssmica de refrao uma investigao de subsuperfcie empregada para determinao da profundidade do topo do embasamento rochoso, espessura das camadas, localizao de zonas de falhas, contatos geolgicos e diques. </p><p> 3 </p><p>You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)</p></li><li><p>Investigaes geotcnicas </p><p>O mtodo se baseia no fato de que as ondas ssmicas geradas na superfcie sofrem refrao ao atingir a interface entre dois meios. Sensores denominados registram geofones o tempo de propagao das ondas refletidas que retornam superfcie. Um equipamento de registro, o sismgrafo, grava os sinais recebido em forma digital. Os resultados impressos desta investigao so denominados sismogramas. O mtodo ssmico de refrao utiliza fontes de energia de natureza impulsiva que produzem deformaes elsticas no meio, gerando ondas ssmicas que se propagam atravs das diferentes interfaces geolgicas. Como fonte, normalmente se utilizam explosivos, mas em reas povoadas ou urbanas, so usadas fontes alternativas como o rifle ssmico, o martelo ou a simples queda de pesos. </p><p> desejvel a utilizao de outros mtodos geofsicos acompanhando o mtodo ssmico, e nos estudos de interesse geotcnico normalmente se associam mtodos geoeltricos, sobretudo a sondagem eltrica vertical. Entretanto a interpretao dos dados de refrao complexa quando a declividade da rea estudada superior a 25o. Os dados obtidos devem ser confrontados com dados geolgicos de superfcie e subsuperfcie (derivados de sondagens) e analisados conjuntamente com outros mtodos de investigao. </p><p>A ssmica de reflexo vem recentemente sendo adotada tambm em investigao rasa (profundidades inferiores a 30 m), fornecendo subsdios fundamentais investigao geolgico-geotcnica. A aquisio dos dados anloga da ssmica de refrao, e o sucesso de sua aplicao depende dos equipamentos geofsicos empregados e das caractersticas geolgicas do terreno. </p><p>A aplicao do mtodo est diretamente vinculada existncia de contrastes de impedncia acstica em subsuperfcie, o que geralmente ocorre no contato entre camadas geolgicas, e capaz de observar detalhes da subsuperfcie no captadas pela refrao. A existncia de mataces causa reflexo e dificulta a interpretao, podendo tornar impraticvel a aplicao de geofsica a certos terrenos. </p><p>Mtodos geoeltricos Constam principalmente de ensaios de eletrorresistividade, pela polarizao induzida e pela condutividade. Os mtodos de medio de eletrorresistividade so a sondagem eltrica vertical e o caminhamento eltrico. </p><p>As sondagens eltricas so empregadas para determinar o recobrimento do substrato, porm s so teis se os materiais forem eletricamente distintos. Servem para determinar o topo rochoso e a profundidade do nvel dgua. Os caminhamentos servem para detectar falhas ou variaes laterais com contraste eltrico. </p><p>Para definio do aqufero e comportamento do fluxo de gua subterrnea, utiliza-se o mtodo geofsico do potencial natural (SP) ou espontneo. Mapas de isovalores dos potenciais naturais em subsolo homogneo fornecem informaes sobre a configurao, direo e sentido do fluxo subterrneos, tanto em planos horizontais quanto verticais. </p><p>Mtodos diretos </p><p>Sondagens a mais comum das investigaes detalhadas, realizada a partir de uma perfurao no terreno. So coletadas amostras e se realizam alguns tipos de ensaios descritos mais adiante. Os procedimentos de investigao so bem definidos nas normas ABNT e ABGE. O projetista dever definir um programa de investigaes em que conste o nmero e tipo de sondagens e amostragem. </p><p> 4 </p><p>You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)</p></li><li><p>Investigaes geotcnicas </p><p>Sondagem a percusso o mtodo mais comum de investigao para a definio do perfil geotcnico em solos. Obtm-se amostras a cada metro, a posio do nvel dgua e o ndice de resistncia penetrao (N) atravs de ensaios SPT. A penetrao impedida em materiais resistentes, como os mataces, quando outro tipo de sondagem deve ser adotado. </p><p>Sondagem Rotativa o melhor recurso para caracterizao de terrenos, principalmente quando h necessidade de reconhecer o material em profundidade e em materiais resistentes. Obtm-se amostras ou testemunhos com dimetro entre 20 e 100 mm. Permite alcanar as posies do lenol fretico em grande profundidade e tambm a superfcie de movimentao, em casos onde o acesso direto por meio de poos e trincheiras no seja vivel. </p><p>motor</p><p>fluxo de gua</p><p>Bombahidrulica</p><p>movimento de rotao</p><p>coluna de perfurao</p><p>testemunho de sondagem</p><p>barrilete</p><p>broca </p><p>Figura 1 Sonda rotativa </p><p>O equipamento (Figura 1) consta de uma sonda