EXPLORAÇÃO DO SUBSOLO

1.0 - Introdução

Qualquer obra de engenharia civil, por mais simples que seja, só pode ser

convenientemente projetada depois de um adequado conhecimento do terreno

(subsolo) no local em que vai ser implantada. No caso de obras nas quais os solos

ou rochas são utilizados como materiais de construção, como nas barragens,

aterros, etc, torna-se também necessário conhecer o subsolo das áreas que servirão

de jazidas ou empréstimos para estas obras.

O planejamento para uma exploração do subsolo visando obter

informações e características de um terreno deverá ser função de alguns

importantes fatores que serão comentados mais adiante.

O conhecimento adequado das condições do subsolo do local onde

deverá ser executada a obra é fator essencial para que o engenheiro de projeto

possa desenvolver alternativas que levem a soluções tecnicamente seguras e

economicamente viáveis. O conhecimento das condições do subsolo deve vir de um

planejado programa de investigação de forma a prover de dados, tanto o projetista

quanto o construtor, no momento que deles necessitarem.

Um programa de investigação deve levar em consideração a importância

e o tipo da obra, bem como a natureza do subsolo. Assim, a construção de um metro

de uma barragem necessita de um conhecimento mais minucioso do subsolo do que

aquele necessário a construção de uma residência térrea. Solos que apresentam

características peculiares de comportamento, como colapso, alta compressibilidade,

elevada sensibilidade, e outras exigem cuidados e técnicas diferentes das utilizadas

em solos com comportamento típico.

Um programa de investigação deve fornecer várias informações do

subsolo, dentre as mais importantes pode-se considerar:

• Espessura e dimensões em planta de cada camada para a profundidade de

interesse do projeto, além da caracterização de cada camada através de

observações locais ou de resultados de laboratório.

• Profundidade do topo da camada rochosa ou do material impenetrável ao

amostrador. No caso da rocha, o tipo e suas condições geológicas.

1

• Existência de água com a respectiva posição do nível d’água no período da

investigação e, se possível, sua variação durante o ano. Se for o caso indicar a

existência de pressões artesianas.

• As propriedades do solo ou da rocha, tais como, permeabilidade,

compressibilidade e resistência ao cisalhamento. Nem sempre os projetos

necessitarão de todas estas informações, enquanto que para certos projetos

específicos, alguns dados não relacionados acima poderão ser necessários.

2.0 – Ensaios de laboratório

2.1 - Características Gerais:

Necessitam de amostras indeformadas

Seus resultados são diversos e buscam simular a situação de campo

Devem ser usados para validar os modelos matemáticos adotados nas

análises de geotecnia.

Usam procedimentos padronizados.

Vantagens:

Condições de contorno bem definidas

Condições de drenagem totalmente controladas

Trajetórias de tensão bem definidas, impostas ou observadas (limitado)

Deformação e velocidade de drenagem controlados.

O solo e as características físicas identificadas.

Desvantagens:

Em solos argilosos existe perturbação da amostra.

Em solos granulares geralmente não é possível uma amostragem não

deformada.

O volume ensaiado é geralmente pequeno em relação às características da

obra.

Podem demandar muito tempo de análise e execução, com custos

elevados para a obra.

2

2.2 – Classificações de amostras

2.2.1 - Não representativas:

São aquelas em que devido ao próprio processo de extração foram

removidos ou trocados alguns constituintes do solo “in situ”. Entre elas incluem-se

as "amostras lavadas", colhidas durante o processo de perfuração por circulação

de água nas sondagens à percussão.

2.2.2 - Representativas: indeformadas e deformadas:

São aquelas que conservam todos os constituintes minerais do solo “in

situ” e se possível, seu teor de umidade natural, entretanto, sua estrutura foi

perturbada pelo processo de extração. Nesta categoria incluem-se as amostras

colhidas a trado e as amostras do barrilete padrão de sondagens à percussão.

2.2.2.1 – Indeformadas:

Além de representativas, as amostras indeformadas conservam ao

máximo a estrutura dos grãos e, portanto, as características de massa específica e

nulidade natural do solo in situ.

A viabilidade técnica e econômica da retirada de amostras indeformadas

é função da natureza do solo a ser amostrado, da profundidade em que se encontra

e da presença do nível d'água. Esses fatores determinam o tipo de amostrador e os

recursos a utilizar. Algumas formações apresentam maiores dificuldades que outras

no processo de extração de amostras indeformadas.

A seguir alguns solos típicos em ordem crescente de dificuldade de

obtenção de amostras indeformadas e preservação das propriedades:

• Solos predominantemente argilosos de baixa consistência;

• Siltes argilosos de fraca compacidade;

• Solos argilosos de consistência acima da média;

• Solos residuais argilo-siltosos;

3

• Solos predominantemente arenosos;

• Areias puras;

• Areias com pedregulhos;

• Pedregulhos.

As amostras indeformadas merecem cuidados especiais tais como:

• Manipulações cuidadosas, evitando-se impactos e vibrações;

• Parafina logo após a extração evitando a exposição ao sol;

• Conservação cm câmara úmida;

• Evitar armazenamento por período demasiadamente longo.

Este tipo de amostra deverá ser representativo do solo quanto as

composições granulométrica e mineralógica, teor de umidade e estrutura. Alguns

cuidados deverão ser tomados para se evitar a perda d’água e alteração estrutural

durante a retirada, o transporte e o manuseio da amostra no laboratório. A retirada

de uma amostra indeformada pode ser feita de duas maneiras: manualmente ou

através de amostradores de parede fina.

A amostragem manual, geralmente realizada à superfície do terreno ou no

interior de um poço e acima do nível d'água, é feita coletando-se uma amostra em

forma de bloco cúbico ou cilíndrico. O serviço de abertura do poço deve ser

interrompido cerca de 10 cm acima da cota de topo de bloco a partir do qual o

trabalho deverá ser realizado por pessoa afeita a esta técnica de amostragem.

A utilização de um molde metálico de lado ou diâmetro da ordem de

30cm, respectivamente de forma quadrada ou cilíndrica, servirá de revestimento

proteção ao bloco durante a amostragem. O molde deverá entrar justo, porém, sem

cortar as suas paredes. Após a cravação total do molde, deverá ser aplicada uma

primeira camada de parafina no topo do bloco e colocada uma etiqueta contendo

informações sobre a localização da amostra. Após o acerto da base, aplica-se uma

primeira camada de parafina nesta superfície. A seguir, o molde será retirado e as

paredes laterais do bloco deverão também receber uma camada de parafina para

manter o teor de umidade de campo por um bom período.

A parafina preserva o teor de umidade do solo mas não satisfaz quanto a

manutenção da estrutura. Para que se possa preservar a estrutura é necessário que

após a primeira camada de parafina, o bloco seja revestido com um tecido poroso,

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tipo tela ou estopa, aplicando-se a seguir nova camada de parafina. Tomados estes

cuidados, o bloco está preparado para ser enviado ao laboratório, devendo-se

providenciar um bom acondicionamento, caso a distância de transporte seja grande.

