PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA
A PROSPECÇÃO GEOTÉCNICA define-se como: Um conjunto de operações com vista a averiguar a constituição, características mecânicas e outras propriedades do solo e do substrato do ou dos locais de interesse para um dado trabalho de engenharia Prospecção Directa Semi-directa Indirecta Trabalhos de reconhecimento, Geológico ou geotécnico, que permitam a colheita directa de elementos das formações a estudar Sondagens Prospecção Geofisica
PROSPECÇÃO DIRECTA Os trabalhos consistem: Na abertura, manual ou mecânica, de valas ou sanjas, trincheiras, galerias e poços, dimensionados de modo a permitir o seu fácil estudo pelos técnicos responsáveis pela elaboração da parte geotécnica do projecto Sanja
PROSPECÇÃO SEMI-DIRECTA Sondagens São operações de prospecção semi-directa do subsolo, que consistem na abertura de furos de pequeno diâmetro, inacessiveis ao homem, executados, de um modo geral, a partir da superfície São obras cilindricas em que a geratriz é muitas ordens de grandeza superior ao diâmetro Utilizam os métodos de perfuração Implicam a perfuração de rocha ou solo, cominuição do material a perfurar, desagregando-o e arrastando-o
Percussão Mecanismos de perfuração Rotação Roto-percussão
Com cabo (sistema pensilvânico) Percussão Com varas Maciças (sistema canadiano) Sondagens mecânicas Ocas (c/ injecção de água) Rotação -Com trado -Com brocas de dentes de carboneto de tungsténio -Com brocas de coroas diamantadas Com trépanos de roletes cónicos (rotary)
SONDAGENS POR PERCUSSÃO COM CABO (método Pensilvânico) Este método de perfuração consiste em elevar e deixar cair repetidamente, um TRÉPANO sobre a rocha que se deseja perfurar. Os fragmentos de rocha são, posteriormente, retirados para a superfície por meio de uma limpadeira (colher) Extremidade percutora const. por cabeças amoviveis
Tipos de Trépanos A Regular B C Californiano D Salomónico E Cruciforme Utilizado habitualmente Indicado para formações sedimentares brandas com tendência a desprendimentos Indicado para formações com tendência a desviar a perfuração Rochas estratificadas inclinadas
Sistema de limpeza nas sondagens percutivas com cabo A remoção dos detritos obriga a retirar o trépano, fazendo descer pelo cabo a LIMPADEIRA que é um cilindro oco com uma válvula anti-retorno, colocada na parte interior da linha de cabo ou trem de varas e que usando a água do furo carreia os detritos Trépano e limpadeira
COM VARAS (método canadiano) Este método de perfuração utiliza VARAS ROSCADAS, directamente umas às outras ou por meio de uniões, que suportam na parte inferior o TRÉPANO ao qual estão ligadas rigidamente. As varas podem ser ocas ou maciças. MARTELOS E SUPERMARTELOS PNEUMÁTICOS Usados para executar furos, segundo uma inclinação qualquer, em rochas de elevada dureza. São largamente utilizados em: Minas Pedreiras Construção civil
SONDAGENS A ROTAÇÃO Utilizam-se ferramentas de corte animadas de movimento rotativo transmitido, de um modo geral, a partir da superfície, por meio de varas ocas Os tipos de ferramentas utilizadas dependem: -do método de perfuração -Da natureza geológica das formações Utiliza-se sempre, sob pressão, água ou lama que pode circular no furo por dois processos designados por circulação directa e circulação inversa
Esquema de sonda rotativa
PERFURAÇÃO COM TRADO Não permite atingir grandes profundidades-dezenas de metros na vizinhança da superfície freática Aplicado a solos-formações incoerentes Não perfura rochas medianamente coesas Diâmetros inferiores a 800 mm Protecção do furo-camisa de aço, quando necessário O trado (mov. rotativo) provoca a desagregação por raspagem pelas asas no fundo do furo, carreando o material desagregado através da hélice
Brocas para sondas helicoidais Extracção de amostras com sonda helicoidal
