Identificação de Solos Moles em Terrenos Metamórficos Através de Sondagem Barra Mina.

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1 Identificação de Solos Moles em Terrenos Metamórficos Através de Sondagem Barra Mina. Marcio Fernandes Leão UFRJ e UERJ, Rio de Janeiro, Brasil, [email protected] RESUMO: Em terrenos estudados na República Dominicana, de origem metamórfica, foi escolhido um local onde ocorrem variados litotipos de xisto, que geraram um solo residual distinto em termos de resistência. O estudo teve por objetivo identificar as camadas de menor resistência, através de sondagem barra mina. A metodologia utilizada foi baseada nos valores obtidos com a investigação, onde foram confeccionadas curvas de isovalores de penetração. Desta forma foi possível identificar, não apenas os solos moles como também uma correlação da geologia existente no local com os valores obtidos pela investigação barra mina. Secundariamente foi possível identificar a presença de uma falha regional que corta aquela região, informação importante para os projetos de engenharia locais. PALAVRAS-CHAVE: Barra mina, Solos Moles, Rochas Metamórficas. 1 INTRODUÇÃO A Península de Samaná, República Dominicana, é geologicamente marcada pela existência de rochas metamórficas, principalmente mármores e xistos (Mollat et al., 2004), que dependendo das condições intempéricas a que são submetidos geram solos residuais de características geotécnicas distintas. Dentre uma delas é a formação de solos moles provenientes geralmente de solos residuais jovem de xisto. Devido ao grande investimento em obras de engenharia, em diversas localidades da Península, houve uma grande necessidade de se entender o comportamento geotécnico desses materiais. No presente trabalho foca-se o estudo realizado para a identificação de solos moles existentes na superfície das cotas determinadas como fundação de obras de arte em locais ao longo do Vale do Rio San Juan, eleitos como fundação, ou seja, após o material de baixa consistência ser identificado o mesmo seria removido. Para isto foi utilizado o conceito da investigação do PDL Penetrômetro Dinâmico Leve, como forma complementar na identificação de solos moles para fundações de obras de engenharia. Este tipo de investigação, comumente usados em obras rodoviárias, oferece vantagens como, a rapidez e eficiência, o baixo custo e praticidade, quando objetiva-se ter uma idéia da resistência dos materiais existentes. Ao longo do trabalho desenvolvido foi observado que a ocorrência desses materiais estava relacionada à ocorrência de determinados litotipos, o que posteriormente auxiliou no zoneamento dos mesmos em superfície e em outra etapa em subsuperfície, não abordada neste trabalho. 2 OBJETIVO O artigo teve como objetivo principal identificar a ocorrência de solos moles existentes nas superfícies de cotas de fundação de obras de arte de engenharia, zoneando esses materiais para sua posterior remoção. Diante dos primeiros resultados foi possível perceber que para determinados litotipos existentes a ocorrência era maior, menor ou inexistente nesses materiais, sendo outro objetivo apresentado no presente estudo. Cabe ressaltar que esses litotipos tendem a acompanhar as principais estruturas tectônicas regionais existentes, sendo foi possível apresentar, através dos resultados somados a investigações barra mina e investigações geotécnicas, resultando na observação de uma grande falha regional presente no local estudado.

