ESTUDO DA PERMEABILIDADE DE SOLOS ARGILOSOS

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1 UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE - UNESC CURSO DE ENGENHARIA CIVIL MORGANE BROGNI PAZZETTO ESTUDO DA PERMEABILIDADE DE SOLOS ARGILOSOS DISPONÍVEIS PARA RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS PELA MINERAÇÃO DE CARVÃO NO SUL DE SANTA CATARINA CRICIÚMA, JUNHO DE 2009

2 2 MORGANE BROGNI PAZZETTO ESTUDO DA PERMEABILIDADE DE SOLOS ARGILOSOS DISPONÍVEIS PARA RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS PELA MINERAÇÃO DE CARVÃO NO SUL DE SANTA CATARINA Trabalho de conclusão do Curso, apresentado para obtenção do grau de Engenheiro Civil, no curso de Engenharia Civil, da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC. Orientador: Prof. Dr. Álvaro José Back CRICIÚMA, JUNHO DE 2009

3 3 MORGANE BROGNI PAZZETTO ESTUDO DA PERMEABILIDADE DE SOLOS ARGILOSOS DISPONÍVEIS PARA RECUPERAÇÃO DE ÁREAS DEGRADADAS PELA MINERAÇÃO DE CARVÃO NO SUL DE SANTA CATARINA Trabalho de Conclusão de Curso aprovado pela Banca Examinadora, como requisito parcial para obtenção do Grau de Engenheiro Civil, no Curso de Engenharia Civil, da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC. Criciúma, 19 de junho de 2009 BANCA EXAMINADORA Eng. Álvaro José Back - Doutor - (UNESC) - Orientador Geol. Antônio Sílvio Jornada Krebs Doutor (CPRM) - Banca Geol. Clovis Norberto Savi - Mestre (UNESC) - Banca

4 4 A Deus e a todos que contribuíram e acompanharam minha trajetória para chegar até aqui.

5 5 AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus, por ele estar sempre ao meu lado, por me dar força, coragem e esperança; Aos meus pais Dilnei e Volneide pelo ensinamento de viver com dignidade, pelo incentivo e pela oportunidade de aprendizado; Ao meu namorado Maxwel Regis pelo amor, incentivo e compreensão; Ao orientador Álvaro José Back pelo conhecimento; Á minha irmã Mariane, por toda sua paciência, conhecimento e colaboração para o desenvolvimento deste trabalho; Ao meu irmão Michel; Aos laboratoristas Maisson e Ricardo, pelo auxílio nos ensaios realizados; Aos colegas os quais se tornaram amigos especiais durante esses anos de curso; A todos que colaboraram de alguma forma para que eu pudesse chegar até aqui.

6 6 É melhor tentar e falhar, que preocupar-se e ver a vida passar; é melhor tentar, ainda que em vão, que sentar-se fazendo nada até o final. Eu prefiro na chuva caminhar, que em dias tristes em casa me esconder. Prefiro ser feliz, embora louco, que em conformidade viver..." Martin Luther King

7 7 RESUMO O presente trabalho de conclusão de curso aborda aspectos de caracterização física, mecânica e de permeabilidade das argilas da jazida Morozini localizada em Treviso SC, Brasil. Foram analisadas amostras extraídas a 30 cm e 1,30 cm de profundidade. Com a finalidade de se avaliar a permeabilidade natural da argila amostras indeformadas foram coletadas com auxilio do trado tipo Uhland. Outras amostras também foram moldadas em laboratório, na umidade ótima, com o objetivo de comparar e quantificar o aumento ou a diminuição da permeabilidade com a compactação do material. Os resultados obtidos indicaram que as amostras compactadas tiveram uma redução entre 4 á 7 vezes, em relação ao coeficiente de permeabilidade se comparadas com a amostra em seu estado natural. Palavras-chave: Coeficiente de permeabilidade. Umidade ótima. Compactação.

8 8 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1- Esquema de um permeâmetro de carga constante...21 Figura 2- Ensaio de permeabilidade com carga variável...22 Figura 3- Coeficiente de permeabilidade de areia em função do índice de vazios...23 Figura 4 Variação direcional da permeabilidade...26 Figura 5 - Variação da relação anisotrópica em função do índice de vazios para vários solos...27 Figura 6 Exemplo de curva de distribuição granulométrica do solo...27 Figura 7 Peneiras utilizadas para ensaio de peneiramento...29 Figura 8 - Esquema representativo de sedimentação...30 Figura 9 Limites de Atterberg...31 Figura 10 Aparelho Casagrande...32 Figura 11 Amostra do solo antes e depois do ensaio...33 Figura 12 - Ensaio limite de plasticidade...33 Figura 13 Curva de compactação de diversos solos brasileiros...36 Figura 14 Curvas de compactação típica de quatro tipos de solos...39 Figura 15 Método dos cilindros concêntricos...44 Figura 16 Jazida no Morozini...49 Figura 17 - Solo do sistema de Leques Aluviais Verdinho...50 Figura 18 Coluna estratigráfica da bacia do Rio Araranguá...51 Figura 19- Localização da área de estudo...52 Figura 20 Locais de coletas das amostras...53 Figura 21 Trado tipo Uhland...53 Figura 22 - Amostras indeformadas...54 Figura 23 - Material para a secagem...55 Figura 24 Destorroamento do solo...55 Figura 25 Material destorroado...56 Figura 26 Ensaio de liquidez...57 Figura 27 Cápsulas para pesagem...58 Figura 28 Pesagem das cápsulas...58 Figura 29 Realização do ensaio de limite de plasticidade...59

9 9 Figura 30 Preparação do material para o ensaio de compactação...61 Figura 31 Método da frigideira...61 Figura 32 - Adição de água necessária para obtenção da umidade do solo...62 Figura 33 Ensaio de compactação...63 Figura 34 Pesagem do cilindro e solo...63 Figura 35 Permeâmetro para carga variável...64 Figura 36 Amostra parafinada...65 Figura 37 - Amostra revestida com argila...65 Figura 38 Permeâmetro pronto para ser fechado...66 Figura 39 Permeâmetro pronto para saturação...66 Figura 40 Adição de água para saturação do material...67 Figura 41 Adaptação do método de saturação...68 Figura 42 Permeâmetro conectado à bureta graduada...68

