IMPACTO DAS INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS DE CAMPO EM PROJETOS DE FUNDAÇÕES E MEIO AMBIENTE

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1 IMPACTO DAS INVESTIGAÇÕES GEOTÉCNICAS DE CAMPO EM PROJETOS DE FUNDAÇÕES E MEIO AMBIENTE Heraldo Giacheti Universidade Estadual Paulista, Unesp II Simpósio Brasileiro de Investigações de Campo BIC II 24 Novembro 24 São Paulo CT C

2 Abordagem Impacto das Investigações em Geotecnia Ambiental: Investigação do subsolo Principais de ensaios de campo Ensaios de piezocone (sísmico) Geofísica (métodos elétricos) Ensaios de piezocone (resistividade) Exemplos de aplicação CT C

3 Perfil Estratigráfico Parâmetros Geomecânicos para Projeto Ensaios de campo na Investigação do Subsolo Parâmetros Hidrogeológicos Geoquímica (Geoambiental)

4 Ensaios geotécnicos de campo CPTU

5 2 cm/sec //=//=//=//????????? Hastes Ensaio de Piezocone?????????????????? f s u q c piezocone (CPTu)????????? R f = f s / q c x 1 %

6 Projeto de Fundações Abordagem direta 2 cm /sec Método Aoki & Veloso (1975) Resistência de ponta R = r. A p p p f s Resistência lateral R L n = U. r. l 1 L q c onde: r p = q c F 1 e r L = f F F 1 e F 2 => Coeficientes de transformação f (tipo de estaca e efeito escala) s 2 α. q = F 2 c

7 Perfil típico - ensaio CPTu q t (MPa) f s (kpa) 5 1 u 2 (kpa) f s Prof. (m) u q t

8 Ábaco de classificação de tipo de solo Resistência de Ponta (q t, bars) 1, 1 1 ZONE 1 ZONE 11 GRAVELY SAND TO CLAYEY SAND SAND TO (OVERCONSOLIDATED SAND OR CEMENTED) SAND SAND TO ZONE 9 SILTY SAND SILTY SAND ZONE 8 TO SANDY SILT ZONE 7 ZONE 6 ZONE 5 SANDY SILT TO CLAYEY SILT CLAYEY SILT ZONE 4 TO SILTY CLAY SILTY CLAY TO CLAY CLAY ZONE 12 VERY STIFF FINE GRAINED (OVERCONSOLIDATED OR CEMENTED) ZONE 3 ZONE 1 SENSITIVE FINE GRAINED ZONE 2 ORGANIC MATERIAL Razão de Atrito (f s /q c %) Robertson & Campanella (1986)

9 9 ensaios CPTu Campo exp. EESC-USP R f (%) q c (MPa) f s (MPa) Interpretated Profile (CPT) Grain Size Distribution (%) Profile (SPT) Landfill Sandy silty (SBT=6) 6) Silty clay (SBT=4) (SBT= 4) Clayey silt (5) Fine sand Silt Clay Landfill Brown Brown clayey clayey fine sand (Cenozoic Sediment) SC SC Pebbles LA LA' LA Depth (m) Clay (SBT= 3) Clay (SBT=3) Medium sand GWT GWT Red clayey fine sand (Residual Red clayey soil Sandstone) fine sand (Residual soil Sandstone) SC NA' 18 Clayey silt (SBT= (SBT=5) 5) SC SC NA NA 21 Ground water table = 9 to 11 m (variable) Unified Classification System MCT Classification System Giacheti et al. (23)

10 Amostrador de solos Penetração com hastes do CPT Trava de bola Liner Ponta retráctil Penetração Amostragem

11 Ensaio de Piezocone Sísmico Obtenção de 3+1 medidas independentes com a profundidade: V s Resistência de Ponta, q t f s Atrito lateral, f s Poro-pressão de cravação, u u 2 Tempo de chegada da onda S (t s ) (Ensaio Downhole) u 1 q t 6 o

12 SCPTU VS pela técnica Down-hole Sistema de ancoragem Cravação do piezocone Fonte geração ondas S V s Downhole

13 Registro típico de um ensaio SCPTU Volts,5,375,25,125,5 8m de profundidade,,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,11,12,13,14,15,16,17,18,19,2 9m de profundidade t V s S 1m = = t t,375 Volts,25,125,,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,11,12,13,14,15,16,17,18,19,2,375 1m de profundidade t,3125 Volts,25,1875,125,,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,11,12,13,14,15,16,17,18,19,2 Tempo (ms)

