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MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

Prof. Marcel [email protected]

(65) 9223-2829

MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

1. CONCEITO DE UNIDADE GEOLÓGICA

2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

3. MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO

1.1 CONCEITO

• Unidade geológica: é um corpo geológico espacialmente

delimitado, com características específicas e comportamento

similar face à determinada solicitação.

• Corpo geológico: Camada, zona ou trecho capaz de ser

delimitado em superfície e/ou em subsuperfície, com

características e propriedades singulares.

• Comportamento similar: Comportamento semelhante face à

mesma solicitação.

• Solicitação: Ação sobre o ambiente geológico imposta,

induzida ou resultante da interação com a ocupação antrópica.

1. UNIDADES GEOLÓGICAS

1.2 RELAÇÃO COM O PROCESSO

GEÓLOGICO

Toda unidade geológica está associada a um processo

geológico específico, de tal sorte que o conhecimento dos

processos que atuaram num local determinado é essencial

para o conhecimento das unidades presentes.

Exemplo: Aluvião é um material resultante de processos

de transporte e deposição flúvio-lacustres, constituindo

um corpo geológico capaz de ser separado e

caracterizado pelas suas propriedades decorrentes do

processo de origem.



1.3 ABRANGÊNCIA Uma unidade geológica pode ser constituída por um

conjunto de camadas ou por camadas individualizadas, em

conformidade com a solicitação.

Exemplo: No caso de uma rodovia, uma camada de argila

orgânica de um corpo aluvionar será considerada como uma

unidade geológica, devido à possibilidade de induzir

recalques do pavimento. Por outro lado, para fins de

escavação, um conjunto de várias camadas de um aluvião,

pode ser considerado como uma única unidade geológica.


2.1 OBJETIVO

O objetivo da investigação geológica é delimitar

espacialmente as unidades geológicas e

determinar suas características e propriedades

geomecânicas através de um plano de

investigações.

Plano de investigações: conjunto de métodos de

investigação aplicado num local para o

conhecimento das unidades geológicas.


Atividades que fazem parte de um plano de investigação:

– Caracterizar as solicitações

– Avaliar as unidades geológicas presentes em função dos dados existentes, de

reconhecimento geológico e outros métodos.

– Selecionar os métodos de investigação aplicáveis em função das solicitações, unidades

geológicas, fase dos estudos, logística, resolução, prazo, custo e outras variáveis e

distribuir as investigações na área através de critérios geométrico e geológico

– Elaborar especificações executivas, procedimentos de fiscalização, critérios de medição

e pagamento, contrato e licitação

– Acompanhar os resultados e ajustar o plano de investigação

– Interpretar os resultados e elaborar os modelos geológico e geomecânico

– Elaborar seções geológicas e outras formas de apresentação de dados conforme

requerido

– Acompanhar a escolha da solução e o desenvolvimento do projeto


2.3 PRINCIPAIS LIMITAÇÕES

Resolução: capacidade do método de fornecer a informação

desejada; a resolução de cada método pode variar conforme a

solicitação ou ambiente

Prazo: o prazo disponível para as investigações pode limitar ou até

impedir a aplicação de determinados métodos em função do tempo

de execução

Custo: o custo das investigações varia entre um e três por cento do

custo do empreendimento ou obra, exceto em casos especiais

Custo x benefício: há um relação ótima entre o volume de

investigação, que se reflete no custo das investigações e as

informações obtidas, ou seja, o benefício alcançado

3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO

3.1 MÉTODOS INDIRETOS

São métodos que não permitem o acesso ao material

investigado, seja “in situ” ou em amostras, utilizando-se de

meios indiretos para a delimitação e caraterização da

unidade geológica.

3.1.1. INTERPRETAÇÃO DE IMAGENS

Sensoriamento remoto: imagens obtidas por satélites e por radar

Fotografias aéreas, em diversas escalas

Essenciais em estudos regionais e na determinação de estruturas

geológicas.

3.2 MÉTODOS DIRETOS

São métodos que permitem o acesso ao material

investigado, seja “in situ” ou através de amostras.

3.2.1 MAPEAMENTO GEOLÓGICO Mapeamento das unidades geológicas

Utiliza os mesmos procedimentos dos mapas geológicos

Essencial para a programação das demais investigações

Mapas geológicos especiais (paredes de túneis, superfícies de

fundação)

3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO

3.1.2 MÉTODOS GEOFÍSICOS

3.1.2.1 Métodos sísmicos

São os mais empregados por refletirem as propriedades mecânicas das

rochas e facilitam a interpretação e correlação com dados de sondagens

diretas

–Sísmica de refração (mais empregado); Sísmica de reflexão;

Crosshole e tomografia sísmica

3.1.2.2 Métodos geoelétricos

–Eletroresistividade (sondagem elétrica vertical e caminhamento

elétrico); Potencial espontâneo; Condutividade (VLF); Radar de

penetração (GPR)