10 10 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Relação entre a viscosidade da água na temperatura de ensaio e a viscosidade da água a 20 C (R T )...25 Tabela 2 Valores de coeficiente de permeabilidade...25 Tabela 3 Índice de Atterberg de alguns tipos de solos brasileiros...31 Tabela 4 Especificações para a energia de Proctor...37 Tabela 5 Terminologia do sistema unificado...42 Tabela 6 Características físicas da amostra Tabela 7 Característica mecânica da amostra Tabela 8 Coeficiente de permeabilidade da amostra Tabela 9 Características físicas da amostra Tabela 10 Característica mecânica da amostra Tabela 11 Coeficiente de permeabilidade da amostra

11 11 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CPRM Serviço Geológico do Brasil CSN Companhia Siderúrgica Nacional GTA Grupo Técnico de Assessoramento à sentença IP Índice de Plasticidade IPAT Instituto de Pesquisas Ambientais e Tecnológicas LL Limite de Liquidez LP Limite de Plasticidade NBR Norma Brasileira Regulamentadora TRB Transportation Research Board UNESC Universidade do Extremo Sul Catarinense

12 12 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Tema Delimitação do tema Problema de pesquisa Objetivos Objetivo geral Objetivos específicos Justificativa REFERENCIAL TEÓRICO Permeabilidade Lei de Darcy Determinação do coeficiente de permeabilidade (k) Permeâmetro de carga constante Permeâmetro de carga variável Fatores que influenciam a permeabilidade do solo Variação direcional da permeabilidade Ensaios de caracterização física do solo Análise granulométrica Ensaio de peneiramento Ensaio de sedimentação Índices de Consistência (Limites de Atterberg) Limite de Liquidez Limite de Plasticidade Atividade das argilas Compactação de solos Ensaio Proctor Normal Efeito da compactação sobre as propriedades dos solos coesivos Fatores que influenciam na compactação Compactação em campo Propriedades da fração argilosa dos solos...40

13 Classificação unificada dos solos Ensaio de infiltração Método dos cilindros concêntricos METODOLOGIA Considerações iniciais Materiais Área de estudo Métodos Preparação das amostras Ensaios de caracterização física Ensaio de limite de liquidez Ensaio de limite de plasticidade Análise granulométrica Ensaio de peneiramento Ensaio de caracterização mecânica Ensaio de compactação Ensaios de permeabilidade APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Dados relativos à amostra Caracterização física Caracterização mecânica Coeficiente de permeabilidade Dados relativos à amostra Caracterização física Caracterização mecânica Coeficiente de permeabilidade CONCLUSÃO...74 REFERÊNCIAS...75 APÊNDICE...77

14 14 1 INTRODUÇÃO 1.1 Tema Estudo da permeabilidade de solos argilosos disponíveis para recuperação de áreas degradadas pela mineração de carvão no sul de Santa Catarina. 1.2 Delimitação do tema Determinação da permeabilidade de solos argilosos disponíveis para recuperação de áreas degradadas pela mineração de carvão no sul de Santa Catarina utilizando para mensuração permeâmetro de laboratório. 1.3 Problema de pesquisa A região Sul Catarinense possui uma vasta área degradada pela exploração do carvão, seja pela deposição de rejeitos oriundos do beneficiamento ou pela explotação a céu aberto. A atividade de mineração resulta na produção de grandes quantidades de material estéril ou rejeitos sólidos de beneficiamento ricos em sulfetos. Pelas próprias características das camadas de carvão (Barro Branco, Irapuá e Bonito), a extração deste bem mineral no Estado de Santa Catarina torna-se uma atividade potencialmente poluidora. De acordo com o Segundo Relatório de Monitoramento dos Indicadores Ambientais (2008), existem hoje 2.900,69 ha minerados a céu aberto, 3.134,95 ha com depósitos de rejeitos, e 115,95 ha de depósitos de rejeito em cavas de céu aberto, totalizando 6191,59 ha de áreas degradadas. Sem a devida proteção, essas áreas impactadas podem sofrer severa infiltração das águas meteóricas e superficiais, gerando drenagem ácida a partir da reação dessas águas com os sulfetos presentes. Estas águas ácidas provocarão a lixiviação de diversos elementos químicos, tendo como conseqüência direta a poluição hídrica.

15 15 Para minimizar a geração de acidez nas pilhas de resíduos de mineração, as alternativas normalmente utilizadas têm sido as chamadas coberturas secas, que consistem no recobrimento da área do depósito com camadas de solo. O objetivo desta técnica é minimizar o acesso do oxigênio e de água para o interior do material reativo, minimizando assim o processo gerador de gases sulfurosos e drenagem ácida. O bom desempenho desta técnica depende substancialmente dos materiais utilizados, dos aspectos construtivos e das condições climáticas. Desta forma pretende-se responder às seguintes questões: 1) Há na região material argiloso com capacidade de minimizar consideravelmente o contato da água com os materiais reativos? 2) Qual a condutividade/permeabilidade dos materiais disponíveis para a cobertura? 1.4 Objetivos Objetivo Geral Conhecer a permeabilidade dos materiais argilosos disponíveis para a recuperação no campo Morozini OBJETIVOS ESPECÍFICOS Identificar algumas jazidas de materiais argilosos que as empresas carboníferas possuem para utilização da recuperação das áreas degradadas. Coletar amostras dos materiais; Realizar ensaios físicos (limite de liquidez, limite de plasticidade e granulometria) nas amostras coletadas e ensaios mecânicos (compactação); Mensurar a permeabilidade do material coletado; Comparar o valor da permeabilidade encontrada com o exigido pelos órgãos ambientais.

16 Justificativa As empresas do setor carbonífero de Santa Catarina foram condenadas por uma Ação Civil Pública - Processo nº (autos suplementares ) a recuperar todas as áreas degradadas pela atividade de mineração e beneficiamento de carvão. Junto com essa sentença surgiram várias dúvidas de como recuperar essas áreas degradadas, de forma a atingir os objetivos propostos. Não há um consenso entre os técnicos das empresas e principalmente não existe consenso entre os técnicos dos órgãos fiscalizadores. Por este motivo várias áreas antes consideradas recuperadas necessitam de retrabalho, pois este entendimento não é o mesmo para os órgãos fiscalizadores. Entretanto, muitas vezes, o próprio órgão fiscalizador diverge quanto aos padrões para considerar uma área recuperada. Para dirimir dúvidas sobre os padrões de recuperação ambiental, o GTA Grupo de Assessoramento à Sentença, elaborou e o juiz responsável homologou, os Critérios para recuperação de áreas degradadas. Este documento foi um grande passo para padronizar a recuperação das áreas degradadas, porém ainda existem algumas lacunas que não foram preenchidas por falta de estudos mais acurados. A questão da permeabilidade da cobertura de argila é uma dessas lacunas.

