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Utilização de Ensaios de Campo na
Identificação de Solos Colapsíveis
João Barbosa de Souza Neto
Universidade Federal do Vale do São Francisco (UNIVASF)
Fortaleza, novembro / 2013
Apoios:
Grupo GEGEP – UFPE
Consórcio Logos-Concremat
Ministério da Integração
Estrutura da Apresentação:
Conceito de Colapso.
Identificação de Solos Colapsíveis.
Limitações dos Ensaios de Laboratório.
Propostas com base em ensaios de campo:
Ensaio SPT-T
Ensaio Pressiométrico Duplo
Ensaios de Colapso “in-situ”- Placas
Conceito de Colapso
Mecanismo
de colapso
Potencial de
Colapso
o
ce1
ΔeεPC
Identificação de Solos Colapsíveis
PC (%) GRAVIDADE DO PROBLEMA
0 a 1 Sem problema
1 a 5 Problema moderado
5 a 10 Problemático
> 20 Problema muito grave
1001 oe
ePC
PC > 2 % - Colapsível
Vargas (1978)
Jennings e Knight (1975)
Limitações dos Ensaios de Laboratório
Coleta de Amostra
Indeformada
Ensaio Edométrico
Condições de contorno
nem sempre condizem com a
condição de campo.
Propostas Com Base em Ensaios de Campo
Ensaio SPT-T (Décourt e Quaresma Filho, 1994)
Índice de Torque
𝑇𝑅 =𝑇𝑚á𝑥𝑁
Solo Colapsível
2 < TR < 3
Propostas Com Base em Ensaios de Campo Ensaio SPT-T (Décourt e Quaresma Filho, 1994)
0
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6
T/N
SPT-T1 (Fev./02)
SPT-T1b (Out./02)
0
1
2
3
4
5
6
7
0 10 20 30 40 50
N (SPT)
SPT-T1 (Fev./02)
SPT-T1b (Out./02)
75/23
50/8
50/15
45/1
1
48/17
61
Estação
seca
Estação
chuvosa
Descrição0
1
2
3
4
5
6
7
0 0,5 1
Pro
fun
did
ad
e (
m)
Areia fina siltosa,
não plástica,
fofa a medianamente
compacta
Areia fina siltosa,
com plasticidade ,
fofa a medianamente
comapcta.
Compacta a muito
compacta
Impenetrável à
percussão
Arenito da
Formação Tacaratu
Fim da sondagem
Déco
urt
e Q
uare
sm
a F
ilh
o (
1994)
Petrolândia-PE (Souza Neto, 2004;
Coutinho et al, 2004)
T = 1,5 N
R2 = 0,63
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30
NSPT
To
rqu
e (
kg
f.m
)..
Ensaio Pressiométrico Duplo (Coutinho et al. 2004; Dourado, 2006)
Sonda
pressiométrica
Fonte de
pressão
CPV
Tubulação
Potencial de Colapso
Pressiométrico
nat2
o
nat2
owet2
o
2
i
2
i
2
fpress
r
rr
r
rrC
Pre
ssã
o
P0
Expansão
livre
r
Raio
Colapso
Solo saturado
Umidade natural
Translação da curva
(rf , Pf )REF
ri
ronat rosat
Pressiômetro de Mènard
Oliveira et al. (1999)
Ensaio Pressiométrico (Coutinho et al.2004; Dourado 2006)
(a) Trado tipo cavadeira
Adequados para solos arenosos secos
(b) Trado tipo helicoidal
Adequado para solos arenosos saturados
Trado Cavadeira
Solo Seco
Trado Cavadeira
Solo Úmido Petrolândia-PE
Ensaio Pressiométrico Duplo (Coutinho et al. 2004; Dourado 2006)
Petrolândia-PE
Inundação
Ensaio Pressiométrico Duplo (Coutinho et al, 2004; Dourado 2006)
0
200
400
600
800
0 500 1000 1500 2000
Pressão (kPa)
Vo
lum
e (c
m3)
PMT - condição natural
PMT - condição inundada
Prof. = 2 m
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 20 40 60 80
Epnat/Epinun
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 20 40 60 80
Ep (MPa)
PMT Umidade Natural
PMT Após Inundação
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 20 40 60
N (SPT)
Estação Úmida
Estação Seca
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0 0,5 1 1,5 2
Pro
fun
did
ad
e (
m)
CAMADA I
CAMADA II
(a) (b) (c)SPT>50
Petrolândia-PE
Ensaio Pressiométrico Duplo (Coutinho et al. 2004; Dourado 2006)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 10 20 30 40
Cpress (%)
Colapso
Pressiométrico
(Kratz de Oliveira
et al. 1999)
PR
OB
LE
MÁ
TIC
O...
