A permeabilidade dos solos é a propriedade relacionada à facilidade ou dificuldade de escoamento de água. Ela é expressa em forma numérica pelo coeficiente de permeabilidade. Conhecê-lo é fundamental para etapas como drenagem, rebaixamento do nível d’água, saneamento e também para saber o recalque esperado das fundações.

Descobrir a permeabilidade do solo permite a resolução de diversos problemas comuns na engenharia. Destes, um dos que causam grande número de patologias são os recalques de fundações. Uma das principais causas deles é a compressibilidade do solo, que nada mais é do que a diminuição do seu volume sob ação de cargas aplicadas.

Existem equações que, por meio do conhecimento do coeficiente de permeabilidade (k), permitem que seja estimado o tempo de recalque das obras. Para isso é feito o ensaio de permeabilidade do solo.

Neste texto, apresentaremos o ensaio de permeabilidade em furos de sondagem e como deve ser feita sua execução. Continue lendo!

O que é o ensaio de permeabilidade?

É o ensaio que permite obter o coeficiente de permeabilidade do solo — podendo ser in situ ou em laboratório. Quando o ensaio é in situ, a realização é por meio de furos de sondagens para medir o volume de água absorvido ou retirado do solo, durante determinado intervalo de tempo, em função da aplicação de diferenciais de pressão que é induzida por colunas d’água — resultante da injeção ou da retirada de água do furo.

O ensaio de permeabilidade in situ, na verdade, é um conjunto de ensaios de permeabilidade executados em furos de sondagens, que são usualmente utilizados para caracterização hidrogeotécnica dos terrenos considerados naturais.

Qual norma regula esse procedimento?

As recomendações utilizadas para o ensaio de permeabilidade in situ são da Associação Brasileira de Geologia de Engenharia (ABGE), do U.S. Bureau of Reclamation — Earth Manual e Harry R. Cedergeen — Seepage, Darinage and Flow Nets, pois não existe normatização brasileira sobre o tema.

Entretanto, é importante destacar que existe a NBR 13292, que regulamenta a determinação do coeficiente de permeabilidade de solos granulares à carga constante. Já a NBR 14545 de 2000 e a NBR 13292 de 1995 são as normas referentes aos ensaios realizados em laboratório.

Como é a execução do ensaio?

O ensaio de determinação do coeficiente de permeabilidade é feito tendo em vista a lei experimental de Darcy, que leva em consideração a velocidade de percolação da água em um solo e a relaciona ao gradiente hidráulico, que é diretamente proporcional à velocidade.

A determinação do coeficiente de permeabilidade pode ser feita por meio de fórmulas que o relacionam com sua granulometria. Essa determinação pode ser realizada em laboratório, utilizando-se permeâmetros de nível constante ou variável. Também pode ser feita in loco por meio dos ensaios de tubo aberto.

Ensaios de tubo aberto

Os ensaios de tubo aberto consistem em cravar um tubo de sondagem no terreno até a profundidade desejada. Posteriormente, esse tubo é enchido com água, medindo-se a velocidade com que ela escoa pelo tubo e se infiltra no terreno, segundo superfícies esféricas e concêntricas.

Um dos métodos mais utilizados na determinação da permeabilidade in loco — também denominada in situ — é o ensaio de Lefranc. Ele pode ser executado em diversas profundidades e consiste em introduzir ou bombear água numa cavidade de forma constante. Essa cavidade deve estar situada à profundidade do nível do terreno onde se pretende conhecer a permeabilidade.

Pode ser executada a carga constante ou variável, mas neste texto será apresentado o ensaio de carga hidráulica constante, uma vez que mesmo sendo mais trabalhoso, proporciona resultados mais fáceis de interpretar.

Como funciona

O ensaio consiste na cravação do tubo de revestimento de sondagem no terreno até a cota determinada, que é a profundidade em que se deseja conhecer a permeabilidade. A carga hidráulica é sempre considerada nula antes do ensaio. Porém, durante o processo ela é obtida pela altura de água no furo acima do nível freático. Acabamos de passar parte dessas informações no subtitulo acima.

Para a execução, após a escavação do furo e cravação dos revestimentos no mínimo 100 cm acima do nível do terreno, enche-se o furo de água até a boca — esse é considerado o tempo zero. É importante desobstruir a parede do furo, no horizonte de solo a ser ensaiado, com escarificador, que será utilizado para realizar uma raspagem.

Após isso, o nível de água no furo deve ser mantido constante, alimentado por uma fonte apropriada, medindo-se o volume de água introduzido durante certo intervalo de tempo. As informações tais como nível d’água, vazão, profundidade do furo, diâmetro, raio externo do furo e comprimento devem ser registradas para que seja possível calcular o coeficiente de permeabilidade. É importante ressaltar que, geralmente, o trecho de ensaio tem comprimento entre 0,5 a 1 metro.

As medidas de absorção de água obtidas por meio do ensaio de infiltração podem ser feitas com hidrômetro conectado à canalização da bomba, quando essas forem superiores a 0,01m³/min, ou com proveta graduada, quando forem inferiores a 0,001m³/min.

Quando não for observada variação progressiva nos valores lidos, se houver diferença entre leituras isoladas ou se o valor médio não superar 20%, as leituras de absorção de água estarão estabilizadas. Pode-se estimar um tempo médio de 20 minutos para cada ensaio realizado.

Para cargas hidráulicas superiores a 0,2 kgf/cm², recomenda-se o ensaio de rebaixamento. Todos os fenômenos que ocorrerem durante o ensaio devem ser registrados e, ao término do processo, deve-se elaborar um gráfico.

Nele, serão lançados no eixo das abscissas o tempo e no das ordenadas o volume acumulado, para observar a estabilização da vazão, que será caracterizada pela reta obtida. Essa será a vazão utilizada para o cálculo da permeabilidade.

Como é feita a determinação do coeficiente de permeabilidade?

É possível obter o coeficiente de permeabilidade a partir da fórmula abaixo:

Q = K.C.h

Onde:

  • Q = vazão;
  • K = coeficiente de permeabilidade (cm³/s);
  • C = coeficiente de forma relativo à cavidade;
  • h = altura da amostra revestida + ½ L (cm).

Existe, também, uma tabela de permeabilidade que é muito utilizada — nela são destacados os coeficientes de permeabilidade em função dos tipos de solo.

K 10³ 10² 10¹ 1 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9
Solo Pedregulhos Areias Areias finas siltosas e argilosas, siltes argilosos Argilas

Porque é essencial contratar uma boa empresa para esse ensaio?

A determinação do coeficiente de permeabilidade exige experiência de campo, sólido domínio teórico e competência matemática. Por isso, os trabalhos geotécnicos só devem ser realizados por profissionais e empresas consagrados, como a APL. O investimento em uma boa empresa para executar a parte geotécnica proporciona um menor custo de execução da obra e mais segurança.

Mesmo que a maioria dos procedimentos de engenharia sejam normatizados, a competência técnica para resolver problemas nesse segmento é o principal diferencial para obter bons resultados em uma obra.

A APL é um exemplo de empresa com expertise, pois constantemente está envolvida em etapas de investigação, dimensionamento e execução, apresentando sólida experiência, conhecimento teórico e desempenho atestado por todos os diversos projetos que já estiveram envolvidos — sabendo o que fazer em todas as etapas.

Portanto, seja para executar o ensaio de permeabilidade do solo, seja para qualquer outra etapa que envolva a geotecnia, entre em contato com APL e obtenha o melhor serviço para a sua obra!