14 Resultado típico de um ensaio SCPTu Registros em tempo real na tela do computador Sand Clay Crust Penetração a 2 cm/s

15 Campanha de ensaios sísmicos Campo experimentais USP, Unesp e Unicamp Giacheti (21)

16 Comparação SCPT x Cross-hole profundidade (m) Tempo de chegada (ms) ensaio Campo exp. 17 Unesp-Bauru 18 profundidade (m) Velocidade (m/s) Vs - Downhole Vs - crosshole Vp - cross hole Giacheti (24)

17 Ondas S na investigação de solos tropicais Lateríticos não saturados Areias, Argilas e Saproliticos Barros,Giacheti & Martins (1991)

18 Go na investigação de solos tropicais Schnaid et al. (24)

19 Investigação de áreas contaminadas Lixo Ensaios Não intrusivos Contaminação causada por disposição de resíduos Ensaios Intrusivos Métodos geofísicos (geoelétricos) Tecnologia do piezocone (Resistividade e amostragem)

20 Técnicas Não-intruvivas p/ Investigação geoambiental Geofísica Sondagens Geolétricas Sondagem elétrica vertical

21 Técnicas Não-intruvivas p/ Investigação geoambiental Geofísica Caminhamento elétrico Sondagens Geolétricas

22 Técnicas Intruvivas p/ Investigação geoambiental SPT CPTU

23 CPTU investigação geoambiental Reduz resíduos e exposição do operador Possibilita incorporar diversos sensores Incorporar amostradores de H 2, gás e Solo CPTU Técnicos especializados (eqto e ensaio) => $$$ Penetração dificil em solos tropicais

24 Piezocone e acessórios E permite adicionar facilmente sensores como: inclinômetros, temperatura, sísmico ou acústico, resistividade (ou condutividade) identificador de vapores, sensor de ions específicos, raios gamma, etc.

25 Piezocone de Resistividade RCPTU Cravação 2 cm/sec Hasteamento Isolante 35mm 15mm 15mm Módulo de Resistividade 1.5 cm 2 Eletrodos 65mm f s f s U 3 U2 Piezocone 1. cm 2 U1 q c

26 Condutividade µs/cm >1, Valores típicos de resistividade N.A Zona não-saturada, ALTA Resistividade Nível D água Areia Limpa e Uniforme Valores típicos para aquíferos de água potável Resistividade MAIS BAIXA maior carga iônica (APL) (ou alta densidade ou porcentagem de argila ou alta temperatura ) Retorno a zona não-contaminada água potável Rápido aumento na Resistividade Contaminate isolante (LNAPL or DNAPL) Aquífero com água potável >2 Resistividade Ω-m

27 Interpretação e Aplicações do RCPTU m ρ = s a ρ n S b f r Archie, 1942 ρ b= Resistividade do meio, ρ f = Resistividade do fluido n = porosidade, Sr =grau de saturação Constates a, m & s textura, % de argila e mineralogia Ferramenta para definir regiões do maciço com maior concentração de ions na água. Definição da posição do nível d água

28 Resultado de ensaio RCPTU R f = (f s / q c ) 1% q c (bar) U2 (m de H 2 O) Resistividade (ohm-m) CPTU Perfil Interpretado Resecado Profundidade (m) SILTE ARGILOSO AREIA SILTE AREN. AREIA DO RIO FRASER 2 25 ARGILA SILTOSA Daniel, Howie, Campanella & Giacheti (23)

29 Intrusão de agua salina DIQUE CLAYEY SILT Silte argiloso 5 Areia siltosa Profundidade (m) Areia Intrusão de água Salina 25 Argila Distancia horizontal (m) Campanella et al (1998)

30 Piezocone de Resistividade RCPTU Calibração - RESISTIVIDADE (ohm. m) Leitura de resisitividade pelo RC PTU y =,9913x -,7918 R 2 =,9994 (256,41;256,41) Rcond x Rrcptu Linear (Rcond x Rrcptu) (2.1;2.1) Leitura de resistividade pelo Condutivímetro Bolinelli (24)

31 Contaminação com água salgada Paranaguá - PR Paranaguá 25 PARANÁ Curitiba 49 W 49 16' 15" L-1 S 25 25' 5" RCPTU-1 RCPTU-2 L-3 L-4 RCPTU P8 P7 L-2 P1 RCPTU-4 P1 " P4 L-5 P4 L-5 RCPTU-3 P2 P5 P6 P3 De Mio & Giacheti (25)

32 Contaminação com água salgada Paranaguá - PR De Mio & Giacheti (25)

33 Contaminação com água salgada Paranaguá - PR Perfil interpretado Robertson & Campanella Razão de Atrito Rf (%) Res.de Ponta Corr. - q t (MPa) Poro-Pressão U 2 (kpa) Resistividade R (Ohm.m) Condutividade (µs/cm) 1 AREIA A AREIA SILTOSA NA Areia AREIA AREIA SILTOSA A SILTE ARENOSO Argila SILTE ARENOSO A SILTE ARGILOSO Penetração drenada AREIA Areia De Mio & Giacheti (25)