3.1.2.3 Outros métodos geofísicos

–Geofísica subaquática (sonografia, ecobatimentria, magnetometria e

gravimetria


3.2.2 POÇOS (PI) E TRINCHEIRAS (TR) DE INSPEÇÃO

Poços: escavação manual, com enxadão, pá e sarilho, com seções de 1,0m2 de

lado, atravessando as camadas de solo

Profundidade limitada pela presença de água, material instável e rocha; para

prosseguir a escavação nessas condições são necessários procedimentos

especiais

Visualização de grande extensão do material e a retirada de grandes volumes de

amostra e de amostras indeformadas

Rápido até 10m. Profundidade máxima em condições ideais: 20m

Trincheiras são escavações em forma de valeta; podem ser feitas mecanicamente

Cuidados: instabilização das paredes; quedas de pessoas e animais (necessário

cerca e cobertura)


3.2.3 SONDAGENS À TRADO (ST)

Escavados manualmente com o auxílio de uma broca chamada trado,

acoplada a hastes de aço de ¾ de polegadas e a um tê para imprimir o

movimento giratório

Somente atravessa a camada de solo, sendo interrompidos pela

ocorrência de quaisquer materiais mais duros (rocha alterada mole, linha

de seixos, etc) e pela presença de água subterrânea

Permite a obtenção de grande volume de amostras deformadas

Método rápido e portátil; profundidade máxima em condições ideais: 25

a 30m


AMOSTRA INDEFORMADA: amostra de solo retirada

sem ou com pequena modificação de suas características

“in situ” com o uso de equipamentos e técnicas

apropriadas.

AMOSTRA DEFORMADA: amostra de solo retirada

com a destruição ou modificação apreciável de suas

características “in situ”; também chamada de amostra

amolgada quando ocorre a fragmentação do material

amostrado.


3.2.4 SONDAGENS A PERCUSSÃO (SP)

– Escavados manualmente com o trado, acoplado a hastes de aço de ¾ de polegadas e

a um T para o movimento giratório

– Executadas com tripé, motor, hastes, ferramentas, etc de diâmetro de 2 1/2 ou 4

polegadas, empregando trado ou trépano e circulação de água (lavagem)

– Geralmente executadas com um ensaio de resistência à penetração tipo SPT a cada

metro, manual

– Profundidade limitada pelo do topo rochoso ou camada de mais de 10cm de material

duro

– Perfura abaixo do nível d’água (NA) subterrâneo com revestimento e bomba d’água.

– Permite obter amostras deformadas com trado, lavagem e semi-deformadas, com

barrilete amostrador do ensaio SPT


3.2.4 SONDAGENS A PERCUSSÃO (SP) – Permite executar ensaio de infiltração e instalar monitores de nível d’água e

piezômetros

– Método rápido até 20m. Profundidade máxima em condições ideais: 40m

– Amostras do barrilete permitem visualizar as estruturas dos solos facilitando a

identificação dos tipos de solo

– Geralmente executadas com equipamento portátil com perfuração mecânica

através de trado ôco, amostragem pouco deformada e ensaio SPT mecanizado

– Método de ensaio padrão para o projeto de fundações de edifícios, usualmente

empregado para a investigação de camadas de solo

– Principais limitações: somente atravessa a camada de solo; pode ser

interrompida por estrato de material duro intercalado no solo; pequena

quantidade de amostra.


3.2.5 SONDAGENS ROTATIVAS (SR) Executadas através de equipamentos próprios (tripé, perfuratriz, bombas, hastes,

revestimentos, brocas, ferramentas, etc). Tem capacidade para atravessar qualquer tipo

de material e atingir profundidades de centenas de metros

Sistema de perfuração

– solo: em geral, é executada como uma sondagem à percussão, com ensaios SPT a

cada metro

– rocha: executada pelo processo rotativo com brocas (coroas) e barriletes

amostradores especiais, como perfuratriz e conjunto de hastes com coroa

diamantada e barriletes ocos na extremidade; fragmentos da rocha são removidos

com injeção de água

Diâmetro da perfuração: em solo, 100mm ou 4”; em rocha: variável de 60 a 100mm,

aproximadamente (padrões DCDMA → BW, NW e HW)

Permite a retirada de testemunhos da rocha atravessada, recuperados através do barrilete.

3.2.5 SONDAGENS ROTATIVAS (SR). Cont... Recuperação: relação entre o comprimento perfurado e o comprimento de testemunhos

recuperados; não pode ser inferior a 90%.

