Ensaios para determinação das propriedades elásticas

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1 Determinação das propriedades elásticas - 1 Mestrado em Geotecnia para Engenharia Civil Projecto Geotécnico I Ensaios para determinação das propriedades elásticas Jaime A. Santos (IST)

2 Determinação das propriedades elásticas - 2 Ensaios de campo Ensaio Princípio da técnica do de ensaio Nível de distorção Sísmico entre furos de sondagem "Cross-hole seismic testing" Sísmico ao longo de furos de sondagem, com fonte à superfície "Down-hole seismic testing" Sísmico ao longo de furos de sondagem, com fonte no interior do furo "Uphole" Piezocone sísmico Refracção e reflexão sísmica Vibração em regime permanente Análise espectral de ondas superficiais determinação da velocidade de propagação das ondas de corte (e/ou ondas de compressão) determinação da velocidade de propagação das ondas superficiais ~ 10-6 ~ 10-6

3 Ensaios sísmicos entre furos de sondagem (cross-hole) Determinação das propriedades elásticas - 3 Ondas de corte S hv (polarizadas verticalmente) Sismógrafo ~_ 3m ~_ 3m Martelo sísmico Geofones

4 Oscilloscope Author: Paul W. Mayne Determinação das propriedades elásticas - 4 Crosshole Testing ASTM D 4428 Pump t Shear Wave Velocity: V s = x/ t Test Depth Downhole Hammer (Source) packer Note: Verticality of casing must be established by slope inclinometers to correct distances x with depth. PVC-cased Borehole Slope Inclinometer x PVC-cased Borehole Velocity Transducer (Geophone Receiver) Slope Inclinometer

5 Determinação das propriedades elásticas - 5 Ensaio sísmico ao longo do furo de sondagem (down-hole) Ondas de corte S vh (polarizadas horizontalmente) Martelo Geofone

6 Oscilloscope Author: Paul W. Mayne Pump Determinação das propriedades elásticas - 6 Downhole Testing Horizontal Plank with normal load t Hammer x z 1 z 2 packer Test Depth Interval Shear Wave Velocity: V s = R/ t R 1 2 = z x 2 R 2 2 = z x 2 Horizontal Velocity Transducers (Geophone Receivers) Cased Borehole

7 Determinação das propriedades elásticas - 7 Seismic Cone Penetration Test The Seismic Cone Penetration Test combines the seismic downhole technique with the standard Cone Penetration test. A seismic receiver is added to the cone, then the similar procedure as the one followed with the seismic downhole test is used. The shear wave velocity calculation, therefore, is similar to that of the downhole. The advantages of SCPT are: its speed, the fact that it provides static soil properties (such as point bearing and sleeve frictional resistance), as well as ground proofing and stratigraphy of the site.

8 Seismic Refraction ASTM D 5777 oscilloscope Determinação das propriedades elásticas - 8 Note: V p1 < V p2 Determine depth to rock layer, z R Source (Plate) z R x1 x2 x3 x4 t1 t2 Vertical Geophones t3 t4 Soil: V p1 Rock: V p2

9 Seismic Refraction Determinação das propriedades elásticas - 9 t values Travel Time (seconds) x values z x c = 2 Horizontal Soil Layer over Rock V V V p2 + V c p2 p1 1 V p1 = 1350 m/s p1 x c = 15.0 m V p2 = 4880 m/s Distance From Source (meters) 1 Depth to Rock: z c = 5.65 m

10 Determinação das propriedades elásticas - 10 ONDAS DE RAYLEIGH aquisição sísmica fonte P > 2/3 da energia MEIO HETEROGÉNEO Comportamento DISPERSIVO frequências têm velocidades de propagação ondas Rayleigh A PROPAGAÇÃO É INFLUENCIADA PELAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DAS CAMADAS ATRAVESSADAS

11 Determinação das propriedades elásticas - 11 Dados - sismograma (t-x) P R

12 SASW multi-canal (Spectral Analysis of Surface Waves Determinação das propriedades elásticas - 12

13 Determinação das propriedades elásticas - 13

14 velocidade de fase [m/s] frequência [Hz] Curva de dispersão Determinação das propriedades elásticas - 14 Fenómeno multi-modal Frequência limite

15 Determinação das propriedades elásticas - 15 PROCESSAMENTO Transformação de dados brutos t-x para o domínio f-k pela aplicação de 2D FFT

16 Determinação das propriedades elásticas - 16

17 Determinação das propriedades elásticas - 17 Perfil da velocidade da onda de corte Vs (m/s) ajuste da curva de dispersão profundidade (m) CHT Velocidade de fase, m/s experimental frequência, Hz

18 Determinação das propriedades elásticas - 18 Ensaios de laboratório 1. Técnicas baseadas na teoria da propagação das ondas (velocidades) G 0 =ρv S2 ; M 0 =ρv P 2 Ensaio de coluna ressonante Bender/Extender elements 2. Técnicas baseadas na teoria da elasticidade (tensões-deformações): G 0 =τ/γ ; E 0 =σ/ε (γ, ε= L/L 10-6 ) Ensaio triaxial e Ensaio de torção com medições locais