2 3 MATERIAIS E MÉTODOS Para a obtenção dos dados do estudo foi utilizado o conceito da investigação PDL, todavia sofrendo algumas adaptações em campo. Depois de escolhida a área a ser investigada, a mesma sofreu prévia limpeza e posteriormente foi delimitada em cima da mesma uma malha de 1 m x 1 m, onde nesses pontos seriam realizados os ensaios. Para representar o PDL foi utilizada uma barra de aço cilíndrica de ponteira cônica, com diâmetro de uma polegada e de 8 kg, em queda livre através de mecanismo de suspensão manual a uma altura fixa de um metro, sobre a superfície de escavação uma única vez, devido à baixa consistência dos solos ali existentes e para maior aferição do trabalho. Foram considerados como material mole e consequentemente removidos os de penetrabilidade superiores ou iguais a 5 cm. A partir dos dados obtidos foram traçadas curvas de isovalores de penetração na tentativa de se compreender a tendência da distribuição desses materiais sobre os terrenos analisados. 4 GEOLOGIA LOCAL O local estudado foi dividido em 4 áreas (A, B, C e D), sendo quase em sua totalidade em solo residual jovem de xisto, com poucas passagens aflorantes dessa rocha. Estão associados com a descrição geológica os parâmetros de alteração, coerência e faturamento, segundo adotados pela ABGE (ABGE, 1998). 4.1 Área A No mapeamento geológico superficial foram encontradas rochas com passagens resistentes e de mediana resistência, com variados graus de alteração, coerência e baixo faturamento, com muitas intrusões quartzo-carbonáticas e surgências de água. Existem passagens de rocha xisto-grafitoso sã muito coerente e de baixo fraturamento (A1,C1, F1), de direção concordante com as principais atitudes encontradas no local (NE/SW). As rochas e solos residuais observados são predominantemente de xistos siltosos-silicosos, areno-siltosos e silto-areno-argilosos, todos micáceos, de cores variegadas, apresentando alguma evidência de falha e intensos dobramentos. 4.2 Área B graus de alteração, fraturamento e coerência variados, apresentando passagens resistentes e de baixa resistência a escavação, com evidência de trechos falhados e presença de grande fratura de até 10 cm de abertura, em alguns pontos, que corta algumas camadas a montante da superfície. Existem passagens de rocha sã a pouco alterada e muito coerente (A1/A2,C1) caracterizadas por rocha xisto grafitoso, localizadas ao longo da fundação do bloco e de direção concordante com as principais atitudes encontradas no local. As rochas e solos residuais observados são predominantemente de xistos siltosos, arenosos e pouco argilosos, micáceos, de cores variegadas, apresentando evidências de intensos dobramentos, além de intrusões quartzo-carbonáticas. 4.3 Área C graus de alteração e coerência variados, predominando de pouco alterado a medianamente alterado e pouco coerente (A2/A3,C2), apresentando partes alteradas a decompostas e muito pouco coerentes (A3/A4, C4) juntamente com coberturas superficiais de rocha muito alterada (A5). Existem passagens de rocha sã a pouco alterada e muito coerente (A1/A2,C1) caracterizadas por rocha xisto grafitosa, localizadas ao longo da fundação e de direção concordante com as atitudes das estruturas principais encontradas no local. As partes de rocha alteradas como as de menores graus de alteração não apresentam fraturas evidentes (F1). As rochas e solos residuais observados apresentaram evidências de falha e intensos

3 dobramentos, como intrusões quartzosas não carbonáticas. 4.4 Área D graus de alteração e coerência, geralmente variando de medianamente alterado a muito alterado (A3/A4), pouco coerente a friável (C3/C4) e, muito pouco fraturado (F1), com passagens decompostas (A5) de baixa resistência proveniente de variados tipos de rocha xisto, com evidências de falhas. A fundação deste bloco é desprovida de afloramentos de rocha em superfície. 5 RESULTADOS Com base nos estudos foi montada a presente tabela (Tabela 1) com os valores de escala gradual da penetrabilidade dos materiais. Em seguida são apresentados os resutados obtidos para cada área. Tabela 1: Valores de isopenetração adotados. VALORES DE ISOPENETRAÇÃO (cm) PENETRAÇÃO MÁX. 5.1 Área A PENETRAÇÃO MÍN COR Os ensaios com barra mina (figura 1) revelaram uma penetração maior nos trechos representados por solos residuais jovens (Cor Amarela), essencialmente argilosos, com a preservação de indícios de dobramento, chegando a 6 cm e pontualmente 12 cm para porções de ambas as unidades. A Cor Verde representa xistos siltosos e micáceos, de penetrabilidade menor, onde na mesma ocorrem inseridas porções de rocha xisto grafitoso com intrusões quartzocarbonáticas (Cor Rosa), de pequena penetrabilidade a nula, ou a mesma em estado mais decomposta (Cor Azul). 5.2 Área B A isopenetração (figura 2) mostrou penetração maior nas unidades geológicas representadas por solos residuais jovens de baixa resistência (Cor Verde-escuro), essencialmente argilosa, e que tendem a acompanhar as xistosidades residuais, chegando a 18 cm. À medida que as unidades geológicas vão tendendo a apresentar ação tectônica bem definida e intrusões quartzosas, as penetrações vão diminuindo (Cor Amarela a Verde). Mantendo a mesma observação encontrada na área B, os xistos grafitosos e xistos siltosos com passagens de xisto grafitoso, obtiveram índices 0 a 2 cm (Cor Rosa) de penetração, ondes nestas unidades ocorrem fraturas com preenchimento carbonático, transversais a xistosidade. 5.3 Área C A isopenetração realizada com a barra mina (figura 3), para auxiliar na remoção de materiais mais plásticos e moles superficiais (Cor Amarelo), mostrou-se maior em nos solos residuais jovens, chegando a 14 cm. Xistos siltosos micáceos com porções grafitosas tendem a apresentar menores penetrações (Cor Azul), porém foram encontradas porções de solo residuais de baixa consistência acompanhando estas unidades. Na Cor Verde foram definidos os xistos siltosos micáceos, com indícios de dobramentos e falhamentos e em porções, onde não foram observadas ação tectônica nesta unidade ocorreram as menores penetrações (Cor Rosa). 5.4 Área D Os resultados encontrados através da isopenetração (figura 4) revelaram uma penetração maior na unidade X2, chegando a 10 cm e, secundariamente, na unidade X1 entre 2 cm e 6 cm, provavelmente devido a presença de trechos muito decompostos ao longo da sua superfície. A unidade X1 apresentou os melhores resultados como nos blocos anteriores,