17 17 2 REFERENCIAL TEÓRICO Com o intuito de atingir os objetivos listados no capítulo anterior, serão descritas, neste capítulo as fundamentações teóricas necessárias para uma melhor compreensão do estudo. 2.1 Permeabilidade A permeabilidade é a propriedade que o solo apresenta de permitir o escoamento da água através dele, sendo o grau de permeabilidade expresso numericamente pelo coeficiente de permeabilidade (CAPUTO,1996). Chama-se permeabilidade a maior ou menor facilidade com que a percolação d água ocorre através de um solo. Os solos são permeáveis em função da existência de vazios interconectados pelos quais a água pode fluir de pontos de alta energia para pontos de baixa energia (DAS, 2007, p.123). A água livre escoa entre os grãos, se esta estiver sujeita a um potencial hidráulico haverá o fenômeno do escoamento da água através do solo (VARGAS, 1977, p.109). O conhecimento do valor da permeabilidade é muito importante em algumas obras de engenharia, essencialmente, na estimativa da vazão que percolará pelo meio do maciço e da fundação em barragens de terra, em obras de drenagem, rebaixamento do nível d água, adensamento, etc. Conseqüentemente, os mais sérios problemas de construção estão conexos com a presença da água. A informação da permeabilidade e de sua variação é fundamental para a solução desses problemas. A determinação do coeficiente de permeabilidade é realizada tendo em vista a lei experimental de Darcy Lei de Darcy Á água pode percolar livremente, através de uma massa de um solo permeável sob a ação da gravidade.

18 18 Experimentalmente, Darcy, em 1850, verificou como os diversos fatores geométricos, influenciavam a vazão da água, expressando a equação que ficou conhecida pelo seu nome (PINTO, 2002). Sendo: Q = vazão; A = área do permeâmetro; k = uma constante para cada solo, que recebe o nome de coeficiente de permeabilidade. A relação h (a carga que se dissipa na percolação) por L (distância ao longo da qual a carga se dissipa) é chamada de gradiente hidráulico, expresso pela letra i, que representa a dissipação de energia, por unidade de peso de fluxo, numa distância s. Assim a Lei de Darcy assume o formato: A vazão dividida pela área indica a velocidade com que a água sai da areia. Esta velocidade, v, é chamada de velocidade de percolação. Na prática é mais conveniente trabalhar com a área total A da seção transversal da amostra do solo do que com a área média de seus vazios. Daí, então, o coeficiente de permeabilidade k, definido como sendo a velocidade média aparente v de escoamento da água através da área total (sólidos + vazios) da seção transversal do solo, sob um gradiente hidráulico (i =1). Assim: Da última expressão, se depreende que o coeficiente de permeabilidade indica a velocidade de percolação da água quando o gradiente é igual a um. Ele costumeiramente é referido em m/s e, como para os solos seu valor é muito baixo, é expresso pelo produto de um número inferior a 10 por uma potência de 10. A lei de Darcy é válida para um escoamento laminar, tal como é possível e deve ser considerado o escoamento na maioria dos solos naturais.

19 19 Para que ocorra movimento de água entre dois pontos (A e B) de um meio poroso, é necessário que haja, entre eles, uma diferença de carga total (MASSAD, 2003). Um escoamento se define laminar quando as trajetórias das partículas d água não se cortam; em caso contrário, denomina-se turbulento (CAPUTO, 2006). A velocidade de percolação d água dentro de um regime de escoamento laminar é diretamente proporcional ao gradiente hidráulico. A Engenharia não se interessa, por como se processa o escoamento através dos poros, mas sim pelo fluxo resultante do escoamento através de um elemento de solo, cujo volume seja suficientemente grande para representar a totalidade do solo. Assim, vale a lei de Darcy, cujo campo de validade estará de um lado, nos pedregulhos cujos grãos, sendo de grande diâmetro, exigem velocidades de pequena percolação para não haver turbulência. De outro lado, nas argilas, pelo aparecimento de pressões capilares, devido ao fato dos pequeníssimos diâmetros dos canalículos, resultará a imobilização da água intersticial. Deve-se ter, entretanto, sempre presente, que a velocidade v, da fórmula de Darcy, é uma velocidade virtual como se a vazão total Q atravessasse a totalidade da seção transversal A do canal de fluxo (VARGAS, 1977, p.115, 116) Determinação do coeficiente de permeabilidade (K) O coeficiente de permeabilidade dos solos poderá ser determinado em laboratório, campo, além de ser estimado através da equação empírica. A permeabilidade da carga constante é calculada através: Sendo: K = coeficiente de permeabilidade da amostra (cm/s); Q = vazão (cm³/s); L = altura da amostra (cm); A = área da amostra onde flui a água (cm²); h = carga hidráulica (cm); t = tempo de escoamento da água (s); A permeabilidade da carga variável é calculada através:

20 20 Sendo: L = altura da amostra (cm); A = área da amostra onde flui a água (cm²); a = área do tubo de carga (cm²); h 1 = carga hidráulica inicial (cm); h 2 = carga hidráulica final (cm); t = tempo de escoamento da água (s); O coeficiente de permeabilidade em solos pedregulhos e arenosos pode ser estimado pela fórmula de HAZEN, utilizando a análise granulométrica. Onde: def = diâmetro efetivo do solo Para a determinação do coeficiente de permeabilidade dos solos, são empregados os seguintes procedimentos: permeâmetros de carga constante, permeâmetro de carga variável, ensaios de campo e métodos indiretos (PINTO, 2002). Os métodos de laboratório baseiam-se no uso dos permeâmetros. Os permeâmetros de carga constante são mais adequados para amostras com condutividade hidráulica acima de 0,01 cm/min, enquanto os de carga variável são para amostras com condutividade abaixo deste limite. Chamam-se permeâmetros os vários aparelhos de laboratório para determinação do coeficiente de permeabilidade dos solos (VARGAS, 1977). Os permeâmetros podem ser montados com amostras de solo destorroadas e passadas em peneiras de 2,0 mm e com amostras com estrutura. Os valores de condutividade hidráulica determinados em amostras destorroadas são úteis somente para estudos de drenagem envolvendo modelos físicos de laboratório. Já os valores de condutividade hidráulica determinados em amostras com estrutura são de grande valia no estudo das camadas do perfil do solo e na caracterização de subáreas dentro de uma grande área a ser drenada. A validade dos dados está sujeita a um meticuloso esquema de amostragem, no campo, e ao rigor no processamento das amostras no laboratório (FERREIRA, 1989, p.26).