Durante o manuseio do bloco no laboratório para a retirada dos corpos de prova

deve ser tomado cuidado quando da remoção do tecido para evitar quebra da

estrutura e manter o bloco sempre parafinado para não se perder umidade. No

laboratório, o bloco deverá ser colocado em uma câmara úmida, que deverá manter

uma umidade relativamente do ar próxima a 100 %.

O comprimento da amostra obtida, nem sempre será igual ao

comprimento cravado do amostrador, sendo a situação mais comum a da amostra

sofrer um encurtamento em face da folga interna não ter sido suficiente para anular

a expansão lateral do solo. Um aumento na folga interna diminuirá o atrito

possibilitando a obtenção de amostras com um comprimento mais próximo do

cravado, porém aumentando o risco de perda da amostra durante a retirada do tubo

por falta de sustentação. Às vezes pode ocorrer também uma expansão na direção

vertical resultando uma amostra com um comprimento maior do que o cravado.

Desde que, a percentagem de recuperação esteja entre 95 e 100%, a amostra

obtida é considerada indeformada.

O amostrador de parede fina mais antigo, foi introduzido por Mohr em

1936, sendo conhecido por Shelby, que é o nome comercial do tubo inicialmente

usado na construção do amostrador, e tem um diâmetro de 50 mm para ser

introduzido no furo da sondagem de simples reconhecimento. Alguns outros

detalhes, além dos já descritos, tais como existências de uma janela e uma válvula

de alívio na parte superior completam o amostrador de parede fina. A função de

ambos é a de permitir a saída de água de dentro do tubo durante a cravação e

diminuir a pressão hidrostática aplicada ao topo da amostra durante a retirada do

amostrador.

O comprimento do amostrador depende do tipo de solo e do diâmetro

desejado da amostra, devendo-se esperar que para um mesmo solo diâmetro maior

implica em comprimento menor da amostra. Diferentes tipos de amostradores de

parede fina foram desenvolvidos a partir do Shelby e apresentando vantagens em

relação a este. Assim, os amostradores de pistão que permitem obter amostras com

Rc = 100%, o amostrador sueco que permite uma amostragem continua do terreno

5

devido a um dispositivo que elimina o atrito amostrador-solo, o amostrador Bishop

para areias submersas e outros que estão descritos com detalhes em (Hvorslev,

1949; Mori, 1979; Nogueira, 1977).

Os amostradores de parede fina são utilizados em solos de baixa

densidade, acima ou abaixo do nível d’água e devem ser cravadas com dispositivo

que mantenha um movimento contínuo e rápido, condições necessárias para a

obtenção de uma amostra indeformada de boa qualidade. A cravação poderá ser

feita usando um macaco hidráulico ou uma talha manual ou elétrica sendo este

último preferível por se conseguir uma penetração constante a uma velocidade

menor e obter amostra maior e de qualidade superior àquelas obtidas usando-se

um macaco hidráulico.

Para solos densos, poderá ser usado o amostrador Denison que penetra

no solo cortando-o através de uma sapata e que tem um sistema de suporte da

amostra que impede a perda durante a retirada do amostrador. As amostras

obtidas com amostradores serão encaminhadas dentro do tubo, tornando-se os

mesmos cuidados na impermeabilização do topo e da base, para manutenção do

teor de umidade e na embalagem dos tubos, para garantir a indeformabilidade da

amostra.

Quando da execução de um programa de amostragem para ensaios de

laboratório, é preciso que se tenha em mente, o número e os diferentes ensaios

que deverão ser feitos, para se dimensionar a massa de solo deformado e a

quantidade de blocos ou tubos a serem retirados. É sempre bom lembrar, que e

preferível sobrar material no laboratório o que se fazer nova amostragem o que

nem sempre é possível devido ao andamento da obra; por outro lado, um excesso

de amostras provocará um aumento no custo para o cliente, o que também não e

desejável. Por estes dois motivos, um dimensionamento criterioso das amostras,

deverá ser feito pelo engenheiro.

2.2.2.2 – Deformadas

Este tipo de amostra deverá ser representativo do solo tanto na

composição granulométrica como na mineral, não devendo conter vegetação ou

qualquer outro elemento estranho ao solo. É utilizada nos ensaios de

6

caracterização do solo (granulometria, limites de consistência, massa específica

dos sólidos e testes de identificação), para determinar os parâmetros de

compactação e para a moldagem de corpos de prova, sob determinadas condições

de grau de compactação e teor de umidade, para os ensaios de permeabilidade,

compressibilidade e resistência ao cisalhamento.

A retirada de uma amostra deformada não exige ferramenta especial.

Pode ser recolhida de diversas formas: manualmente com o auxílio de pás,

enxadas, coleta mais profunda com o auxílio de trados ou de amostradores de

paredes grossas, bipartidos ou não, cravados dinamicamente no solo, ou ainda

pelo processo de circulação de água, que consiste na introdução de água sob

pressão no interior de uma tubulação que tem em sua extremidade inferior uma

ferramenta de corte, denominada trépano. O jato d’água e as batidas do trépano

contra o solo provocarão a sua desagregação e a lama formada retornará a

superfície externamente a haste sendo recolhida em um deposito. A identificação

visual e táctil do solo deverá ser feita no instante em que a lama chega ao

reservatório. Embora este processo não permita a obtenção de amostras de boa

qualidade, poderá ser usado sempre que não se conseguir amostras por um dos

outros processos.

2.3 – Discretização dos Ensaios

2.3.1 - Limite de liquidez e o limite de plasticidade

Limites de liquidez NBR-6459

É a quantidade de umidade do solo, onde o mesmo muda do estado

líquido para o estado plástico, ou seja, perde a sua capacidade de fluir.

Limites de plasticidade NBR-7180

É o teor de umidade no qual o solo começa a se fraturar, quando se tenta

moldar com ele um cilindro de 3mm de diâmetro e aproximadamente da largura

da mão (10 cm) - MB-31.

Procedimentos segundo a NBR 6459/94 – Limite de Liquidez

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1. Coloca-se parte da amostra de solo no recipiente de porcelana e aos poucos

adiciona-se água a fim de se obter uma perfeita homogeneização da mistura,

que deverá apresentar-se como uma massa plástica.

2. Passa-se para a concha do aparelho de Casagrande, uma certa quantidade

dessa massa plástica de solo, espalhando-a, de modo que a mesma ocupe

aproximadamente 2/3 da superfície as concha.

3. Alisa-se com a espátula a massa de solo, até que esta se apresente

aproximadamente com 1 cm de espessura máxima (parte central da concha).

È importante salientar que é necessário se empregar o menor número

possível de passadas da espátula para evitar formação de bolhas de ar no

interior da massa.

4. Faz-se com o cinzel uma ranhura no meio da massa de solo, segundo o plano

de simetria do aparelho de Casagrande e no sentido de maior comprimento

do aparelho.

5. Gira-se a manivela a uma velocidade de duas voltas por segundo, contando o

número de golpes até que se constate o fechamento da ranhura num

comprimento de 1.2 cm, quando se deve parar a operação.