A recuperação depende de:

– tipo litológico

– grau de fraturamento e grau de alteração da rocha

– tipo de equipamento e acessórios

A recuperação pode ser melhorada através de:

– perfuração cuidadosa (manobras curtas, pouca água)

– uso de coroas e barriletes apropriados (duplo, triplo)

– amostragem integral

Ensaios:

– perda d’água sob pressão, destinado a avaliar a permeabilidade do maciço


3.2.6 SONDAGENS ROTATIVAS (SR). Cont... Método lento, em média 5m/dia com a execução de ensaios de perda d’água. Profundidade máxima em condições

ideais e equipamento apropriado: 500m

Testemunhos acondicionados em caixas e guardados

Análise dos testemunhos permite identificar:

– tipo litológico

– grau de alteração

– grau de fraturamento

Resultados apresentados em logs ou perfis individuais de sondagem que devem conter:

– identificação da sondagem (obra, cliente, número do furo)

– inclinação e rumo do furo

– datas, diâmetros e tipos de barriletes e coroas

– cota da boca do furo e coordenadas

– leituras de nível d’água

– resultado dos ensaios SPT e de lavagem

– recuperação de testemunhos

– índice de qualidade da rocha (RQD)

– resultado dos ensaios de permeabilidade e perda d’ água


3.2.6 SONDAGENS ROTATIVAS (SR). Cont.. Resultados apresentados em logs ou perfis individuais de sondagem que devem

conter:

– identificação da sondagem (obra, cliente, número do furo)

– inclinação e rumo do furo

– datas, diâmetros e tipos de barriletes e coroas

– cota da boca do furo e coordenadas

– leituras de nível d’água

– resultado dos ensaios SPT e de lavagem

– recuperação de testemunhos

– índice de qualidade da rocha (RQD)

– resultado dos ensaios de permeabilidade e perda d’ água

– descrição geológica dos materiais atravessados

– grau de alteração e de fraturamento


3.2.6 SONDAGENS ROTATIVAS (SR).

Cont...

Principais limitações: custo elevado (R$ 300,00/metro); produção baixa

(5m/dia)

A SONDAGEM ROTATIVA É O MÉTODO DIRETO DE

INVESTIGAÇÃO MAIS COMPLETO À DISPOSIÇÃO DA

GEOLOGIA DE ENGENHARIA. DEVIDO AO SEU CUSTO

ELEVADO, DEVEM SER OBTIDAS TODAS AS

INFORMAÇÕES POSSÍVEIS.


3.2.7 OUTROS MÉTODOS

– Sondagem a rotopercussão

– perfuradas com ar comprimido e brocas que pulverizam o material

atravessado

– o material pode ser precariamente reconhecido através do pó de perfuração

ou da velocidade de avanço

– utilizada para a execução de perfurações para acesso, instalação de

instrumentos, determinação do topo de rocha e outros casos em que são

necessários muitos furos

– método mecanizado muito rápido

– Trado oco (hollow stem auger)

– utiliza um trado helicoidal acoplado numa haste oca que funciona

simultaneamente como revestimento



– Trado oco (hollow stem auger)

– utiliza um trado helicoidal acoplado numa haste oca que funciona

simultaneamente como revestimento

– pelo interior da haste oca podem ser feitos ensaios SPT ou obtidas amostras

pouco deformadas



– Cone de penetração contínua (deep sounding)

– utilizado para medir continuamente a resistência à

penetração e obtenção de outros parâmetros com uso de

ponteira especial

– aplicado em solos pouco resistentes

– Ensaio de palheta (vane test)

– utilizado para medir a resistência ao cizalhamento através

da rotação de palhetas cravadas no fundo do furo

– aplicado em solos pouco resistentes (em geral, em argilas)

3.3 Ensaios em furos de sondagem

3.3.1 ENSAIO DE RESISTÊNCIA À PENETRAÇÃO – SPT

– SPT – standard penetration test

– Medição da resistência à penetração do solo

– Consiste na cravação, no fundo do furo, de um barrilete amostrador utilizando

um peso e uma altura de queda padronizados

– Cravação pode ser manual (mais comum) ou mecanizada

– Resultados são expressos em números de golpes (queda do peso) para a

cravação dos últimos 30cm do barrilete

3.3.2 ENSAIO DE INFILTRAÇÃO

– Medição da permeabilidade em solos

– Executado pela adição controlada de água ao furo através do revestimento

– Resultados expressos em K= cm/s

3.3 Ensaios em furos de sondagem

3.3.3 ENSAIO DE PERDA D’ ÁGUA SOB PRESSÃO

– Medição da permeabilidade em rocha

– Consiste no isolamento de um trecho do furo através de obturadores e na

adição de água ao trecho com pressão

– Resultados expressos pela vazão (em litros por minuto) por metro de furo

ensaiado a determinada pressão (l/min.m.kgf/cm2) ou perda d água

específica

3.2.4 OUTROS ENSAIOS

– Slug test

– Videoscopia

– Injeção de cimento

3.4 Instrumentos em sondagens

3.4.1 MONITOR DE NÍVEL D’ ÁGUA (MNA)

– Medição do nível d’água do terreno

– Consiste na colocação de um tubo perfurado, envolto em material filtrante, num furo de

sondagem

– Mede o nível d’água resultante de toda a extensão do trecho perfurado

– Também utilizado para coletar amostras de água subterrânea, principalmente em estudos

ambientais

3.4.2 PIEZÔMETRO

– Medição do nível d’água de determinado trecho do furo

– Consiste na colocação de um tubo perfurado, envolto em material filtrante, num trecho

determinado do furo

– Mede o nível d’água apenas do trecho do furo

– O nível d’água medido reflete a pressão a que está submetido o aquífero do trecho do furo

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