21 Permeâmetro de carga constante Os permeâmetros de carga constante são aparelhos no qual as amostras são submetidas a uma carga hidráulica constante (Figura 1). Figura 1: Esquema de um permeâmetro de carga constante Fonte: FERREIRA, 1989, p.27 O permeâmetro de carga constante é empregado geralmente para solos granulares (arenosos) e o coeficiente k é determinado medindo-se a quantidade de água, mantida a nível constante, que atravessam em um determinado tempo t uma amostra de solo de seção A e altura L conhecidas. A quantidade de água que atravessa a amostra é recolhida em um recipiente graduado, onde é medida: seja Q essa quantidade (CAPUTO, 1996). Conhecidas a vazão e as características geométricas, o coeficiente de permeabilidade é calculado diretamente pela lei de Darcy: Permeâmetro de carga variável Quando o coeficiente de permeabilidade é muito baixo, a determinação pelo permeâmetro de carga constante é pouco precisa. Emprega-se então o permeâmetro de carga variável (PINTO, 2002). Um arranjo típico para o ensaio de permeabilidade com carga variável é mostrado na figura 2.

22 22 Figura 2: Ensaio de permeabilidade com carga variável Fonte: DAS, 2007, p.129. A água de um piezômetro flui através do solo. A diferença de carga inicial h 1 no tempo t = 0 é registrada e deixa-se a água fluir através da amostra de solo de modo que a diferença de carga final no tempo t = t 2 é h 2. Através da amostra a vazão da água em qualquer instante t pode ser dada por: Em que: q = vazão; a = área da seção transversal do piezômetro; A = área da seção transversal da amostra de solo. Rearranjando a equação acima temos: A integração do lado esquerdo da equação acima entre os limites de tempo 0 a t e do lado direito entre os limites da diferença de carga h 1 e h 2 resulta em:

23 23 Ou Os permeâmetros de carga variável são usados principalmente para a determinação do coeficiente de permeabilidade de amostras de solo argiloso, as quais, sendo praticamente impermeáveis, são atravessadas por quantidades de água muito pequenas, durante o ensaio. Segundo VARGAS (1977), ambos os ensaios (permeâmetros de carga constante ou variável), podem ser realizadas com amostras moldadas no laboratório (amolgadas ou compactadas) nas condições em que se deseja, ou com amostras indeformadas-cortadas cuidadosamente do terreno natural, de forma a conservar não só seu índice de vazios e umidade natural, como também sua estrutura. Essa última tendo uma influência decisiva na permeabilidade dos solos argilosos. No caso das areias sua estrutura granular é simples e depende somente da densidade dos grãos, o caminho mais adequado para se determinar a permeabilidade é de se ensaiar amostras moldadas em laboratório, sob diversos índices de vazios (Figura 3). Figura 3: Coeficiente de permeabilidade de areia em função do índice de vazios Fonte: VARGAS, 1977, p.122.

24 24 Nos solos argilosos têm-se os seguintes casos: - Determinação do coeficiente de permeabilidade de pastas amolgadas do solo, numa certa umidade. Como, por exemplo, na umidade correspondente ao limite de liquidez. - Com certa umidade a certa densidade, como, por exemplo, na umidade ótima e densidade máxima do ensaio normal de compactação. - Nas condições de umidade, densidade e estrutura em que se encontra o solo na natureza. Então o ensaio será feito sobre amostra indeformada Fatores que influenciam a permeabilidade do solo A permeabilidade do solo depende de uma serie de fatores, dentre os quais se destacam: O índice de vazios (e): o coeficiente de permeabilidade é diretamente proporcional ao índice de vazios (e) da amostra, ou seja, quanto maior for o e maior será o valor de k (coeficiente de permeabilidade). Quanto mais compacto estiver o solo, menor sua permeabilidade, pois os tamanhos e forma dos canalículos serão menores. A temperatura da água: viscosidade da água depende da temperatura, quanto maior o valor da temperatura da água menor a sua viscosidade e mais facilmente água flui, aumentando o coeficiente de permeabilidade. Este fator tem importância para os ensaios de laboratório. De acordo com a norma NBR deve-se corrigir a temperatura para o valor de 20 o C, por intermédio da seguinte expressão: K 20 = R T.K Onde: K 20 é o coeficiente de permeabilidade referido à temperatura de 20º C, em centímetro por segundo; R T é a relação entre a viscosidade da água na temperatura de ensaio e a viscosidade da água a 20º C, obtida na tabela 1.