6. Retira-se uma pequena quantidade de material no local onde as bordas da

ranhura de tocaram para a determinação da umidade.

7. Tranfere-se o material de volta ao recipiente de porcelana, adiciona-se mais

um pouco d’água e repete-se o processo por mais quatro vezes, no mínimo.

8. Objetiva-se neste procedimento obter massas de solo com consistências que

permitam pelo menos uma determinação do número de golpes em cada um

dos intervalos de nº. de golpes: 25 – 35, 20 – 30 e 15 – 25.

Procedimentos segundo a NBR 7180/94 – Limite de Plasticidade

1. Coloca-se parte da amostra de solo no recipiente de porcelana e adiciona-

se água até se obter uma massa bem homogeneizada, misturando-a

continuamente com a espátula.

2. Com a pasta de solo obtida, molda-se uma pequena quantidade da massa

em forma elipsoidal, rolando-a sobre a placa de vidro, com pressão

8

suficiente da mão para lhe dar a forma de cilindro, até que fissure em

pequenos fragmentos quando esta massa cilíndrica atingir dimensões de 3

mm de diâmetro e 10 cm de comprimento.

3. Ao se fragmentar o cilindro, coletam-se alguns fragmentos fissurados desta

massa de solo para a determinação da umidade.

4. Repete-se o processo, no mínimo por mais quatro vezes, até que se

obtenham três valores que não difiram da respectiva média em mais de

5%.

2.3.2 - Ensaios de corte correntes

A caracterização mecânica é feita habitualmente recorrendo a ensaios de

corte directo (em caixa de corte) ou a ensaios triaxiais em condições de simetria

radial. Nos solos finos (saturados) de elevada compressibilidade, é usual realizar

se ensaios de compressão unidimensional em edómetro para analizar o

fenómeno da consolidação (primária e secundária).

Descrevem-se seguidamente, de forma sumária, os ensaios de corte

correntes que visam essencialmente a obtenção dos parâmetros de resistência

dos solos.

Ensaio de corte directo (caixa de corte)

A caixa de corte é talvez o mais comum na prática, e é particularmente

apropriado para analisarsituações em que a rotura é localizada desenvolvendo-se

em bandas de corte de reduzidaespessura, em estado plano de deformação.

A caixa de corte é constituída basicamente por duas meias-caixas

metálicas. O solo é colocadona caixa e provoca-se o deslocamento relativo entre

as duas meias-caixas. Deste modo, a superfície de rotura é imposta e tem de

processar-se ao longo de um plano horizontal. O ensaio é realizado, em geral,

sob condições de deslocamento (deformação) controlado, porque deste modo é

possível obter a resistência de pico e de rotura do solo. Considera-se que é

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atingida a rotura quando o solo não consegue resistir a qualquer acréscimo de

carga horizontal.

Neste ensaio medem-se os deslocamentos horizontal e vertical através de

transdutores LVDT e as forças horizontal e vertical recorrendo a células de carga.

Neste ensaio, é difícil (ou mesmo impossível) de calcular, com rigor, as tensões e

deformações a partir das grandezas medidas. A distribuição de tensões no plano

de corte não é uniforme e desconhecem-se as dimensões da zona de rotura, pelo

que as deformações não podem ser determinadas. Na prática, consideram-se

simplificadamente as tensões médias instaladas na superfície de rotura (dividindo

as forças normal e tangencial pela área transversal do provete). Normalmente,

fazem-se três ou mais ensaios, cada um com uma determinada força vertical

constante e determina-se a resistência (de pico e de rotura) associada a cada um

destes ensaios. A interpretação dos resultados permite traçar as envolventes em

termos de estado de pico ou estado de rotura do solo.

Ensaio triaxial corrente (simetria radial)

O ensaio triaxial corrente é utilizado fundamentalmente para caracterizar

a resistência dos solos. Quando munido de instrumentos de medição interna de

precisão permite caracterizar também a rigidez dos solos.

No ensaio triaxial corrente uma amostra de solo cilíndrica (geralmente

com uma relação altura/diâmetro igual a 2) é colocada dentro de uma câmara

cheia de água desareada. A amostra é isolada por uma membrana impermeável à

água e as tensões radiais são aplicadas elevando a pressão da água na câmara.

O ensaio é conduzido sob condições de deformação axial controlada e a força

vertical (deviatórica) é medida através de uma célula de carga submersível.

As tensões aplicadas no ensaio: axial e radial são tensões principais, por

imposição, ou seja, não há rotação das tensões principais durante o corte. O

equipamento permite controlar de forma independente as tensões ou as

deformações axial e radial. Além disso, permite ainda efectuar ensaios em

condições drenadas ou não drenadas. As modalidades de ensaios mais

frequentes são:

10

Ensaio não consolidado não drenado (UU) - constitui um caso particular

deste ensaio o ensaio de compressão simples (uniaxial ou não confinado - UC)

em que não é aplicada qualquer tensão lateral. No ensaio (UU), submete-se a

amostra com as válvulas de drenagem sempre fechadas a uma pressão lateral e

aumenta-se, de seguida, a tensão axial até à rotura. Este ensaio permite obter a

resistência não drenada do solo (cu ou cuu).

Ensaio consolidado não drenado (CU) - O ensaio é conduzido em duas

fases. Numa primeira fase o solo é consolidado para um determinado estado de

tensão (isotrópico ou anisotrópico). As válvulas de drenagem estão abertas de

modo a permitir a dissipação do excesso de pressão intersticial gerado. Na

segunda fase (fase de corte), com as válvulas de drenagem fechadas o provete é

levado à rotura, por variação das tensões ou das deformações impostas. Nesta

fase geram-se variações da pressão intersticial que podem ser medidas através

de um transdutor de pressão. Este ensaio permite obter a envolvente em tensões

totais e em tensões efectivas caracterizada pelos respectivos parâmetros (ccu e

φcu) e (c'cu e φ'cu), respectivamente. Admite-se que c'=c'cu e φ'=φ'cu.

Ensaio consolidado drenado (CD) - O ensaio é semelhante ao anterior

com a diferença de que se garante excesso de pressão intersticial nula na fase de

corte. Este ensaio permite obter a envolvente em tensões efectivas caracterizada

pelos parâmetros (c'cd e φ'cd). Admite-se que c'=c'cd e φ'=φ'cd.

No ensaio triaxial tradicional medem-se a força vertical, a pressão da

água na câmara, a variação do volume de água na câmara (e, por via indirecta,

calcula-se a variação de volume do provete), o deslocamento vertical no topo do

provete e a pressão da água intersticial no solo. Estas medições permitem

caracterizar adequadamente o estado de tensão no solo e por conseguinte,

avaliar adequadamente a resistência do solo. No que respeita às deformações,

estudos recentes, mostram, efectivamente, que os métodos de medição externa

no ensaio triaxial tradicional garantem leituras fiáveis para deformações da ordem

de 10-2.

2.3.3 - O ensaio CBR

11

Consiste na determinação da relação entre a pressão necessária para

produzir uma penetração de um pistão num corpo de prova de solo, e a pressão

necessária para produzir a mesma penetração numa mistura padrão de brita

estabilizada granulometricamente. Essa relação é expressa em porcentagem.

