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. UNIDADES GEOLÓGICAS
1. UNIDADES GEOLÓGICAS
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. A INVESTIGAÇÃO 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.
2. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
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. A INVESTIGAÇÃO GEOLÓGICA
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 MÉTODOS DIRETOS
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 MÉTODOS DIRETOS
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
3.2 MÉTODOS DIRETOS
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 MÉTODOS DIRETOS
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 MÉTODOS DIRETOS
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 MÉTODOS DIRETOS
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 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
3.2 MÉTODOS DIRETOS
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 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 DA
GEOLOGIA DE ENGENHARIA. DEVIDO AO SEU CUSTO
ELEVADO, DEVEM SER OBTIDAS TODAS AS
INFORMAÇÕES POSSÍVEIS.
3.2 MÉTODOS DIRETOS
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
3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.7 OUTROS MÉTODOS
– 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
3.2 MÉTODOS DIRETOS
3.2.7 OUTROS MÉTODOS
– 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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