25 25 Tabela 1 Relação entre a viscosidade da água na temperatura de ensaio e a viscosidade da água a 20 C (R T ) Temperatura R T C 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 8 1,374 1,370 1,366 1,362 1,358 1,354 1,352 1,348 1,344 1,34 9 1,336 1,332 1,328 1,325 1,321 1,318 1,314 1,310 1,306 1, ,298 1,294 1,292 1,288 1,284 1,281 1,277 1,273 1,269 1, ,262 1,259 1,256 1,252 1,249 1,245 1,241 1,238 1,234 1, ,227 1,224 1,221 1,218 1,215 1,211 1,208 1,205 1,202 1, ,195 1,192 1,189 1,186 1,183 1,18 1,177 1,174 1,17 1, ,165 1,162 1,159 1,156 1,153 1,15 1,147 1,144 1,141 1, ,135 1,132 1,129 1,126 1,123 1,121 1,118 1,115 1,112 1, ,106 1,103 1,100 1,098 1,095 1,092 1,089 1,086 1,084 1, ,078 1,075 1,073 1,07 1,067 1,064 1,062 1,059 1,056 1, ,051 1,048 1,046 1,043 1,041 1,038 1,035 1,033 1,030 1, ,025 1,0123 1,02 1,018 1,015 1,013 1,010 1,008 1,005 1, ,000 0,998 0,995 0,993 0,991 0,989 0,986 0,984 0,982 0, ,975 0,973 0,971 0,968 0,966 0,964 0,961 0,959 0,957 0, ,952 0,950 0,948 0,945 0,943 0,941 0,939 0,937 0,934 0, ,930 0,928 0,926 0,923 0,921 0,919 0,917 0,915 0,912 0, ,908 0,906 0,904 0,902 0,900 0,898 0,895 0,893 0,891 0, ,887 0,885 0,883 0,881 0,879 0,877 0,875 0,873 0,871 0, ,867 0,865 0,863 0,861 0,859 0,857 0,855 0,853 0,851 0, ,847 0,845 0,843 0,841 0,839 0,838 0,836 0,834 0,832 0, ,828 0,826 0,825 0,823 0,821 0,820 0,818 0,816 0,814 0, ,811 0,809 0,807 0,806 0,804 0,802 0,800 0,798 0,797 0, ,793 0,791 0,789 0,788 0,786 0,784 0,782 0,78 0,779 0, ,776 0,775 0,773 0,772 0,770 0,768 0,767 0,765 0,763 0,762 Fonte: NBR 14545, Densidade e viscosidade da água: quanto mais pesada e viscosa for à água maior será a dificuldade com que atravessará os poros do solo. Tipo de solo: Solos granulares, como pedregulhos e areias, apresentam maior k. Solos finos, siltes e argilas apresentam menor K, como mostra a tabela 2. Tabela 2 Valores de coeficiente de permeabilidade Fração de solo K (m/s) argilas < 10-9 siltes 10-6 a 10-9 areias argilosas 10-7 areias finas 10-5 areias médias 10-4 areias grossas 10-3 Fonte: CAPUTO,1996.

26 Variação direcional da permeabilidade Em relação à permeabilidade na maioria dos solos não é isotrópica. A magnitude de k muda de acordo com a direção de fluxo, em determinados depósitos de solo. A figura 4 mostra uma camada de solo através da qual a água flui em uma direção inclinada de um ângulo α com a vertical. Sejam a condutividade nas direções vertical (α = 0) e horizontal (α = 90º) Kv e Kh, respectivamente. As magnitudes de Kv e Kh dependem em determinado solo de vários fatores, inclusive do método de deposição no campo. Figura 4: Variação direcional da permeabilidade Fonte: DAS, 2007, p.141 De acordo com a figura 5, DAS (2007), chegou à conclusão que para condições de compactação estática, o valor de rk diminui com o aumento do índice de vazios, e para areia, a razão de anisotropia é igual a 1 e е= e máx.

27 27 Figura 5: Variação da relação anisotrópica em função do índice de vazios. Fonte: DAS, 2007, p Ensaios de Caracterização Física do Solo Análise Granulométrica A análise granulométrica é a determinação da faixa de tamanho das partículas presentes em um solo (Figura 6), expressa como uma porcentagem do peso total seco (DAS, 2007, p.22). Figura 6: Exemplo de curva de distribuição granulométrica do solo Fonte: PINTO,2002, p.9

28 28 De acordo com Pinto 2002, nos solos geralmente existem partículas de diversos tamanhos. Nem sempre é fácil identificar as partículas porque grãos de areia, por exemplo, podem estar envoltos por uma grande quantidade de partículas argilosas, finíssimas, apresentando o mesmo aspecto de uma aglomeração formada exclusivamente por estas partículas argilosas. Quando secas, as duas formações são dificilmente diferenciáveis. Quando úmidas, a aglomeração de partículas argilosas se transforma em uma pasta fina, enquanto que a partícula arenosa revestida é facilmente conhecida pelo tato. Numa tentativa de identificação tátilvisual dos grãos de um solo, é fundamental que este se encontre com grande teor de umidade. Para o reconhecimento do tamanho dos grãos de um solo, realiza-se a análise granulométrica, que consiste de duas fases: peneiramento e sedimentação. A distribuição granulométrica dos materiais granulares, areias e pedregulhos, serão obtidos através do processo de peneiramento de uma amostra seca em estufa, enquanto que, para siltes e argilas se utiliza a sedimentação dos sólidos no meio líquido. Para solos que têm partículas tanto na fração grossa (areia e pedregulho) quanto na fração fina (silte e argila) torna-se necessária a análise granulométrica conjunta. O ensaio de peneiramento é realizado para tamanhos de partículas maiores que 0,075 mm de diâmetro e o ensaio de sedimentação para tamanhos de partículas menores que 0,075 mm de diâmetro Ensaio de Peneiramento O ensaio de peneiramento consiste em agitar uma amostra de solo por um conjunto de peneiras que tenham aberturas progressivamente menores. A separação dos sólidos, de um solo, em diversas frações é o objetivo do peneiramento. Este processo é adotado para partículas (sólidos) com diâmetros maiores que 0,075 mm (#200). Para tal, utiliza-se uma série de peneiras de abertura de malhas conhecidas (Figura 7), determinando-se a percentagem em peso retida ou passante em cada peneira. Este processo divide-se em peneiramento grosso, partículas maiores que 2 mm (#10) e peneiramento fino, partículas menores que 2 mm.

29 29 Figura 7: Peneiras utilizadas para ensaio de peneiramento Fonte: Para se realizar um ensaio de peneiramento, deve-se primeiro secar o solo em uma estufa e depois romper os torrões em pequenas partículas. O solo é então agitado por uma pilha de peneiras com aberturas de tamanhos decrescentes de cima para baixo. Após o solo ser agitado, a massa de solo retida em cada peneira é determinada. Quando solos coesivos são analisados, a ruptura dos torrões em partículas individuais pode ser difícil. Nesse caso, o solo pode ser misturado com água para formar uma pasta semifluida e depois lavado através de peneiras. As porções retidas em cada peneira são coletadas separadamente e secadas na estufa antes que a massa retida em cada peneira seja medida Ensaio de Sedimentação O ensaio de sedimentação tem como base o princípio da sedimentação dos grãos do solo em água. Quando uma amostra do solo é dispersa em água, as partículas decantam com velocidades diferentes, dependendo da sua forma, tamanho, peso e da viscosidade da água. Para simplificar, assume-se que todas as partículas do solo são esferas e que sua velocidade pode ser expressa pela lei de Stookes:Stokes: Em que: V= velocidade V = ρs ρw D 2 18η ρs = massa específica das partículas do solo ρw= massa específica da água