O ensaio pode ser realizado de duas formas:

– moldando-se um corpo de prova com teor de umidade próximo ao ótimo

(determinado previamente em ensaio de compactação)

– moldando-se corpos de prova para o ensaio de compactação (em teores de

umidade crescentes), com posterior ensaio de penetração desses mesmos corpos

de prova, obtendo-se simultaneamente os parâmetros de compactação e os

valores de CBR.

Energias de compactação para o ensaio CBR

Cilindro grande: diâmetro = 152 mm; altura total = 177,8 mm; disco espaçador

com altura = 50,8

Procedimento

Ensaio de um corpo de prova, na umidade ótima:

– Moldagem do corpo de prova:

• No dia anterior à moldagem, retirar duas amostras do solo acondicionado em

saco plástico. As amostras devem ser colhidas em cápsulas de alumínio, pesadas

e levadas à estufa;

• No dia do ensaio, inicialmente deve-se determinar o teor de umidade em que o

solo se encontra, pesando-se as amostras secas;

• Calcular a quantidade de água a se acrescentar, para que o solo atinja a

umidade ótima;

12

• Para realização do ensaio na energia normal, a compactação deve ser realizada

em cinco camadas, com 36 golpes do soquete pequeno por camada, de modo a

se obter uma altura total de 12,7 cm;

• Antes da compactação da primeira e da última camada devem ser retiradas

amostras do solo, para determinação do teor de umidade em que foi realizada a

compactação;

• Terminada a compactação, retirar o colar, rasar a amostra pela borda superior

do cilindro de compactação, retirar a base circular e o disco espaçador e pesar o

conjunto cilindro + amostra compactada.

– Determinação da expansão:

• O cilindro contendo a amostra compactada deve ser fixado à base circular,

deixando-se o espaço deixado pelo disco espaçador na parte superior;

• Colocar sobrecarga;

• Adaptar tripé com extensômetro;

• Imergir o conjunto em água, por quatro dias;

• Nível da água deve ficar 1 cm acima do bordo superior do cilindro;

• O extensômetro e a haste do disco perfurado devem ser ajustados de tal

maneira que a leitura inicial seja de 1,00 mm, para que possa ser acusada

retração, caso ocorra;

• Após 4 dias, realizar a leitura final da expansão.

Ensaio de Penetração

– Recolocar os anéis de sobrecarga no cilindro contendo o corpo de prova;

– Levar o conjunto para o prato da prensa e centralizar, de modo que o eixo da

prensa caia perfeitamente no centro dos orifícios dos anéis de sobrecarga;

– Deslocar o pistão e o prato da prensa, de modo que a ponta do pistão toque a

superfície do corpo de prova e faça sobre este uma pressão equivalente à carga

total de 5 Kgf;

– Ajustar o extensômetro para medida do deslocamento, com leitura inicial igual a

zero e mantendo-se a haste do extensômetro na vertical;

– Realizar a penetração com velocidade de 1,25 mm/min;

– Efetuar leituras de deformação do anel, que forneçam as cargas

correspondentes às penetrações de 0,63; 1,25; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0 e 12,5 mm;

13

– Curva de penetração:

– Com os valores de carga e penetração, pode-se traçar uma curva, colocando-se

no eixo das ordenadas os valores de carga (Kgf) e no eixo das abscissas, os

valores de penetração (mm).

Cálculo do CBR

– O índice de suporte Califórnia (CBR), em porcentagem, para cada corpo de

prova, é obtido pela fórmula:

– Adota-se para o índice CBR o maior dos valores obtidos para as penetrações de

0,1” (2,5 mm) e 0,2” (5,0 mm)

2.3.4 – Ensaio de permeabilidade

O coeficiente de permeabilidade é a grandeza que mede a facilidade com

que um fluído escoa através de um meio poroso. Seu valor depende da

viscosidade do fluído, do índice de vazios, do grau de saturação, do tamanho e da

forma das partículas, etc. Sua determinação baseia-se na lei de Darcy para

escoamento laminar, segundo a qual a velocidade de percolação é diretamente 14

proporcional ao gradiente hidráulico, e pode ser feita em laboratório por

permeâmetros (carga constante ou carga variável). O conhecimento do

coeficiente de permeabilidade é importante em problemas de drenagem,

percolação, rebaixamento de nível d’água, recalques, etc.

2.3.4.1 - Objetivo

Proceder a realização do ensaio de permeabilidade através dos

permeâmetros de carga constante e carga variável em corpos de prova

deformados de solos para a obtenção do coeficiente de permeabilidade.

2.3.4.2 - Equipamentos

Peneira Nº.4, Balança, Permeâmetros, Destilador e Deaerador de água,

Bureta, Termômetro, Proveta, Reservatório de água com extravasor, Argila

plástica para vedação, Tela de arame com malha de 2,0mm, Anéis plásticos, etc.

2.3.4.3 - Preparação do Corpo de Prova

- Realiza-se o ensaio de compactação para a obtenção da curva de compactação

do solo ensaiado

- Compacta-se o corpo de prova na umidade desejada (em geral a umidade

ótima).

2.3.4.4 - Procedimento do Ensaio

- Transfere-se o c.p. para o cilindro do ensaio de permeabilidade, colocando-se

sobre a pedra porosa do cilindro uma camada de areia grossa e a tela metálica.

Instala-se um anel plástico sobre a porção do material que ficará em contato com

a argila impermeável;

- Sobre a tela assenta-se o c.p., preenche-se o espaço ao seu redor com a argila

plástica compactando-se as juntas para não deixar caminhos para a passagem da

água entre as paredes do permeâmetro e o c.p.;

15

- Coloca-se um anel plástico sobre a argila e preenche-se o restante do cilindro

com areia grossa;

- Concluída a montagem do permeâmetro, procede-se à saturação no sentido

base-topo para facilitar a saída do ar dos vazios do solo até que saia água no

topo do aparelho;

- Faz-se fluxo no sentido topo-base e efetuam-se algumas leituras de cargas e

seus tempos correspondentes, bem como anotações da temperatura da água

(Carga Variável);

- Mantém-se o nível d’água do reservatório constante (água saindo pelo

extravasor) e nota-se o intervalo de tempo para que 50 cm3 escoem através do

solo para dentro da proveta. Repete-se o processo para diferentes alturas do

nível da água, anotando-se sempre a temperatura (Carga Constante).

2.3.4.5 - Cálculos

- Permeâmetro de carga constante k = V . L/t . h . A, onde: k – coeficiente de

permeabilidade (cm/s); V – volume de água percolada (cm3); L – altura do c.p.

(cm); t – tempo decorrido (s); h – carga hidráulica (cm); A – área do c.p.(cm2).

- Permeâmetro de carga constante k = 2,3 (a . L)/(A . t) . log (h1/h2), onde: a –

área da bureta (cm2); L – altura do c.p. (cm); A – área do c.p.(cm2); h1 e h2 –

carga hidráulica (cm); t – intervalo de tempo entre a ocorrência das cargas (s).