PR
OB
LE
MA
MO
DE
RA
DO....
SE
M P
RO
BLE
MA..
......
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 1 2
I
II
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 2 4 6 8 10
c (%)
Gravidade do problema
vi = 200kPa
SE
M P
RO
BLE
MA..
PR
OB
LE
MA
MO
DE
RA
DO......
PR
OB
LE
MÁ
TIC
O..
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0 1 2
Pro
fun
dia
de
(m
)
I
II
(a)
SPT >50
SPT > 50 (b)
Classificação:
Jennings e Knight (1975)
Petrolândia-PE
Expansocolapsômetro (Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004; Coutinho et al. 2010; Souza Neto et al. 2012)
Expansocolapsômetro (Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004)
Sapata
Expansocolapsômetro
(Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004, Coutinho et al. 2010)
Etapas:
• - Abertura do furo
• - Nivelamento da base do
furo
• - Montagem do equipamento
• - Aplicação do carregamento
• - Inundação e medição do
colapso.
Trado nivelador
Souza Neto (2004)
Expansocolapsômetro
(Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004, Coutinho et al. 2010)
wfinal
ipi
Z
ΔHε
wfinal
ipi
Z
ΔHε
Potencial de Colapso
?
Expansocolapsômetro
(Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004, Coutinho et al. 2010)
Metodologia adotada no PISF (Souza Neto et al. 2012)
Expansocolapsômetro
(Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004, Coutinho et al. 2010)
Correlação de resultados de ensaios de laboratório para aferir os ensaios de campo.
Coletas de amostras indeformadas a 0,50 m e 1,0 m em trecho experimental para ensaios edométricos simples.
Determinação do colapso em campo em diversas profundidades.
Obtenção do potencial de colapso – Correlação com laboratório.
Critério de Vargas (1978) – PC > 2%
Metodologia adotada no PISF (Souza Neto et al. 2012)
Expansocolapsômetro
(Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004, Coutinho et al. 2010)
Metodologia adotada no PISF
(Souza Neto et al. 2012)
Expansocolapsômetro
(Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004, Coutinho et al. 2010)
Metodologia adotada no PISF
(Souza Neto et al. 2012)
Expansocolapsômetro
(Ferreira e Lacerda 1993; Souza Neto 2004, Coutinho et al. 2010)
Metodologia adotada no PISF
(Souza Neto et al. 2012)
Considerações Finais 60 % do território do NE possui clima semiárido.
Ocorrência de solos especiais: colapsíveis e expansivos.
Grandes obras de infraestrutura – otimização das
investigações geotécnicas – ensaios de campo.
O Expansocolapsômetro tem se mostrado um método
simples e econômico para investigação de solos
colapsíveis.
Ensaios de laboratório são necessários para auxiliar na
interpretação dos resultados de campo
Modelagem numérica – interpretação racional
Agradecimentos
Grupo GEGEP / UFPE – Projeto Pronex
Prof. Roberto Quental Coutinho
Consórcio Logos-Concremat - Eng. Marcus Vinicius
Ministério da Integração – Eng. Eduardo Nina