30 30 η = viscosidade da água D = diâmetro O densímetro colocado na suspensão de solo em um tempo t, determinado a partir do início do ensaio de sedimentação, mede o peso específico nas proximidades do seu bulbo a uma profundidade L (Figura 8). Figura 8 : Esquema representativo de sedimentação Fonte: Pinto, 2002, p.10 Esse ensaio é aplicado para partículas inferiores a 0,075mm. 2.3 Índices de Consistência (Limites de Atterberg) Os limites de consistência, conhecidos também como limites de Atterberg são os valores limites de umidade para qual o solo passa do estado semi-sólido para o estado plástico e do estado plástico para o estado líquido. Dependendo do teor de umidade, o comportamento do solo pode ser dividido em quatro estados: sólido, semi-sólido, plástico e líquido. De acordo com Pinto (2002), quando muito úmido, ele se comporta como um líquido, quando perde parte de sua água, fica plástico; e quando mais seco, torna-se quebradiço. Os teores de umidade correspondentes às mudanças de estado são definidos como: Limite de Liquidez (LL) e Limite de Plasticidade (LP) dos solos. A diferença entre estes dois limites, que indica a faixa de valores em que o solo se apresenta plástico, é definida como índice de Plasticidade (IP) do solo. A figura 9 apresenta os limites de Atterberg.

31 31 Figura 9: Limites de Atterberg Fonte: PINTO,2002, p.13 A tabela a seguir exemplifica os valores de limite de liquidez e índice de plasticidade de alguns solos brasileiros. Tabela 3 Índices de Atterberg de alguns solos brasileiros Solos LL% IP% Residuais de arenito (arenosos finos) _20 Residual de gnaisse Residual de basalto Residual de granito Argilas orgânicas de várzeas quaternárias Argilas orgânicas de baixadas litorâneas Argila porosa vermelha de São Paulo 65 a a 40 Argilas variegadas de São Paulo 40 a a 45 Areias argilosas variegadas de São Paulo 20 a 40 5 a 15 Argilas duras, cinzas, de São Paulo Fonte: PINTO, 2005, p Limite de Liquidez (LL) O Limite de Liquidez é definido como o teor de umidade do solo com o qual uma ranhura realizada na amostra requer 25 golpes para se fechar, sendo que a amostra é moldada em uma concha (PINTO, 2002). Para fazer o ensaio de limite de liquidez, deve-se colocar uma pasta de solo na concha, conhecida como Aparelho Casagrande (Figura 10). Um sulco é aberto no centro da amostra do solo com a ferramenta padrão. Com o uso de um excêntrico operado por manivela, a concha é levantada e cai de uma altura de 10 mm.

32 32 Figura 10: Aparelho Casagrande Fonte: Autor, O teor de umidade necessário para fechar uma distância de 12,7 mm ao longo da parte inferior do sulco após 25 golpes é definido como limite de liquidez (DAS, 2007). É difícil ajustar o teor de umidade no solo para atender ao fechamento necessário de 12,7 mm do sulco na amostra de solo em 25 golpes. Sendo assim, são realizados no mínimo três ensaios para o mesmo solo com teores de umidade diferentes e o número de golpes, N, necessário para obter o fechamento entre 15 e 35. O teor de umidade no solo e o respectivo número de golpes são traçados em papel gráfico semilogarítmico. A relação entre o conteúdo de umidade e log N é aproximada por uma linha reta chamada de curva de fluidez. O teor de umidade correspondente a N = 25, determinado a partir da curva de fluidez, fornece o limite de liquidez do solo. Os solos são tanto mais compressíveis (sujeitos a recalques) quanto maior o seu LL. A Figura 11 mostra uma amostra de solo antes e depois do ensaio de limite de liquidez. (LL).

33 33 Figura 11: Amostra do solo antes e depois do ensaio Fonte: DAS, 2007, p Limite de Plasticidade (LP) O Limite de Plasticidade é definido como o menor teor de umidade com o qual se consegue moldar um cilindro com 3 mm de diâmetro, rolando-se o solo com a palma da mão (PINTO,2002). O procedimento é padronizado no Brasil pelo Método NBR A Figura 12 mostra a execução do ensaio de plasticidade. Figura 12: Ensaio limite de plasticidade Fonte: T11_lim ite_de_plasticidade.htm O limite de plasticidade é o limite mais baixo do intervalo plástico do solo. O ensaio de limite de plasticidade é simples e realizado manualmente por rolamentos de uma massa de solo de forma elipsoidal sobre uma placa de vidro despolido. O limite de plasticidade é expresso pela umidade a qual o solo começa a fraturar-se. A diferença numérica entre o limite de liquidez e o limite de plasticidade fornece o índice de plasticidade (IP = LL-LP), utilizado como um dos parâmetros para a

34 34 classificação dos solos. Quanto maior o valor do IP, mais plástico o solo se apresenta Atividade das argilas Os solos dificilmente se constituem de argilas puras, porém, basta uma pequena parcela deste material ativo para influenciar o comportamento do solo. A atividade das argilas é definida como: Sendo: Ac = Atividade das argilas; IP = Índice de plasticidade; Fa = fração de argila. A fração argila é considerada igual à percentagem de material com granulometria inferior a 2 µm. Esse parâmetro serve como indicador do potencial de variação de volume de argila. Essa fração argila é responsável também pela perda de volume com a diminuição da umidade (contrabilidade) e aumento de volume com o aumento da umidade (expansibilidade) nos solos. 2.4 Compactação de solos Entende-se por compactação de um solo qualquer redução, mais ou menos rápida, do índice de vazios, por processos mecânicos. Essa redução ocorre em face da expulsão ou compressão do ar dos vazios dos poros (MASSAD, 2003). Esse processo resulta em um aumento da massa específica do solo e um aumento da resistência desses materiais devido à maior concentração de partículas sólidas por unidade de volume. Obtém-se ainda uma melhoria nas propriedades de impermeabilidade, implicando numa redução da variação dos teores de umidade. Segundo Massad (2003), a compactação objetiva imprimir ao solo uma homogeneização e melhorias de suas propriedades de engenharia, tais como: aumentar a resistência ao cisalhamento, reduzir os recalques e aumentar a resistência à erosão. Para a remoção do ar do solo se requer a aplicação de energia mecânica. O