PERFURAÇÃO COM BROCA DE DENTES Os dentes são constituídos por prismas de carboneto de tungsténio (dureza de 9 a 9.2 na escala de Mohs), Soldados longitudinalmente às brocas, alternadamente nas faces exterior e interiorinstrumento de corte Permite uma elevada recuperação de testemunhos se for usado um tubo duplo amostrador Permite a execução de furos com uma inclinação qualquer Os diâmetros são normalizados e podem atingirse grandes profundidades A limpeza do furo é feita com água ou lama Coroa com prismas de tungsténio Aplica-se a formações de média dureza a duras
PERFURAÇÃO COM BROCAS DIAMANTADAS Os diamantes podem ser incrustados sobre uma massa metálica (matriz), tendo um grão médio, ou impregnados nesta, sendo de grão fino-instrumento de corte Aplica-se a formações brandas, médias e duras. As brocas com matriz metálica branda são utilizadas para rochas duras; as de matriz dura são usadas para rochas alteradas e muito alteradas As coroas diamantadas podem ser maciças (côncavas ou convexas), não permitindo a recuperação dos tarolos das formações atravessadas, ou tubulares (parede fina ou espessa) com as quais se utiliza tubo duplo amostrador permitindo a recuperação dos tarolos Permite a execução de furos com uma inclinação qualquer e podem atingir-se grandes profundidades Os diâmetros são normalizados (modelos Americano, Craelius, Canadiano, Foraky) A limpeza do furo é feita com água ou lama
Coroas maciças com diamantes incrustados, Concava e convexa Coroas tubulares com diamantes incrustados e impregnados
Diferentes tipos de coroas e calibradores
PERFURAÇÃO POR ROTARY Neste tipo de perfuração não se utiliza tubagem para revestimento provisório dos furos, uma vez que são utilizadas lamas (lamas bentoniticas) que formam uma pelicula argilosa envolvente das paredes do furo e que suporta as tensões, impedindo o desmoronamento sobretudo nas formações incoerentes Permite grandes rendimentos de avanço Os trépanos utilizados na perfuração de rochas duras são constituídos por 2 ou mais carretos cónicos, dentados (rock bits), de aço duro, que rolam sobre o fundo do furo triturando a formação atravessada. Em formações brandas, ou pouco consolidadas, utilizam-se trépanos de 2 ou mais lâminas fixadas por soldadura ao seu corpo O movimento de corte é feito pelo rolamento dos carretos Permite a execução de furos com orientação próximo da vertical e podem atingir-se profundidades na ordem do Km Os diâmetros são normalizados A limpeza do furo os fragmentos resultantes são removidos para a superfície pela lama circulante
Tricones
ROTARY
CIRCULAÇÃO DIRECTA E CIRCULAÇÃO INVERSA
CAMPOS DE APLICAÇÃO DAS SONDAGENS 1. Pesquisa, captação e exploração de: Petróleo Gás natural Enxofre Sais diversos Águas termais e freáticas Jazigos minerais 2. Abertura de chaminés e poços pilotos e em ventilação de diversos trabalhos mineiros 3. Congelamento de terrenos incoerentes para abertura de poços, túneis ou posterior colheita de amostras intactas 4. Diversas aplicações em trabalhos de Engª Civil dos quais destacamos o reconhecimento geotécnico de fundações de barragens, pontes, etc. 5. Colheita de amostras indeformadas, ensaios de penetração dinâmica, ensaios de permeabilidade, consolidação de maciços rochosos, cortinas de estanqueidade, ancoragens, rebaixamento de niveis aquíferos, etc.
APLICAÇÕES EM ENGª CIVIL Um dos objectivos da execução de sondagens é não só o conhecimento litológico do maciço e sua fracturação, mas também, estimar o seu comportamento mecânico e/ou hidráulico 1. Sondagens de reconhecimento 2. Sondagens mecânicas de amostragem integral em maciços rochosos 3. Ensaios em sondagens -Ensaios de injecção de água em maciços rochosos (Lugeon) -Ensaio Lefranc -Ensaio de corte ou vane-test -Ensaio de penetração dinâmica ou SPT -Outros ensaios
EXERCÍCIO Que tipo de métodos de perfuração utilizaria na abertura dos furos A e B, caso pretendesse caracterizar geotecnicamente as formações Geológicas atravessadas.