- Correção para a temperatura – A variação da viscosidade da água com

temperatura requer uma correção do valor do k obtido, para a padronização à

temperatura de 20ºC: k20 = k . C, onde: k20 coeficiente de permeabilidade a

20ºC; k coeficiente de permeabilidade à temperatura do ensaio; C fator de

correção.

2.3.4.6 - Resultados

O valor do coeficiente de permeabilidade será a média aritmética dos

valores obtidos no mesmo ensaio.

2.3.5 - Ensaio de cisalhamento direto

16

O ensaio de cisalhamento direto foi desenvolvido basicamente para a

determinação da resistência ao corte de um corpo de prova de solo, de forma

prismática e seção quadrada ou circular e de pequena espessura.

Este ensaio é geralmente drenado e é mais aplicado ao estudo da

resistência ao cisalhamento de solos com estratificações ou xistosidades

definidas, ou quando se quer avaliar a resistência entre contactos de diferentes

materiais.

2.3.5.1- Objetivo

Executar o ensaio de cisalhamento direto utilizando-se de uma caixa de

seção quadrada para se obter, através da interpretação de uma envoltória linear,

os valores de ângulo de atrito interno do solo e do intercepto coesivo.

2.3.5.2 - Equipamentos

- Caixa bipartida dotada de placas dentadas e perfuradas, pedras porosas de

topo e base e quepe para transmissão de carga; - Molde do corpo de prova; -

Prensa equipada com motor e sistema de transmissão de carga (pendural); -

Extensômetros mecânicos ou transdutores elétricos de deslocamento; - Anel de

carga ou célula de carga elétrica.

2.3.5.3 - Preparação do Corpo de Prova

O corpo de prova a ser ensaiado pode ser de solo compactado ou talhado

de uma amostra indeformada.

- Compactar o corpo de prova (c.p.) nas mesmas condições de densidade e

umidade especificados, nas mesmas dimensões do molde, ou no próprio molde

(c.p. compactado);

- Recolher o material não utilizado ou sobrado da talhagem para a determinação

da umidade;

- Talhar o corpo de prova do “bloco indeformado” empurrando aos poucos o

molde metálico para baixo até que a seção quadrada (ou circular) seja obtida. O

corpo de prova deve preencher o volume do molde;

- Pesar o corpo de prova juntamente com o molde metálico;

- Transferir o corpo de prova do molde para a caixa de cisalhamento;

17

- Recolher parte do material sobrado da talhagem para a determinação de

umidade;

2.3.5.4 - Procedimento do Ensaio

- Instalar na prensa a caixa de cisalhamento contendo o corpo de prova entre as

pedras porosas e placas dentadas, de tal maneira que o c.p. fique no meio, entre

as partes inferior e superior da caixa;

- Colocar o pendural para aplicação da tensão vertical e ajustar o extensômetro

vertical para dar início a fase de adensamento do ensaio lento (drenado), por

exemplo;

- Aplicar o carregamento (através de pesos) previamente definido e iniciar as

leituras de deformação do c.p.. Quando as deformações se estabilizarem é dado

por concluído esta fase;

- O início do cisalhamento se dará após os ajustes do extensômetro horizontal e

do sensor (anel ou célula de carga) que irá medir a força cisalhante desenvolvida

durante o ensaio.

2.3.5.5 - Cálculos

- Deformação cisalhante específica: εhi = lhi/L ; lhi - leitura horizontal; L - lado do

c.p.

- Variação de volume do c.p.: ∆vi = lvi.A

- Força cisalhante: Ti= K.lmi ; lmi - leitura do anel ; K - constante do anel

- Tensão cisalhante: τi = Ti/A ; A - área do c.p.

- Tensão normal aplicada: σ = N/A ; N - Carga normal

2.3.5.6 - Resultados

Traçar a curva de desenvolvimento do ensaio com os valores de τi e εi de

onde normalmente é tirado o valor máximo da tensão cisalhante.

Efetuar o gráfico de variação de volume ∆vi em função da deformação

específica εi.

Repetir o ensaio pelo menos em mais dois novos corpos de prova com

tensões normais diferentes; ajustar uma reta pelos pontos τi x σ interpretando

18

assim a envoltória de resistência dos ensaios executados, a partir da qual são

determinados os valores do ângulo de atrito interno e o intercepto coesivo.

2.4 – Outros Ensaios

Pode-se citar ainda diversos outros ensaios laboratoriais, dentre eles:

Análise Granulométrica por Peneiramento

Análise Granulométrica por Sedimentação

Azul de Metileno

Baridade e Volume de Vazios

Desgaste de Los Angeles

Determinação do Teor em Água

Ensaio de Compactação Proctor

Ensaios de adensamento

Equivalente de Areia

Índice de Achatamento

Índice de Forma

Limite de Contração

Limites de Atterberg:

19

ENSAIOS “IN SITU”

São ensaios realizados, em geral, nos furos de sondagem, destinados a

medir diretamente propriedades específicas do solo. São considerados métodos

semi-diretos de prospecção geotécnica do solo porque não há coleta de amostras.

Suas características gerais são:

Apresentam custos relativamente mais baixos pela simplicidade dos ensaios

e menor tempo de execução com equipamentos de valor intermediário;

Apresentam maior representatividade do comportamento real do solo, pois

pela sua própria natureza, os ensaios de campo retiram amostras numa

situação “quase” real de execução, com seu estado de tensões e

condicionantes ambientais reais;

Apresentam duas formas de análise:

Empírica: Os resultados podem ser obtidos através de correlações

estatísticas entre os valores medidos em campo e os valores reais dos

parâmetros obtidos por outros processos;

Teórico: Um modelo matemático dos ensaios é previamente

estabelecido para posterior tratamento e determinação dos parâmetros

do solo.

Como primeira vantagem fundamental dos ensaios de campo pode

apontar-se que a sua realização não está excluída em nenhum tipo de solo, embora,

naturalmente, nem todos os ensaios in situ se possam realizar em todos os tipos de

terreno.

20

Com eles caracteriza-se em geral grande número de pontos do maciço;

alguns dos ensaios, aliás, fornece um registro contínuo dos resultados em

profundidade, o que permite detectar a presença de camadas de muito pequena

espessura e a posição rigorosa das fronteiras entre as diversas camadas.

A última vantagem que pode ser listada é que como alguns dos ensaios

de campo são efetuados aproveitando os furos de sondagem em qualquer caso

indispensáveis para a identificação da sequência dos estratos, da posição dos níveis

dos aquíferos, etc., envolvem também em geral custos mais reduzidos e, em

especial, a sua execução é muito mais rápida do que a dos ensaios em laboratório.

Agora, quanto às limitações dos ensaios de campo, a mais importante

delas é o fato de numa boa parte do solo não estarem claramente definidos: o

estado de tensão, o estado de deformação e as condições de drenagem no solo

ensaiado. Logo, a interpretação racional dos resultados desses ensaios não é

possível ou é muito difícil. Daí resulta que os parâmetros mecânicos do maciço

tenham, em tais casos, de ser obtidos mediante correlações empíricas, derivadas da

experiência em obras e terrenos similares, com os resultados dos ensaios in situ.