35 35 grau de compactação do solo é medido com base em seu peso específico seco. Ao ser adicionada ao solo durante a compactação, a água atua como um agente amolecedor nas partículas do solo, que deslizam umas sobre as outras e se posicionam em uma formação compacta de alta densidade. O peso específico seco após a compactação aumenta com o teor de umidade. Quando o teor de umidade é aumentado de forma gradual, e o mesmo esforço de compactação é aplicado, o peso dos sólidos do solo em um volume unitário aumenta gradualmente (DAS, 2007). Acima de determinado teor de umidade, qualquer aumento desse teor tende a reduzir o peso específico seco. Esse fenômeno ocorre quando a água ocupa o volume que seria ocupado pelas partículas sólidas. O teor de umidade correspondente ao peso específico seco máximo é, em geral, conhecido como o teor de umidade ótimo. O ensaio de laboratório geralmente empregado para determinar o peso específico seco máximo de compactação e o teor de umidade ótimo é chamado de ensaio de compactação Proctor Ensaio Proctor Normal Em fins da década de 1930, Porter desenvolveu um método para a determinação do ponto ótimo de compactação dos solos o ponto máximo de compactação (Massad, 2003). A quantidade de água, considerada através da umidade, é parâmetro decisivo na compactação, ao lado da energia de compactação. Para medir a intensidade da compactação, utilizou-se o peso específico seco (γs). O método desenvolvido por Porter era empírico e consistia em compactar uma porção de solo em laboratório, com certa energia de compactação, variando a umidade. A curva peso específico seco (γs), em função da umidade (h), permitia definir um ponto ótimo de compactação. Tinha-se assim, um peso específico seco máximo (γs máx), e uma umidade ótima (hot). A figura 13 demonstra valores obtidos na compactação de diversos solos.deve ser salientado que os solos lateríticos apresentam o ramo ascendente da curva nitidamente mais íngreme do que os solos residuais e os solos transportados não laterizados.

36 36 Figura 13: Curvas de compactação de diversos solos brasileiros Fonte: PINTO, 2002, p.68 O Ensaio de Proctor foi padronizado no Brasil pela ABNT (NBR-7182). Neste ensaio o solo é compactado em um molde com um volume de 944 cm³. O diâmetro do molde é de 101,6 mm. Durante o ensaio de laboratório, o molde é preso a uma chapa de apoio na parte inferior e a uma extensão ou colar no topo. O solo é misturado com várias quantidades de água e, depois, compactado em três camadas iguais por um soquete, que golpeia 25 vezes cada camada. A massa do soquete é de 2,5 kg, e a altura da queda é de 30,5 cm. Em cada ensaio, o peso específico natural de compactação, γ, pode ser calculado pela equação: Onde: γ = peso específico; W = peso do solo compactado no molde V m = volume do molde Em cada ensaio, o teor de umidade do solo compactado é determinado em laboratório. Com o teor de umidade conhecido, é possível calcular o peso especifico seco.

37 37 Denomina-se energia de compactação ou esforço de compactação o trabalho executado referido à unidade de volume após a compactação. A energia de compactação é definida pela seguinte expressão: Ec = Onde: n = número de golpes; P = peso do soquete; H = altura de queda; V = volume de solo compactado; N = número de camadas. As energias de compactação usualmente utilizadas no Brasil seguem as especificações da ABNT através da NBR 7182/84, que estabelece as energias de compactação normal, intermediária e modificada para se determinar à correlação entre o teor de umidade e a massa específica aparente do solo seco (Tabela 4). Tabela 4: Especificações para a energia de Proctor Fonte: NBR 7182 (ABNT,1984) Efeito da compactação sobre as propriedades dos solos coesivos Segundo DAS (2007), a compactação induz variações na estrutura dos solos coesivos. Entre os resultados de tais variações de estruturas estão às alterações de

38 38 condutividade hidráulica, compressibilidade e resistência. A condutividade hidráulica decresce com o aumento do teor de umidade. Um valor mínimo é alcançado para um valor próximo ao teor de umidade ótimo. Acima do teor de umidade ótimo, a condutividade hidráulica apresenta um ligeiro aumento. O alto valor da condutividade hidráulica no lado seco da região de teores de umidade ótimos é resultado da orientação aleatória das partículas de argila, a qual cria poros maiores (DAS, 2007) Fatores que influenciam na compactação O teor de umidade influencia significativamente o grau de compactação alcançado por determinado tipo de solo. Outros fatores além do teor de umidade, afetam a compactação do solo, assim como o tipo de solo e o esforço de compactação. O tipo de solo influencia fortemente o peso específico seco máximo e o teor de umidade ótimo. A influência de cada tipo de solo no resultado final da compactação, está na distribuição granulométrica, peso específico dos solos e a quantidade, formato dos grãos e o tipo de minerais de argila. Em solos de características distintas quando compactados com a mesma energia de compactação resultam em curvas de compactação diferentes (Figura 14). Quando ocorre uma variação na energia de compactação origina-se uma alteração na forma da curva de umidade versus peso específico de forma que à medida que o esforço aumenta, o peso específico máximo também aumenta, assim como à medida que esse esforço diminui a umidade ótima também sofre uma redução. Areias possuem maior densidade máxima e menor umidade ótima que as argilas, e estas apresentam uma curva de compactação com um máximo bem mais definido. Já os siltes se comportam de forma intermediária (MELLO E TEIXEIRA, 1971, apud SOUZA JUNIOR, 2005).

39 39 Figura 14: Curvas de compactação típicas de quatro tipos de solo. Fonte:DAS,2007, p Compactação em campo A compactação em campo é realizada com o emprego de equipamentos como rolos compressores e/ou vibradores, ou até mesmo com o uso de equipamento pesado de transporte. De acordo com CAPUTO, empregam-se para solos argilosos rolos pé-decarneiro ou rolos pneumáticos e para solos arenosos o uso de rolos lisos. Durante a compactação em campo devem ser controlados o equipamento, o número de passadas, a espessura da camada, o teor de umidade, dentre outros parâmetros. Após a realização do ensaio de compactação deve-se controlar então o grau de compactação. O grau de compactação é definido por: Onde: Gcomp = γs campo x 100 γs máx Gcomp = grau de compactação γs campo = massa específica aparente seca obtida no campo após compactação γs máx = massa específica aparente seca obtida em laboratório com o ensaio tomado como referência.

