MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

5/10/2018 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA - slidepdf.com

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MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICAGEOLÓGICA



UnicampMÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

1. CONCEITO DE UNIDADE GEOLÓGICA

2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

3. MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO



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1.1 CONCEITO

• Unidade geológica: é um corpo geológico espacialmentedelimitado, com características específicas e comportamentosimilar face à determinada solicitação.

• Corpo geológico: Camada, zona ou trecho capaz de ser delimitado em superfície e/ou em subsuperfície, comcaracterísticas e propriedades singulares.

• Comportamento similar: Comportamento semelhante face àmesma solicitação.

• Solicitação: Ação sobre o ambiente geológico imposta,

induzida ou resultante da interação com a ocupaçãoantró ica.

1. UNIDADES GEOLÓGICAS



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1.2 RELAÇÃO COM O PROCESSO GEÓLOGICO

Toda unidade geológica está associada a um processogeológico específico, de tal sorte que o conhecimento dosprocessos que atuaram num local determinado é essencialpara o conhecimento das unidades presentes.

Exemplo: Aluvião é um material resultante de processos detransporte e deposição flúvio-lacustres, constituindo umcorpo geológico capaz de ser separado e caracterizado pelas

suas propriedades decorrentes do processo de origem.

1. UNIDADES GEOLÓGICAS



Unicamp1. UNIDADES GEOLÓGICAS

1.3 ABRANGÊNCIA

Uma unidade geológica pode ser constituída por um conjuntode camadas ou por camadas individualizadas, emconformidade com a solicitação.

Exemplo: No caso de uma rodovia, uma camada de argilaorgânica de um corpo aluvionar será considerada comouma 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.



Unicamp2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA

2.1 OBJETIVO

O objetivo da investigação geológica é delimitar espacialmenteas unidades geológicas e determinar suas características epropriedades geomecânicas através de um plano deinvestigações.

Plano de investigações: conjunto de métodos de investigaçãoaplicado num local para o conhecimento das unidadesgeológicas.




2.2 MÉTODOLOGIA DE TRABALHO

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 atravésde critérios geométrico e geológico

– Elaborar especificações executivas, procedimentos de fiscalização, critériosde 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 dadosconforme requerido

– Acompanhar a escolha da solução e o desenvolvimento do projeto




2.3 PRINCIPAIS LIMITAÇÕES

Resolução: capacidade do método de fornecer a informaçãodesejada; a resolução de cada método pode variar conformea solicitação ou ambiente

Prazo: o prazo disponível para as investigações pode limitar ou

até impedir a aplicação de determinados métodos emfunção 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 especiaisCusto x benefício: há um relação ótima entre o volume deinvestigação, que se reflete no custo das investigações e asinformações obtidas, ou seja, o benefício alcançado



Unicamp3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO

3.1 MÉTODOS INDIRETOS

São métodos que não permitem o acesso ao materialinvestigado, seja “in situ” ou em amostras, utilizando-se demeios indiretos para a delimitação e caraterização daunidade 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.



Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS

São métodos que permitem o acesso ao materialinvestigado, 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, superfíciesde fundação)



Unicamp3 MÉTODOS DE INVESTIGAÇÃO

3.1.2 MÉTODOS GEOFÍSICOS

3.1.2.1 Métodos sísmicosSão os mais empregados por refletirem as propriedades mecânicas das

rochas e facilitam a interpretação e correlação com dados de sondagensdiretas

–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 depenetração (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, comseções de 1,0m2 de lado, atravessando as camadas de solo

• Profundidade limitada pela presença de água, material instável erocha; 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

• ápido 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 eanimais (necessário cerca e cobertura)




3.2.3 SONDAGENS À TRADO (ST)

• Escavados manualmente com o auxílio de uma brocachamada trado, acoplada a hastes de aço de ¾ depolegadas e a um tê para imprimir o movimentogiratório

• Somente atravessa a camada de solo, sendointerrompidos pela ocorrência de quaisquer materiaismais duros (rocha alterada mole, linha de seixos, etc) epela presença de água subterrânea

• Permite a obtenção de grande volume de amostrasdeformadas

• Método rápido e portátil; profundidade máxima em

condições ideais: 25 a 30m




AMOSTRA INDEFORMADA: amostra de solo retirada semou com pequena modificação de suas características “insitu” com o uso de equipamentos e técnicasapropriadas.