motorizada, bomba de gua, hastes, barriletes e coroas. A operao da sondagem rotativa se faz por ciclos sucessivos de corte e retirada dos testemunhos do interior do barrilete, procedimento este denominado manobra. O avano de cada manobra depende da qualidade do material que est sendo perfurado. Se de boa qualidade, o comprimento de testemunho obtido em cada manobra pode ser quase igual ao tamanho do barrilete da ordem de 3 m. </p><p> 5 </p><p>You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)</p></li><li><p>Investigaes geotcnicas </p><p>Sondagem Mista Utilizada quando macio rochoso a ser estudado est coberto por material terroso. A sondagem rotativa s iniciada quando se atinge o impenetrvel na sondagem a percusso, ou N maior que 50. </p><p>Perfis de Sondagens Os perfis individuais ou boletins de sondagens devem conter informaes tcnicas, desde a perfurao at dados interpretativos. Os boletins de sondagem devem conter: 1. Dimetro do furo </p><p>2. Tipo de ferramenta utilizada na perfurao. </p><p>3. Posio do revestimento. 4. Profundidades atingidas e posio do NA (nvel dgua). 5. Descrio dos materiais e definies das unidades geolgicas </p><p>6. Nas sondagem a percusso: o grfico de N em funo da profundidade. 7. Nas sondagens rotativas: informaes qualitativas do macio, grau de alterao da rocha, grau </p><p>de fraturamento, RQD, inclinao das estruturas geolgicas, rugosidade, alterao e preenchimento de juntas, resistncia da rocha, resultados de ensaios de permeabilidade, perda dgua durante a perfurao e caractersticas geotcnicas importantes observadas nos testemunhos. </p><p>Coleta de amostras em blocos O procedimento para a coleta de amostras indeformadas de solo em blocos para ensaios de laboratrio apresentado na Figura 2 (ABNT NBR 9604). Consiste em talhar no fundo ou parede da escavao um cubo de 30 cm de aresta e proteg-lo com camadas de parafina fundida e de talagara, entremeadas. As amostras devem conter indicaes sobre sua posio espacial. O transporte dever ser em caixas de madeira contendo serragem mida. </p><p> 6 </p><p>You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)</p></li><li><p>Investigaes geotcnicas </p><p>base da trincheira</p><p>FASE Alargura</p><p>da amostra</p><p>base da caixa</p><p>FASE B</p><p>FASE C</p><p>base da trincheiraou poo</p><p>parafinaproteo com tela e parafina</p><p>seccionar a basecom cuidado</p><p>amostra prontapara o embarque</p><p>serragem mida</p><p>caixa de proteo</p><p>Figura 2 Amostragem em blocos </p><p>Ensaios in situ So pouco frequentes os ensaios in situ em solos residuais, exceto os ensaios de permeabilidade. Os ensaios de permeabilidade in situ so realizados em furos de sondagem ou, mais raramente em cavas. Os procedimentos de ensaio esto detalhados no boletim ABGE (1996). </p><p>Ensaios de laboratrio Os ensaios de laboratrio comuns so os de caracterizao e de determinao da resistncia ao cisalhamento. </p><p>Ensaios de caracterizao Os ensaios de caracterizao consistem em ensaios correntes de laboratrio de anlise granulomtrica, determinao de peso especfico, teor de umidade e limites de Atterberg. As normas aplicveis constam da Tabela 3. </p><p>Tabela 3 Ensaios de caracterizao </p><p> 7 </p><p>You created this PDF from an application that is not licensed to print to novaPDF printer (http://www.novapdf.com)</p></li><li><p>Investigaes geotcnicas </p><p>Norma Ensaio </p><p>ABNT NBR 7181 Solo Anlise granulomtrica ABNT NBR 6459 Solo Determinao do Limite de Liquidez ABNT NBR 7180 Solo Determinao do Limite de Plasticidade </p><p>Ensaios para a determinao da resistncia ao cisalhamento Os ensaios de laboratrio correntes para determinao da resistncia ao cisalhamento esto detalhados em vrios livros-texto de mecnica dos solos (e.g. Ortigo, 1995). Os mais comuns so os de cisalhamento direto e os triaxiais. Em encostas, a situao mais comum representada por ensaios em que a drenagem totalmente livre durante todas as fases de ensaio, sendo portanto, os ensaios classificados como drenados. Em particular, o ensaio de cisalhamento direto mais simples e s deve ser realizado em condies de drenagem completa. Os ensaios drenados tm uma fase inicial de consolidao nas tenses principais de ensaio, seguida pela fase de cisalhamento drenado. Com isso, estes ensaios so classificados como CD (C = consolidados, D = drenados). </p><p>10 20</p><p>1.11.0</p><p>0.8</p><p>0.55</p><p>0.35</p><p>ff' (MPa)ff'</p><p>ff L</p><p>L (mm)(a)</p><p>0.2</p><p>0.4</p><p>0.6</p><p>0.8</p><p>'= 35</p><p>0.4 0.6 0.8 1.0 1.2</p><p>ff(MPa)</p><p>(b) 'ff (MPa) </p><p>0 0.2</p><p>0.6</p><p>0.4</p><p>0.2</p><p>0</p><p>(MPa)</p><p>Figura 3 Apresentao de...</p></li></ul>