40 40 A determinação do γscampo do solo compactado pode ser feita através dos seguintes métodos de ensaio: DNER-ME 092/94 Solo - determinação da massa específica aparente seca, in situ, com emprego do frasco de areia. DNER-ME Solo determinação da umidade através do método expedito do álcool. 2.5 Propriedades da fração argilosa dos solos De acordo com VARGAS (1977), a fração argilosa do solo é muitas vezes denotada como a parte coloidal dos mesmos. É constituída por um ou mais argilominerais, sílica coloidal, cristais de quartzo com o tamanho dos grãos de argila, microgrãos de óxidos de ferro hidratados ou não e matéria orgânica. Os microgrãos possuem propriedades que refletem no comportamento do solo que os contém. As propriedades são as seguintes: Natureza mineralógica: a plasticidade e a coesão de uma amostra do solo dependem, de forma geral das espécies mineralógicas presentes e de suas propriedades coloidais. Análises mineralógicas realizadas em inúmeras amostras de solo nos E.U.A, mostraram que lá ocorrem com mais freqüência 3 grupos de espécies mineralógicas, sendo estas: caolinitas, as ilitas e as montmorilonitas. Na mesma ordem que foram denominados os grupos, crescem as respectivas plasticidade e coesão. De uma forma geral, as caolinitas são as que apresentam menores plasticidades e coesão, e as montmorilonitas as maiores. Devido às estruturas desses materiais estes apresentam notável e fácil clivagem basal. Como essa clivagem é mais fácil nas montmorilonitas que nas caolinitas, os grãos dessas últimas, em geral, são maiores que os da primeira, as quais podem ainda ser quebradas em partículas menores quando o solo sofre pressões, manipulação ou compactação (VARGAS, p. 27). Troca catiônica: a troca de íons resulta geralmente em efeitos profundos sobre as propriedades físicas das argilas e, consequentemente, sobre as suas propriedades mecânicas as quais interessam à engenharia.

41 41 Atividade: a medida da atividade da fração argilosa no solo é feita, pelo índice de atividade do solo definido como a relação entre o seu índice de plasticidade e a porcentagem de argilas. Ia = IP %Ф <2µ Os solos de atividade normal teriam Ia entre 0,75 e 1,25. Um solo seria considerado ativo com Ia acima de 1,25, e quanto mais alto seu índice maior a sua atividade. Este índice pode servir como indicação da maior ou menor influência das propriedades mineralógicas e químico-coloidal da fração argila, nas propriedades geotécnicas de um solo argiloso. É, portanto, um índice cujo conhecimento é de grande importância na identificação e caracterização dos solos para fins de engenharia. Coesão: De uma forma intuitiva, a coesão é aquela resistência que a fração argilosa empresta ao solo, pela qual ele se torna capaz de se manter coeso, em forma de torrões ou blocos, ou pode ser cortado em formas diversas e manter essa forma. Os solos que têm essa propriedade chamam-se coesivos. Os solos não-coesivos, que são as areias puras e pedregulhos, esboroam-se facilmente ao serem cortados ou escavados. (VARGAS, 1977, p.29) Contração de resistência seca: em depósito de argila muito ativa, sujeito a secamento, a evaporação constante da água intersticial trará como conseqüência a retração dos meniscos capilares. As tensões capilares podem atingir valores que ultrapassem a resistência à tração das argilas, surgindo assim às rachaduras. Uma areia ou silte quando seco formam torrões facilmente desagregáveis pelo esforço dos dedos. O mesmo não acontece com as argilas.

42 Classificação unificada dos solos O sistema de classificação unificada foi elaborado pelo professor Casagrande para obras de aeroportos, tendo seu emprego generalizado, sendo utilizado principalmente para barragens de terra. Neste sistema, todos os solos são identificados pelo conjunto de duas letras, como mostra a tabela 5. Tabela 5 Terminologia do Sistema Unificado G pedregulho S areia M silte C argila O solo orgânico W P H L Pt Fonte: PINTO, 2005, p.52. bem graduado mal graduado alta compressibilidade baixa compressibilidade turfas As cinco letras superiores indicam o tipo principal do solo e as quatro seguintes correspondem a dados complementares dos solos. Para a classificação por este sistema, o primeiro aspecto a ser considerado é a porcentagem de finos presentes no solo, considerando-se finos o material que passa na peneira n o 200 (0,075mm). Se esta porcentagem for inferior a 50, o solo será considerado como solo de granulação grosseira, G ou S. Se for superior a 50, o solo será considerado de granulação fina, M, C ou O. Quando a fração fina do solo é predominante, ele será classificado como silte (M), argila (C) ou solo orgânico, não em função da porcentagem das frações granulométricas silte ou argila, pois o que determina o comportamento argiloso do solo não é apenas o teor de argila, mas também a sua atividade. São os índices de consistência que melhor indicam o comportamento argiloso.

43 Ensaio de infiltração A infiltração é a entrada vertical da água no perfil do solo no sentido de cima para baixo (CAUDURO, DORFMAN,1988). Existem vários métodos de campo para a determinação da taxa de infiltração da água no solo. Um dos mais usados é o método dos cilindros concêntricos Método dos cilindros concêntricos a) Material: Cilindro metálico de 3 mm de espessura, com diâmetro de 30 cm e altura de 30 cm, biselado numa das bordas. Cilindro metálico de 3 mm de espessura, com diâmetro mínimo de 50 cm e altura de 30 cm, biselado numa das bordas. Placa metálica redonda de 1 cm de espessura e 54 cm de diâmetro, provida de reforço de ferro no centro. Régua graduada, com flutuador, para indicar o nível de água no cilindro interno (Figura 15). Cronômetro. Recipiente para levar água (pode ser um tambor de 200 litros). Marreta para cravar os cilindros. Lona plástica de 1 m 2. Folha de dados.

44 44 Figura 15: Método dos cilindros concêntricos Fonte: CAUDURO, DORFMAN, b) Procedimento 1. Colocar o cilindro maior (diâmetro de 50 cm) sobre a superfície do solo e pressioná-lo para que penetre um pouco nele. 2. Colocar sobre o cilindro a chapa metálica redonda de 1 cm de espessura e 54 cm de diâmetro. 3. Golpear a chapa com marreta, para que o cilindro penetre cerca de 10 cm no solo cuidar para que o cilindro penetre verticalmente no solo. Se isso não ocorrer, a verticalidade não pode ser ocorrida, neste caso, retirar o cilindro e instalá-lo em outro local.