De alguma forma relacionada com a limitação apontada, decorre o fato,

mais ou menos evidente para muitos ensaios, de que as alterações do estado de

tensão e as condições de deformação que impõem ao solo serem muito diferentes

das que as obras de engenharia acarretam, o que não é propriamente favorável à

validade das conclusões que com tais ensaios se pode extrair acerca do

comportamento do maciço.

Finalmente, com exceção do ensaio SPT, os ensaios de campo não

permitem a identificação da natureza do solo ensaiado, já que não implicam a

recolha de qualquer amostra do terreno.

Principais ensaios de campo para obras de terra:

Levam o solo até a sua ruptura física;

Três tipos:

Por deslocamento – Ensaio do cone;

Por rotação – Ensaio de palheta;

Por expansão de cavidade cilíndrica – Ensaio pressiométrico

21

Figura 1 - Tipos de ensaios de campo.

.

1) Ensaio de penetração estática (ou ensaio do cone)

Surgiu na Holanda em 1930, conhecido como Deep Sounding, é um

processo de cravação de um conjunto de ponteiras-hastes com velocidade

constante (2cm/s). Mede diversos parâmetros do solo, como resistência ao

cisalhamento e poropressão.

É realizado medindo-se a resistência de ponta ou lateral e a força

aplicada para cravação de 10cm da ponteira Delft ou de 4cm para a ponteira

Bergmann.

Figura 2 - Ponteiras mais empregadas no Brasil.

Fatores que afetam as correlações com os parâmetros do solo:22

Ângulo de abertura da ponteira;

Rugosidade do material e dimensões;

Características do ensaio:

Classificado por modelos matemáticos;

Ensaio considerado rápido e de fácil execução, mesmo com as

limitações matemáticas;

São ensaios econômicos e de maior controle (automação na

aquisição de dados e cravação controlada);

Resultados mais consistentes do que o SPT;

Usados para se estimar a capacidade de carga das fundações

em areias;

Correlações diversas entre a resistência de ponta do cone e sua

resistência lateral com as propriedades do solo: ãngulo de atrito,

coesão, classificação.

Resistência de ponta é dada pela fórmula:

Onde; Rp é a resistência de ponta; po é tensão efetiva inicial no ponto

de ensaio; c é a resistência não-drenada (coesão); Nc é um fator de carga tabelado.

Classificação e identificação dos solos no ensaio mecânico de

penetração é a seguinte no gráfico:

23

Figura 3 - Classificação dos solos.

2) Ensaio de palheta – Vane Test (NBR 10905/89)

Surgiu na Suécia no início do século XX e foi aperfeiçoado por Caling et.

Al. Em 1950 e ficou conhecido internacionalmente como Vane Test. É composta por

torquímetro, hastes e palhetas de duas lâminas retangulares, delgadas e

perpendiculares.

Procedimentos:

I. Cravação estática do conjunto hastes + palheta;

II. Aplicação da rotação na palheta na profundidade do

ensaio até ruptura do solo por cisalhamento;

III. Medição de pares de valores: Torque e ângulos.

24

Figura 4 - Componentes do ensaio de palheta.

O ensaio serve para medir a resistência ao cisalhamento do solo em

campo e é realizado sobre condições não drenadas (Su), ou seja, é especialmente

desenvolvido para solos finos: argilas e siltes.

O ensaio presume que o solo não é drenado, que sua superfície de

ruptura é um cilindro de mesmas dimensões da palheta, que o solo é isotrópico e

possui distribuição uniforme de tensões e o amolgamento é desprezado no entorno

da palheta.

Sobre o ensaio têm-se algumas recomendações e conclusões:

Remoldamento do solo pela inclusão da palheta;

Ruptura progressiva do solo em ruptura de dentro da palheta;

Valores de ‘Su’ (coesão) dependem da velocidade de rotação

da palheta (velocidade sugerida de 0,1 graus/segundo);

25

Realizar o ensaio com o solo na condição remoldada;

Comparar os valores de ‘Su’ nas condições natural e

remoldada.

Figura 5 - Valores de Su.

26

Figura 6 - Vane test.

3) Ensaio pressiométrico (PMT)

Introduzido por Kogler (1930) e melhorado por Ménard (1950), foi

inicialmente desenvolvido para se determinar ‘Su’ e parâmetros de deformabilidade

do solo.

Seu processo consiste em posicionar uma sonda de expansão no

interior de um furo ou cravá-la estaticamente no solo e assim, aplicar pressões na

sonda via fluido.

Neste ensaio é possível obter a capacidade de carga das fundações

profundas, recalque final de aterros sobre solos moles, usando-se o módulo

pressiométrico e com os novos avanços nesse sistema a sonda será inserida

através da autoperfuração rotativa, com o mínimo de pertubação do solo em campo,

medindo o coeficiente de empuxo em repouso e via sensores elétricos tem-se as

deformações no interior da sonda.

27

Figura 7 - PMT test.

28

ENSAIOS DE PERMEABILIDADE DO SOLO

Pode se definir permeabilidade no âmbito dos solos, como a capacidade

desses permitirem o escoamento da água no seu interior. Esta é uma propriedade

bastante relevante a construção civil e principalmente em obras como barragens, na

qual o volume armazenado é um dos fatores determinantes em seu

dimensionamento e construção.

Num determinado solo diversos fatores vão interferir em sua permeabilidade,

pode-se citar: Granulometria, índice de vazios, composição mineral, estrutura,

temperatura. A granulometria afeta de modo que quanto maior os grãos do solo

maiores serão as possibilidades de uma grande quantidade de vazios que assim

aumentará a percolação do liquido no solo em questão. A temperatura vai influenciar

de modo a alterar a viscosidade da água, assim quanto maior a temperatura menor

a viscosidade da água e então maior será a facilidade desta escoar por dentro do

solo.

A lei de permeabilidade do solo se baseia principalmente no estudo realizado

por Henry Darcy publicada em 1856, sobre o fluxo de água através de leitos de

areia. Darcy conseguiu relacionar com êxito a velocidade de escoamento da água

com o gradiente hidráulico ao qual está submetido aquele fluxo e também a uma

constante K, a qual ele definiu como coeficiente de permeabilidade do solo, que é

expresso comumente em cm/s.

v=k∗i

V – velocidade de escoamento (cm/s)

I – Gradiente Hidráulico (H/L)

K – Coeficiente de permeabilidade (cm/s)

H – Carga Hidráulica (cm)

L – Altura da amostra (cm)

Para definição da permeabilidade de um solo, pode-se recorrer a métodos

laboratoriais e ensaios “in situ”. Alguns dos procedimentos laboratoriais que

podemos citar são: Método da Curva Granulométrica, ensaio de adensamento,

através do uso de permeâmetros. Os métodos de campo, que são o foco do estudo

29

em questão são: o Ensaio de Bombeamento e o ensaio com piezômetros, cujas

características serão agora melhor explanadas.