4 possuindo pouca penetrabilidade devido a porções menos decompostas e secas de rocha xisto, que ocorrem dispersas por esta unidade. Com base nos resultados encontrados foram unidas as curvas de isovalores de penetração em um único desenho e desta forma fica clara que a direção das principais estruturas, que tendem em acompanhar as penetrabilidades, tendo em vista que as mesmas estão relacionadas com as unidades geológicas que apresentam tais características. Na figura 5 é possível ilustrar o resultado encontrado. Figura 1. Curvas de isopenetração obtidos através do ensaio barra mina (Área A), dimensões 14 m x 20 m. Figura 3. Curvas de isopenetração obtidos através do ensaio barra mina (Área C), dimensões 14 m x 16 m. Figura 2. Curvas de isopenetração obtidos através do ensaio barra mina (Área B), dimensões 14 m x 20 m. Figura 4. Curvas de isopenetração obtidos através do ensaio barra mina (Área D), dimensões 14 m x 20 m.

5 N Figura 5. Tendência das curvas de isovalores em conformidade com os principais lineamentos regionais. Em vermelho são representados os principais lineamentos regionais e em azul a direção principal das principais famílias de fratura. É possível notar a marcação da em planta, com base na mudança brusca da tendência das curvas de isovalores, verifica-se a existência de falha geológica identificada em verde Escala original 1: CONCLUSÕES O ensaio de isopenetração mostrou certa correspondência com as unidades geológicas mapeadas em superfície, onde suas características foram determinantes para a interpretação do ensaio, já que as maiores e menores penetrabilidades corresponderam às classes menos resistentes e mais resistentes respectivamente, dispostas conforme a direção da xistosidade das unidades geológicas na cota de fundação. Conforme observado na figura 5 as características supracitadas propõem um evento estrutural como uma falha, típico naquela região, podendo ser responsável pela abertura do vale do Rio San Juan e desta forma acabando por refletir diretamente suas ações nos materiais ali presentes, tornando distintos os parâmetros geológico-geotécnicogeomecânicos da fundação através da ação intempérica, da susceptibilidade dos materiais, bandamentos composicionais e estruturas anteriormente citadas. AGRADECIMENTOS A Construtora Norberto Odebecht República Dominicana, em especial ao amigo Eng. Lucio Dib pela autorização no uso das informações. REFERÊNCIAS ABGE Associação Brasileira de Geologia de Engenharia. (1998) Geologia de engenharia. São Paulo. 5 Ed, 586p. Mollat, H.; Wagner, B. M.; Cepek P. & Weiss W. (2004). Mapa Geológico de la República Dominicana 1: , Texto Explicativo.