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IMPACTO DAS INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICASDE CAMPO EM PROJETOS DE FUNDAÇÕES
E MEIO AMBIENTE
Heraldo GiachetiUniversidade Estadual Paulista, Unesp
II Simpósio Brasileiro de Investigações de CampoBIC II
24 Novembro 2004 – São PauloCT C
Investigação do subsolo
Principais de ensaios de campo
Ensaios de piezocone (sísmico)
Geofísica (métodos elétricos)
Ensaios de piezocone (resistividade)
Exemplos de aplicação
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Impacto das Investigações em Geotecnia Ambiental:
Abordagem
CT C
Ensaios de campo naInvestigação do Subsolo
PerfilEstratigráfico
Parâmetros Geomecânicospara Projeto
ParâmetrosHidrogeológicos
Geoquímica((GeoambientalGeoambiental))
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Ensaios geotécnicos de campo
CPTU
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Ensaio
de
Piezocone
Rf = fs / qc x 100 %
//=//=//=//
? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?
(CPTu)
2 cm/sec
Hastes
piezocone
qc
fs
u
Projeto de FundaçõesAbordagem direta
Método Aoki & Veloso (1975)
Resistência de ponta
Resistência lateral
2 cm /sec
fs
qc
ppp ArR .=
lrURn
LL ∆= ∑ ..1
FF11 e Fe F2 2 => Coeficientes de transformação => Coeficientes de transformação f (tipo de estaca e efeito escala)f (tipo de estaca e efeito escala)
1Fqr c
p =22
.Fq
Ffr cs
Lα
==ee
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
onde:
Perfil típico - ensaio CPTu
0
4
8
12
16
20
24
28
0 20 40 60qt (MPa)
Prof
. (m
)
0
4
8
12
16
20
24
28
0 500 1000
fs (kPa) u 2 (kPa)
0
4
8
12
16
20
24
28
-200 0 200 400 600 800
qt
u2
fs
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
0 1 2 3 4 5 6 7 81
10
100
1,000
GRAVELYSAND TOSAND
SAND TO CLAYEY SAND(OVERCONSOLIDATED
OR CEMENTED) VERY STIFF FINEGRAINED(OVERCONSOLIDATEDOR CEMENTED)
ORGANIC MATERIAL
SENSITIVE FINEGRAINED
SANDSAND
TOSILTY
SANDSILTY SANDTO SANDY
SILTSANDY SILTTO CLAYEY
SILT CLAYEY SILTTO SILTYCLAY SILTY
CLAYTO
CLAY
CLAY
ZONE 1
ZONE 2
ZONE 3
ZONE 4
ZONE 5
ZONE 6
ZONE 7
ZONE 8
ZONE 9
ZONE 10 ZONE 11ZONE 12
Razão de Atrito (fs/qc %)
Res
istê
ncia
de P
onta
(qt,
bars
)
Ábaco de classificação de tipo de solo
Robertson & Campanella (1986)
9 ensaios CPTu – Campo exp. EESC-USP
Giacheti et al. (2003)
qc (MPa)
0 2 4 6 8 10
Rf (%)
0 2 4 6 8 10D
epth
(m)
0
3
6
9
12
15
18
21
fs (MPa)
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4
Profile (SPT)
Brown clayeyfine sand(CenozoicSediment)
Pebbles
Red clayeyfine sand
(Residual soilSandstone)
SC LA'
Grain Size Distribution (%)
0 25 50 75 100
Med
ium
san
d
Cla
y
Fine
san
d
Silt
Landfill
SC NA'
InterpretatedProfile (CPT)
Landfill
Sandy silty(SBT=6)
Silty clay(SBT=4)
Clayey silt (5)
Clay(SBT=3)
Clayey silt(SBT=5)
MCT Classification SystemUnified Classification SystemGround water table = 9 to 11 m (variable)
GWT
SC LA’
SC NA’
Clay(SBT= 3)
Red clayeyfine sand
(Residual soilSandstone)
Silty clay(SBT= 4)
Brown clayeyfine sand(CenozoicSediment)
SC LA’
SC NA’
GWT
Clayey silt(SBT= 5)
Sandy silt(SBT= 6)
Amostrador de solos
Penetração Amostragem
Trava debola
Ponta retráctil
Penetraçãocom hastes
do CPT
Liner
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
60o
fs
qt
Vs
u1
u2
Ensaio de Piezocone Sísmico
Tempo de chegada da onda S (ts) (Ensaio Downhole)
Obtenção de 3+13+1medidas independentes com
a profundidade:
Resistência de Ponta, qt
Poro-pressão de cravação, u
Atrito lateral, fs
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
SCPTU – VS pela técnica Down-hole
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Sistema de ancoragem
Fonte geração ondas SVs Downhole
Cravação do piezocone
Registro típico de um ensaio SCPTU8m de profundidade
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20
Vol
ts
0 ,000
0,125
0,250