ENSAIOS DE PERMEABILIDADE “IN SITU”

1.0)Ensaio de Bombeamento

Por meio desse ensaio pode-se determinar no campo, a permeabilidade de

camadas de areia ou pedregulho, situados abaixo do nível da água. O princípio do

método consiste em se esgotar a água até se estabelecer um escoamento uniforme

e a partir disso mede-se a descarga do poço e observa-se a variação do nível

d’água em piezômetros colocados nas proximidades em poços testemunhas.

Para a eficiência do teste, o poço para bombeamento deve atingir toda

profundidade da camada ensaiada e deve possuir diâmetro suficiente para que seja

colocada uma bomba com tipo e capacidade necessária ao bombeamento. Também

recomenda-se que sejam feitos 4 poços de observação e no mínimo dois desses

sejam levados até profundidades abaixo do nível mais baixo que a água deve atingir

durante o ensaio.

Para a validade do ensaio deverá ser admitidas as seguintes hipóteses

básicas:

O poço de bombeamento penetra em toda espessura da camada

permeável;

Existe escoamento uniforme;

Formação é homogênea e isotrópica;

A validade da lei de Darcy

A validade da lei de Dupuit, i = dh/dr = constante;

A permeabilidade do solo ensaiado será obtida no momento em que se

manter constantes o nível da água no poço, então será feita as medidas das alturas

de água em cada um dos piezômetros instalados. Com esses dados e com o uso da

formula abaixo, obtém-se a permeabilidade do solo.

30

1.1) Ensaio de bombeamento em furos de Sondagem

Este ensaio apresenta custo baixo comparado com o ensaio anterior, pois

nesse procedimento se determina a permeabilidade do solo injetando-se água

através de perfurações executadas durante a fase de investigação (Sondagem

SPT). Mas esse método está sujeito a diversos erros. Podem ser citados:

Falta de precisão nas medidas dos elementos geométricos;

Amolgamento do solo devido à perfuração;

Grande especificidade das formulas, cada formula se refere a um caso bem

especifico, o que pode gerar medições erradas, quando se usa uma formula

em uma situação diferente daquela a qual ela foi preparada.

Os ensaios de bombeamento em furos de sondagem podem ser divididos em

ensaios com carga variável e ensaios com carga constante.

31

1.1.1) Ensaio de bombeamento com carga variável

Nos ensaios com carga variável deixa-se descer ou subir água no furo,

medindo-se o tempo necessário para uma determinada variação da altura. Esse é o

mais fácil e rápido, mas só é realizado abaixo do nível da água. O procedimento é o

seguinte, o furo já existente deixado pelo ensaio do SPT é cheio até o zero da

bureta. A velocidade de descida da água é medida através das alturas conforme

intervalos de tempo que são em função do material, que em geral são:

Solos arenosos – 1 a 10 min;

Solos siltosos – 30 a 60 min;

Solos argilosos – 1 a 24 horas;

O coeficiente de permeabilidade será dado pelas seguintes expressões:

Caso A:

K=

π∗d ²11∗D

∗1

¿¿

32

Caso B:

K= d ²8∗L

∗ln( 2 LD )∗ln(H2

H1)

( t2−t 1 )

No caso B, levanta-se o tubo de revestimento de 25 cm a 1,00 m

determinando-se a permeabilidade horizontal.

1.1.2) Ensaio de bombeamento com carga constante

No ensaio com carga constante a água é acrescentada no interior do

revestimento, numa quantidade suficiente para manter um nível d’água constante,

geralmente na boca do revestimento. Determina-se a quantidade de água

acrescentada no revestimento a 1, 2 e 5 minutos após o início do ensaio e depois a

cada intervalo de 5 minutos. O Ensaio pode ser realizado acima ou abaixo do nível

de água.

33

Para o cálculo da permeabilidade nesse ensaio emprega-se as seguintes

expressões:

Caso A:K= Q2,75∗D∗hc

Caso B:

K= Q2∗π∗L∗hc

1.2)Ensaio com piezômetros

Os piezômetros são aparelhos amplamente utilizados para monitoramento

de pressões em encostas naturais, taludes, obras de terra. Tem como principal

vantagem a simplicidade de operação e a rápida execução das medições. Existem

dois tipos de piezômetros empregados: o piezômetro cravado e o piezômetro

escavado.

O piezômetro do tipo cravado é formado por uma ponteira metálica e um

elemento poroso ligado a um tubo de água. Deve se atentar que este ensaio não

34

deve ser executado em solos argilosos, pois no momento da cravação ocorre uma

colmatação e uma perturbação da estrutura do solo. Essa perturbação leva a uma

diminuição do coeficiente de permeabilidade real para o valor encontrado pelo teste.

Já no ensaio com piezômetro escavado são requeridos os seguintes

materiais, além do piezômetro:

Tubos de PVC com diâmetro de 32 a 40 mm;

Betonita para execução do selo;

Areia para execução do filtro;

Bureta graduada para mediação do volume de água infiltrado;

Trados e hastes para execução do furo de sondagem;

A equação básica para determinação do coeficiente de permeabilidade, a

partir do uso de piezômetros (tipo escavado ou cravado), requer o conhecimento da 35

carga hidráulica aplicada no interior do furo e a vazão medida durante o ensaio,

além do fator de forma da ponteira. Esse fator de forma F varia de acordo com a

geometria do piezômetro e do tipo de ensaio que foi empregado (carga constante ou

variável). Adicionado a isso o uso das equações a seguir pressupõe que o solo seja

homogêneo e isotrópico. Para medida da permeabilidade com o uso de piezômetros

são propostas as seguintes equações:

Carga Constante:

K= QF∗h

Carga Variável:

K=d ²¿¿

Sendo:

K = Coeficiente de permeabilidade (cm/s)

Q = Vazão (cm³/s)

D = diâmetro do tubo (cm)

h1 e h2 = Cargas hidráulicas nos tempos t1 e t2 respectivamente

36

ENSAIOS MECÂNICOS NAS ROCHAS

1.1 – Ensaio de perda d’água:

Ensaio de perda d'água sob pressão é realizado em maciços rochosos

através de furos de sondagens, visa a determinação da permeabilidade e ao

comportamento desses maciços frente á percolação d’água através de suas

fissuras.

Consiste na injeção de água sob pressão num certo trecho de um furo de

sondagem e na medida da quantidade de água absorvida pelo maciço rochoso

durante certo tempo, a uma dada pressão de injeção. Este ensaio é realizado

para vários estágios de pressão. É fundamental e indispensável no projeto de

barragens, túneis e canais de adução.

1.1.1 – Equipamentos utilizados:

Os equipamentos utilizados nesse ensaio são, detalhadamente:

a) Bomba d’água com capacidade de vazão de 120 l/min a uma pressão de

10,0 kgf/cm². A bomba deverá ser testada no início de cada furo, a cada

10 ensaios e sempre que houver suspeita de mau funcionamento.

b) Hidrômetro com divisões de escala em litros, suficientemente sensível

para detectar uma vazão mínima de 3 l/min. Deverá ser submetido a

calibração no início de cada sondagem e sempre que houver suspeita de

mal funcionamento, devendo ser rejeitado aquele que apresentar desvio

de leitura superior a 10%.