34 Contaminação com água salgada Paranaguá - PR Bolinelli (24)

35 Ribeirão Preto Cava de lixo Ribeirão Preto Lixão Destivado Chorume Areia fina argilosa Solo residual de arenito

36 Lixão desativado de Ribeirão Preto 55 5 Mapa de resitividade aparente 2 m Resistividade (ohm.m) Mapeamento do formato e extensão da pluma de contaminação 45 2 LEGENDA 4 1 Cavas de lixo 35 5 Poços de monitoramento C Ensaios CPTU c/ amostragem P4 P6 P5 P3 C C C P2 P N Escala (m) Elis (24)

37 Lixão desativado de Ribeirão Preto Sondagens geoelétricas Delimitar as cavas de lixo, posição do nível d água e identificar as áreas contaminadas Linha C4 Caminhamento elétrico Prof. teórica (m) Sessão de resitividade aparente m Valores de resistividade aparente (ohm.m) Cota (m) Modelo 2D E W Lixo 6,7 ohm.m Lixo 8, ohm.m 63 - Solo sup ohm.m Solo sup ohm.m 61 Solo - residual arenoso N.A. 233 ohm.m Zona com lixiviação 8 ohm.m 233 ohm.m Zona saturada 152 ohm Água contaminada - 11 ohm.m Distancia (m)) Elis (24)

38 Bauru Bauru Aterro Sanitário Areia fina argilosa Solo residual de arenito

39 Aterro Sanitário de Bauru Ensaios RCPTU Amostragem Poços de monitoramento RCPT-1,2,3,9 CPT-4 RCPT-1 RCPT-7 RCPT-4,5,6,11 CPT-3 C4 RCPT-15 SEV 3 RCPT-8 RCPT-14 C3a SEV 2 SEV 1 CPT-1 Apparent Resistivity (ohm.m) SEV 7 SEV 6 C3b SEV 5 SEV LEGEND C2 C1 C1 SEV1 Electrical Profiling Schlumberger VES RCPT - 7 CPTU/RCPU Tests Landfill border Scale (metres) Elis (24) Mapeamento do formato e extensão da pluma de contaminação

40 Ensaios RCPTU Sistema de reação mutifunção e piezocone sem fios Penetração dinamica e quasi-estatica Sistema p/ perfuração

41 1 R f (%) Aterro Sanitário de Bauru q c (MPa) PIEZOCONE U (kpa) R (ohm-m) Interpretaded Profile (CPT) Sand (SBT= 9) Areia (SBT=9) SOIL SAMPLES Grain Size Distribution (%) Areia Silty Siltosa sand (SBT=77 to to 8) 8) 2 3 Depth (m) CPTU 4 - Dec/21 RCPTU 1, 2, 3 - Feb/22 RCPTU 9 - Apr/22 N.A. Argila Clay SBT=3 or 11(CPTU4) (SBT= 3) Silty sand (SBT= 7 to 8) Areia Siltosa (SBT=7 to 8) Argila Clay SBT=3 (SBT= or 11(CPTU4) 3) Silty sand (SBT= 8) Areia Siltosa (SBT=8) Solo Fino Muito Rijo (SBT=11) Sand (SBT= 9) Areia (SBT=9) GWL Silt Sand Clay Mondelli (24)

42 H 2 O Amostrador de água Lençol suspenso Válvula de bola aquifero

43 1 R f (%) Aterro Sanitário de Bauru q c (MPa) PIEZOCONE R (ohm-m) Interpretaded Profile (CPT) Areia Sand (SBT=9) (SBT= 9) SOIL SAMPLES Grain Size Distribution (%) WATER SAMPLES R (ohm-m) Silty sand Areia siltosa (SBT=7) 7) 2 Depth (m) Silte Arenoso Sandy (SBT=6) silt (SBT= 6) Silty Areia sand siltosa (SBT=7) Solo Fino Muito Rijo (SBT=11) Argila Clay (SBT=3) GWL N.A. (SBT= 3) Silt Sand Silty sand Areia siltosa (SBT= (SBT=8) 8) Clay Clay (SBT= 3) Silty Areia sand siltosa (SBT=7) Argila (SBT=3 - RCPTU15) Areia (SBT=9 - RCPTU14) RCPTU 14 - Apr/22 RCPTU 15 - Jul/22 1 Mondelli (24)

44 Considerações finais Investigação do subsolo O 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. Investigação geoambiental Ensaios 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

45 CT C Obrigado! Heraldo L. Giacheti giacheti@feb.unesp.br