0,375
0,5009m de profundidade
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20
Volts
0 ,1250
0,1875
0,2500
0,3125
0,375010m de profundidade
0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20
Vol
ts
0,000
0,125
0,250
0,375
0,500
Tempo (ms)
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
∆t
∆t
tm
tSVs ∆=
∆∆
=1
Sand
Clay
Crust
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Penetração a 2 cm/s
Resultado típico de um ensaioSCPTu
Registros em tempo real na tela do computador
Campanha de ensaios sísmicosCampo experimentais USP, Unesp e Unicamp
Giacheti (2001)
Campo exp.Unesp-Bauru
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
0 100 200 300 400 500 600
Velocidade (m/s)
prof
undi
dade
(m)
Vs - DownholeVs - crossholeVp - cross hole
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
0 10 20 30 40 50 60
Tempo de chegada (ms)
prof
undi
dade
(m)
ensaio 3
Comparação SCPT x Cross-hole
Giacheti (2004)
Ondas S na investigação de solos tropicais
Barros,Giacheti & Martins (1991)
Areias, Argilas e Saproliticos
Lateríticos não saturados
Schnaid et al. (2004)
Go na investigação de solos tropicais
Investigação de áreascontaminadas
EnsaiosNão intrusivos
Métodos geofísicos(geoelétricos)
Tecnologia do piezocone(Resistividade e amostragem)
EnsaiosIntrusivos
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Contaminação causada pordisposição de resíduos
Lixo
Sondagens Geolétricas
Sondagem elétrica vertical
Geofísica
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Técnicas Não-intruvivas p/ Investigação geoambiental
Sondagens Geolétricas
Geofísica
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Técnicas Não-intruvivas p/ Investigação geoambiental
Caminhamento elétrico
SPT
Técnicas Intruvivas p/ Investigação geoambiental
CPTU
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
CPTU investigação geoambiental
CPTU
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
• Reduz resíduos e exposiçãodo operador
• Possibilita incorporardiversos sensores
• Incorporar amostradores de H20, gás e Solo
• Técnicos especializados (eqto e ensaio) => $$$
• Penetração dificil em solos tropicais
Piezocone e acessórios
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
E permite adicionar facilmente sensores como:
inclinômetros,temperatura,sísmico ou acústico,resistividade (ou condutividade)identificador de vapores,sensor de ions específicos,raios gamma,etc.
Piezocone de Resistividade – RCPTU
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
2 cm/sec
350mm
650mm
Hasteamento
Piezocone10.0 cm2
qc
fsfs
U3
U2
Isolante
Eletrodos
Cravação
Módulo de
Resistividade10.5 cm2
15mm
150mm
U1
AreiaLimpa e
Uniforme
0 >20050 100 150Resistividade Ω-m
Valores típicosde resistividade200 100 65
Condutividade µS/cm50>10,000
Zona não-saturada, ALTA Resistividade
Valores típicos paraaquíferos de água potável
Resistividade MAIS BAIXAmaior carga iônica (APL)
(ou alta densidade ou porcentagemde argila ou alta temperatura )
Nível D’água
Rápido aumento na ResistividadeContaminate isolante(LNAPL or DNAPL)
Retorno a zona “não-contaminada” água potável
Aquífero com água potável
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
N.A
Interpretação e Aplicações do RCPTU
• Ferramenta para definir regiões do maciçocom maior concentração de ions na água.
• Definição da posição do nível d´água
sr
mfb Sna −− ⋅⋅⋅= ρρ Archie, 1942
ρb= Resistividade do meio , ρf = Resistividade do fluidon = porosidade, Sr =grau de saturação
Constates a, m & s textura, % de argila e mineralogia
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
qc (bar)
0 100 200 300
Rf = (fs / qc) 100%
0 1 2 3 4 5
Pro
fund
idad
e(m
)
0
5
10
15
20
25
U2 (m de H2O) -10 10 30 50
Resistividade (ohm-m)
0 20 40 60
CPTUPerfil
Interpretado
SILTE ARGILOSO
AREIA
SILTE AREN.