37

c) Manômetros com capacidade e divisões de escala conforme Tabela 1.

Não devendo apresentar desvio de leitura superior a 10% do valor real.

Tabela 1

d) Estabilizador de pressão cuja utilização impeça que o campo de variação

das oscilações de pressão sejam superiores a 10% do valor a ser lido.

e) Obturadores em boas condições, de borracha, tipo pneumáticos ou

mecânico de cruzeta, simples e duplo. Não é recomendada a utilização de

obturadores cuja expansão seja obtida através de compressão das hastes

no fundo do furo, mediante o emprego de haste perfurada abaixo do

obturador.

f) Canalizações em boas condições, com juntas estanques, sem obstrução

ou ferrugem e com diâmetro mínimo de 1 ‘’.

g) Transdutores de pressão, quando for especificado que a determinação da

pressão deva ser feita diretamente no trecho ensaiado.

1.1.2 – Procedimentos:

O ensaio de perda d’água permite obter informações quantitativas sobre a

circulação da água em rochas fissuradas, com o objetivo de julgar as possibilidades

de consolidação por injeções. O ensaio consiste em injetar, em um trecho de

comprimento L, isolado num furo de sondagem por obturadores, água sob pressão

constante conforme o esquema apresentado na Figura 1. A pressão de injeção (Pm)

38

é controlada por um manômetro e a vazão através de um hidrômetro, obtendo-se o

volume injetado num certo intervalo de tempo.

Figura 1

O procedimento do ensaio deve ser realizado de maneira controlada e

cuidadosa, recomenda-se ser realizado da seguinte maneira:

Inicialmente deve ser efetuada cuidadosamente, lavagem do furo, até que a

água da circulação se apresente limpa e isenta de detritos. Terminada a lavagem,

deve ser instalado o obturador. com a extremidade inferior da porção vedante no

limite superior do trecho a ser ensaiado.

A técnica de ensaio com obturadores duplos não deve ser empregada como

alternativa do ensaio com obturador simples. O seu emprego deve ser restrito as

situações em que forem necessários ensaios complementares em trechos acima da

posição do fundo do furo.

39

Ao ser aplicada a pressão mínima do primeiro estágio deve ser avaliada a

eficiência de vedação do obturador, através da medida do nível d'água no furo, que

geralmente sobe quando o obturador não está vedando.

Se exeqüível, para facilitar esta observação, recomenda-se o enchimento do

furo com água até a boca do revestimento, após a instalação do obturador. Caso

não for possível a vedação devido ao fraturamento da rocha ao redor do trecho de

aplicação do obturador, o mesmo deve ser deslocado para cima, até nova posição

onde a vedação for eficiente. Não deve ser aplicada pressão no furo, antes do início

do ensaio.

Assegurada a vedação do trecho, deve ser iniciada a aplicação dos estágios

de pressão. A pressão mínima do 1º e 5º estágios deve ser obtida pela manutenção

da coluna d'água na tubulação do obturador, nos moldes dos ensaios e infiltrações a

nível e, as demais pressões devem ser pela bomba d'água. Em cada estágio, após a

estabilização dos valores de pressão e vazão, devem ser feitas 10 medidas de seus

valores em intervalos de 1 minuto.

Entende-se que os valores de absorção d'água e pressão estão estabilizados

quando não for observada uma variação progressiva nos valores medido ou quando

a diferença entre as leituras isoladas e o seu valor médio for superior a 20 %.

Nos casos de pressão e vazão pequenas, próximas aos limites inferiores de

sensibilidade dos equipamentos de medida, as diferenças de leitura admissíveis,

devem ser estabelecidas, segundo um critério mais flexível.

Na fase decrescente do ciclo de pressões, se ocorrer retorno da água

injetada, a tubulação deve ser aberta e anotados os seguintes valores:

a) volume total de água retornada até o total alívio de pressão de água no

trecho ensaiado;

b) pressão que estava aplicada no trecho.

Para a medida do volume de água retornada, deve ser utilizado o próprio

hidrômetro, com conexão invertida para garantir seu perfeito funcionamento, ou

tambor de volume conhecido. Após as medidas do volume retornado, o ensaio deve

ser retomado a partir do estágio subsequente àquele que deu origem ao retorno da

água. Quando, com a vazão máxima da bomba não foi atingido o valor da pressão

40

de qualquer dos estágios do ensaio, devem ser feitas leituras dos valores de

pressão e vazão atingidos, durante 10 minutos, a cada minuto.

Além do registro deste caso de absorção total da vazão da bomba, devem ser

executados e registrados os demais estágios com pressão inferior ao daquele cuja

pressão não foi atingida.

1.1.3 – Resultados:

Os resultados dos ensaios de perda d’água, assim como os ensaios de

permeabilidade, deverão ser apresentados em valores numéricos: da pressão em

kgf/cm² e da perda d’água em l/min.m/(kgf/cm²), assinalados em colunas

justapostas, limitados acima e abaixo por linhas horizontais na posição dos limites

do intervalo ensaiado.

Os resultados de cada estágio devem ser separados entre si por linhas

horizontais tracejadas ou mais finas que as que limitam o trecho ensaiado, na

sequência normal de sua realização.

41

Referências Bibliográficas

CAPUTO, Homero Pinto – Mecânica dos Solos e suas aplicações

ELOI, John. Obras de Terra, Aula 03, Exploração do Subsolo [Internet]. Universidade Federal de Goiás. Disponível em <http://www.engcivilcac.com/docente/mostrar.php?action=download&file=L0pvaG4gRWxvaS9PYnJhcyBkZSBUZXJyYS9PVF9VRkdfQXVsYXNfMDMucGRm>Acesso em 30 de Janeiro de 2014.

DAVILLA, Celio. Unidade 06 – Permeabilidade do Solos. [Internet]. Disponível em ftp://ftp.cefetes.br/cursos/transportes/CelioDavilla/Solos/Literatura%20complementar/Notas%20de%20aula/unidade_6.pdf> Acesso em 31 de Janeiro de 2014.

TONIN, Fábio. Notas de Aula, Permeabilidade dos solos. [Internet]. Disponível em <http://engenhariacivilfsp.files.wordpress.com/2013/04/aula-7-e-8-permeabilidade-dos-solos.pdf> Acesso em 31 de Janeiro de 2014.

GRECO, J.A.S. Notas de Aula, Índice de Suporte dos Solos – Ensaio CBR . [Internet]. Disponível em <http://etg.ufmg.br/~jisela/pagina/notas%20CBR.pdf> Acesso em 28 de Janeiro de 2014.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-7180, Solo - Determinação do limite de plasticidade. Rio de Janeiro.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR-6459, Determinação do limite de liquidez dos solos. Rio de Janeiro.

SANTA CATARINA (Estado). Departamento Estadual de infra-estrutura. IN-09/94: Instruções normativas para execuções de sondagens. Florianópolis: [s.n], 2011.

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