AMOSTRA DEFORMADA: amostra de solo retirada com adestruição ou modificação apreciável de suascaracterísticas “in situ”; também chamada de amostra

amolgada quando ocorre a fragmentação do materialamostrado.




3.2.4 SONDAGENS A PERCUSSÃO (SP)

– Escavados manualmente com o trado, acoplado a hastes de aço de¾ de polegadas e a um T para o movimento giratório

– Executadas com tripé, motor, hastes, ferramentas, etc de diâmetrode 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 de10cm de material duro

– Perfura abaixo do nível d’água (NA) subterrâneo com revestimentoe 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) cont....

– Permite executar ensaio de infiltração e instalar monitores de níveld’água e piezômetros

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

– Amostras do barrilete permitem visualizar as estruturas dos solosfacilitando a identificação dos tipos de solo

– Geralmente executadas com equipamento portátil com perfuraçãomecânica através de trado ôco, amostragem pouco deformada eensaio 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 paraatravessar qualquer tipo de material e atingir profundidades decentenas de metros

Sistema de perfuração

– solo: em geral, é executada como uma sondagem à percussão, comensaios SPT a cada metro

– rocha: executada pelo processo rotativo com brocas (coroas) ebarriletes amostradores especiais, como perfuratriz e conjunto dehastes 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 de60 a 100mm, aproximadamente (padrões DCDMA → BW, NW e HW)

• Permite a retirada de testemunhos da rocha atravessada, recuperadosatravés do barrilete.



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3.2.5 SONDAGENS ROTATIVAS (SR). Cont...

Recuperação: relação entre o comprimento perfurado e o comprimento detestemunhos 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 domaciço



Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS 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

– descrição geológica dos materiais atravessados – grau de alteração e de fraturamento



Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS 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 DAGEOLOGIA DE ENGENHARIA. DEVIDO AO SEU CUSTOELEVADO, DEVEM SER OBTIDAS TODAS ASINFORMAÇÕES POSSÍVEIS.



Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS 3.2.7 OUTROS MÉTODOS

– Sondagem a rotopercussão

– perfuradas com ar comprimido e brocas que pulverizam o materialatravessado

– o material pode ser precariamente reconhecido através do pó deperfuração ou da velocidade de avanço

– utilizada para a execução de perfurações para acesso, instalaçãode instrumentos, determinação do topo de rocha e outros casos emque são necessários muitos furos

– método mecanizado muito rápido

– Trado oco (hollow stem auger) – utiliza um trado helicoidal acoplado numa haste oca que funcionasimultaneamente como revestimento

– pelo interior da haste oca podem ser feitos ensaios SPT ou obtidasamostras pouco deformadas



Unicamp3.2 MÉTODOS DIRETOS 3.2.7 OUTROS MÉTODOS

– Cone de penetração contínua (deep sounding)

– utilizado para medir continuamente a resistência àpenetração e obtenção de outros parâmetros com uso deponteira especial

– aplicado em solos pouco resistentes

– Ensaio de palheta (vane test)

–utilizado para medir a resistência ao cizalhamento através darotação de palhetas cravadas no fundo do furo

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



Unicamp3.3 Ensaios em furos de sondagem3.3.1 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) paraa 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 dorevestimento

– Resultados expressos em K= cm/s



Unicamp3.3 Ensaios em furos de sondagem3.3.3 ENSAIO DE PERDA D’ ÁGUA SOB PRESSÃO

– Medição da permeabilidade em rocha

– Consiste no isolamento de um trecho do furo através de obturadores ena adição de água ao trecho com pressão

– Resultados expressos pela vazão (em litros por minuto) por metro defuro ensaiado a determinada pressão (l/min.m.kgf/cm2) ou perda dágua específica

3.2.4 OUTROS ENSAIOS

– Slug test

– Videoscopia

– Injeção de cimento



Unicamp3.4 Instrumentos em sondagens3.4.1 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 desondagem

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

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

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 trechodeterminado 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 aqüífero do trecho dofuro

3.4.3 OUTROS – Extensômetro linear : mede deslocamentos (movimentações) entre pontos de um furo

de sondagem

– Inclinômetro : mede a inclinação de trechos de um furo de sondagem

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