ARGILASILTOSA
Resecado
AREIADO RIOFRASER
Resultado de ensaio RCPTU
Daniel , Howie, Campanella & Giacheti (2003)
0
20
Areia siltosa
DIQUE
Pro
fund
idad
e(m
)
CLAYEY SILT
5
15
10
30
25
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Distancia horizontal (m)
Silte argiloso
Areia Intrusão de águaSalina
Intrusão de agua salina
Argila
Campanella et al (1998)
Piezocone de Resistividade – RCPTU
Bolinelli (2004)
C al i bração - RES IS TIVIDADE (oh m .m )
y = 0,9913x - 0,7918
R2 = 0,9994
0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150 200 250 300
Le i tu ra de re s i s ti vidade pe lo C on du ti vím e tro
Lei
tura
de
resi
siti
vida
de p
elo
RC
PTU
Rcond x Rrcpt u
Linear (Rcond x Rrcpt u)
(256,41;256,41)
(2.10;2.01)
De Mio & Giacheti (2005)
Contaminação com água salgada Paranaguá - PR
L-3
L-1
L-2
P2
P1
P8P7
L-4
L-5
P3
P4
P6P5
RCPTU-1
RCPTU-2
RCPTU-3
RCPTU-4
49°
25°
Paranaguá
PARANÁCuritiba
S 25° 25' 50"
W 49° 16' 15"
0"
P1
RCPTU
L-5
P4
De Mio & Giacheti (2005)
Contaminação com água salgada Paranaguá - PR
Contaminação com água salgada Paranaguá - PR
De Mio & Giacheti (2005)
Poro-Pressão U2 (kPa)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0 1000 2000
Razão de Atrito Rf (%)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0 2 4 6 8
Res.de Ponta Corr. - qt (MPa)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0 6 12 18 24
Resistividade R (Ohm.m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0 100 200 300 400
Condutividade (µS/cm)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
0 400 800 1200
AREIA
SILTE ARENOSO ASILTE ARGILOSO
AREIA
AREIA A AREIA SILTOSA
AREIA SILTOSA A SILTE ARENOSO
Perfil interpretadoRobertson & Campanella
NA
Pene
traç
ão d
rena
da
Areia
Argila
Areia
0
1
10
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1
10
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1
10
100
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Contaminação com água salgada Paranaguá - PR
Bolinelli (2004)
Cava de lixo
ChorumeLixão
Destivado
Ribeirão Preto
RibeirãoPreto
Areia fina argilosaSolo residual de arenito
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
0
10
20
50
100
150
200
500
1000
2000
Resistividade(ohm.m)
Lixão desativado de Ribeirão PretoMapeamento do formato e
extensão da pluma de contaminação
0 50 100 150 200 250 300 350 400
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
P1
P2
P6 P5
P3P4
Mapa de resitividade aparente – 20 m
LEGENDA
N
0 50 100 150 200Escala (m)
Ensaios CPTU c/ amostragemC
Poços de monitoramento
Cavas de lixo
C
CC
Elis (2004)
Sondagens geoelétricas
Delimitar as cavas de lixo, posição do nível d’água e identificar as áreas contaminadas
50 100 150 200 250 300
-30-20-10
0
Linha C4 – Caminhamento elétrico
0 5 10 15 20 50 100 150 200 500 1000 2000
Sessão de resitividade aparente
Valores de resistividade aparente (ohm.m)
m
Pro
f. te
óric
a(m
)
Lixo 6,7 ohm.m Lixo– 8,0 ohm.mE W
630 -
610 -
590 -
Solo sup. - 324 ohm.m Solo sup - 324 ohm.m
2330 ohm.m 2330 ohm.mÁgua contaminada - 11 ohm.m
0 50 100 150 200 250 300Distancia (m))
Modelo 2D
N.A.
Cot
a(m
)
Zona saturada – 152 ohm
Solo residual arenosoZona com lixiviação – 80 ohm.m
Lixão desativado de Ribeirão Preto
Elis (2004)
Aterro
Sanitário
Bauru
Bauru
Areia fina argilosaSolo residual de arenito
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
SE V 1
SE V 2
SE V 3
SE V 4SE V 5
SE V 6
SE V 7
691700 691800 691900 692000 692100 692200 6923007537300
7537350
7537400
7537450
7537500
7537550
7537600
7537650
7537700
7537750
7537800
0
10
15
20
30
50
75
100
150
200
300
Scale (metres)
0 50 100 150 200
C1
C2C3b
C3a
C4
Appa
rent
Res
istivi
ty (o
hm.m
)
SEV1 Schlum berger VES Landfill border
LEG EN D
C1 Electrical Profiling RCP T - 7CPTU/RCPU Tests
RCPT-14
RCPT-15
RCPT-8RCPT-7
RCPT-10
RCPT-4,5,6,11CPT-3
RCPT-1,2,3,9CPT-4
CPT-1
Mapeamento do formato e extensão da pluma de contaminação
Ensaios RCPTUAmostragem
Poços demonitoramento
Aterro Sanitário de Bauru
Elis (2004)
Ensaios RCPTUSistema de reação mutifunção e piezocone sem fios
Sistema p/ perfuração
Penetração dinamica e quasi-estatica
Aterro Sanitário de Bauru
Rf (%)0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
qc (MPa)0 5 10 15 20 25
U (kPa)0 1000 2000 3000
InterpretadedProfile (CPT)
Areia (SBT=9)
Solo Fino Muito Rijo (SBT=11)
Areia Siltosa(SBT=7 to 8)
ArgilaSBT=3 or 11(CPTU4)
Areia Siltosa (SBT=8)
Areia (SBT=9)
R (ohm-m)0 250 500 750
CPTU 04 - Dec/2001RCPTU 01, 02, 03 - Feb/2002RCPTU 09 - Apr/2002
Grain SizeDistribution (%)
0 25 50 75 1000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
N.A.
Areia Siltosa(SBT=7 to 8)
Sand
Silt
Clay
ArgilaSBT=3 or 11(CPTU4)
PIEZOCONESOIL
SAMPLES
Clay(SBT= 3)
Sand(SBT= 9)
Silty sand(SBT= 7 to 8)
Silty sand(SBT= 7 to 8)
Clay(SBT= 3)
Silty sand(SBT= 8)Sand
(SBT= 9)
Dep
t h( m
)
GWL
Mondelli (2004)
Amostrador de água
Lençolsuspenso
aquiferoVálvulade bola
H2O
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Rf (%)0 1 2 3 4 5 6 7 8
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
qc (MPa)0 5 10 15 20 25
InterpretadedProfile (CPT)
Areia (SBT=9)
Areia siltosa(SBT=7)
Areia siltosa(SBT=7)
Argila (SBT=3)
Areia siltosa(SBT=8)
Argila (SBT=3 - RCPTU15)Areia (SBT=9 - RCPTU14)
R (ohm-m)0 100 200 300 400 500
RCPTU 14 - Apr/2002RCPTU 15 - Jul/2002
N.A.
Areia siltosa (SBT=7)
Grain SizeDistribution (%)0 20 40 60 80 100
Sand
Silt
Clay
Solo Fino Muito Rijo (SBT=11)Silte Arenoso (SBT=6)
R (ohm-m)0 100 200 300
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
PIEZOCONE SOILSAMPLES
WATERSAMPLES
Clay(SBT= 3)
Sandy silt(SBT= 6)
Sand(SBT= 9)
Silty sand(SBT= 7)
Silty sand (SBT= 7)
GWL
Silty sand(SBT= 8)
Silty sand(SBT= 7)
Clay(SBT= 3)
Dep
t h( m
)Aterro Sanitário de Bauru
Mondelli (2004)
Considerações finais
Investigação geoambientalEnsaios geofisicos, especialmente os métodos elétricos, são fundamentais
para avaliação da contaminação de áreas contaminadas, Estes ensaios devem ser realizados para identificar os pontos para
realização de ensaios intrusivos e onde instalar poços de monitoramento, O emprego do piezocone e amostradores especiais reduz o contato entre
os operários e os contaminantes e não produz residuos,Em solos tropicais poucos ensaios de piezocone foram realizados e a
interpretação não é tão simples, sendo importante a realização de pesquisas
Investigação do subsoloO ensaio de piezocone possibilita incorporar diversos sensores numa única
ferramenta de investigação,Nos ensaios de piezocone sismico é possível determinar também Go, o que é
uma informação interessante para diferenciar solos lateriticos e saproliticos.
Heraldo L. Giacheti / Unesp – BIC II / São Paulo
Obrigado !
HeraldoHeraldo L. GiachetiL. Giachetigiacheti@feb.unesp.br
CT C
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