SONDAGEM ROTATIVA E MISTA COM SPT – Padronizações e informações obtidas nas investigações

Após a realização inicial de uma campanha de investigação geotécnica, constituída no mínimo de sondagens a percussão devem ser realizadas investigações complementares com sondagens adicionais e outros métodos quando:

• Forem observadas peculiaridades do subsolo
• Forem observadas peculiaridades do projeto,
• Caso haja dúvida quanto à natureza do material impenetrável a percussão

Deve-se ficar atendo as paralisações repentinas nas sondagens a percussão, finalizadas através dos ensaios de lavagem por tempo.

Quando ocorre essa interrupção no avanço da sondagem, usualmente não foi realizado o ensaio de penetração SPT e, consequentemente não há recuperação de amostras da camada onde o furo foi paralisado.

Observado esse resultado na sondagem, há sempre a dúvida sobe qual a natureza do material (solo, rocha, entulho etc.) impenetrável a sondagem a percussão.

As sondagens rotativas e mistas, permitem a recuperação de testemunhos do material impenetrável a sondagem a percussão. Esse tipo de sondagem consegue avançar nos materiais onde o SPT é considerado impenetrável.

Ainda não existe uma normatização da ABNT para sondagens rotativas e mistas. Por isso, vamos abordar nesse artigo informações relevantes sobre as padronizações existentes além das informações obtidas nesse tipo de sondagem.

SONDAGEM ROTATIVA

Sondagem Rotativa é um método de investigação geotécnica que consiste no uso de um conjunto motomecanizado projetado para a obtenção de amostras de materiais rochosos, contínuas e com formato cilíndrico, através de ação perfurante dada basicamente por forças de penetração e rotação que, conjugadas, atuam com poder cortante. A amostra de rocha obtida é chamada de testemunho.

SONDAGEM MISTA

Sondagem mista é uma método de investigação geotécnica que consiste na investigação do solo por sondagem a percussão (SPT) e investigação da rocha por sondagem rotativa.

PADRONIZAÇÃO DA SONDAGEM ROTATIVA

Existem dois sistemas de normatização das dimensões e nomenclaturas para sondagens rotativas:

• DCDMA (Diamond Core Drill Manufacturers Association)
• Padrão métrico que expõe o diâmetro do furo em milímetros.

O sistema de medidas de maior aceitação e uso é o DCDMA. Este abrange a padronização de revestimentos, hastes, barriletes, calibradores e coroas que possuem os diâmetros caracterizados por letras sendo as mais usuais as, A, B, N e H, elas cobrem dimensões de furo de 1, ½ a 4 polegadas.

O DCDMA especificou por muito tempo o grupo X e mais recente adotou o grupo W. Os tubos do grupo X, são relativamente mais leves e possuem passos de rosca fina, já no grupo W são mais pesados com passos de rosca mais grossa.

HASTES DE PERFURAÇÃO

as hastes de perfuração são necessárias para o avanço da sondagem e conduzem no seu interior o fluído para refrigeração das peças de corte.

Denominação	∅ Externo	∅ Interno	∅ Interno niple
EW	34,99	44,40	53,90
AW	66,70	88,90	23,00
BW	31,50	42,80	57,10
NW	77,70	11,10	15,90
HW	19,00	34,90	60,30

*medidas em milímetros

REVESTIMENTOS

Os revestimentos são geralmente usados nos solos, rochas porosas, alteradas ou fraturadas para impedir o fechamento do furo, assim como na prevenção da perda de água de circulação.

REVESTIMENTOS GRUPO W

Denominação	∅ Externo	∅ Interno
EW	42,60	38,20
AW	57,30	48,50
BW	73,20	60,50
NW	89,10	76,40
HW	114,50	101,40

*medidas em milímetros

REVESTIMENTOS GRUPO X

Denominação	∅ Externo	∅ Interno	∅ Interno niple
EX	46,20	41,20	38,20
AX	57,30	50,70	48,50
BX	73,20	65,00	60,40
NX	89,10	80,80	76,40
HX	114,50	104,60	100,20

*medidas em milímetros

BARRILETE AMOSTRADOR

Os barriletes são os instrumentos constituído por um ou dois tubos de aço, com adaptação de peças cortantes incrustadas de diamantes ou metal duro para cortes de rocha, sendo que o núcleo, testemunho, é recolhido no tubo e seguro por meio de uma mola cônica. Utilizam-se barriletes simples, duplos rígidos e duplos giratórios.

Os barriletes simples dos grupos WG e WT consistem em um único tubo em cuja extremidade inferior são conectados o alargador e a coroa. São muito usados para dar início à perfuração quando a rocha está aflorante.

O uso normal deles é feito em formações rochosas muito compactas e coerentes, tornando-se inadequados em rochas friáveis, quebradiças ou facilmente erosíveis.

Os barriletes duplos rígidos dos grupos WG e WT são semelhantes aos simples, apresentando, porém, além do tubo externo, um tubo interno que armazena e impede o contato da água de perfuração com parte significativa do testemunho.

São normalmente adequados para usos em formações rochosas compactas coerentes e pouco fraturadas. Podem ser usados, também, em formações rochosas pouco coerentes, desde que sejam relativamente compactas e pouco fraturadas.

Os barriletes duplos giratórios dos grupos WG e WT apresentam dois tubos, sendo um externo e outro interno e, na parte superior, um dispositivo que faz com que a camisa interna permaneça estacionária, não girando com o conjunto.

É recomendado o uso desses barriletes em formações rochosas friáveis e fraturadas.

Os barriletes duplos giratórios, do grupo WM com caixa de mola, são utilizados para as sondagens em rochas inconsistentes ou friáveis, possibilitando melhor recuperação.

BARRILETES SIMPLES WG

Denominação	∅ Externo	∅ Interno
EWG	36,50	23,80
AWG	46,00	32,50
BWG	57,90	44,40
NWG	73,80	57,10
HWG	95,20	79,30

*medidas em milímetros

BARRILETES DUPLOS WG E WM

Denominação	∅ Externo	∅ Interno
EWG / EWM	36,49	23,79
AWG / AWM	46,02	31,75
BWG / BWM	57,93	43,63
NWG / NWM	73,81	57,15
HWG / WHM	92,25	77,77

*medidas em milímetros

BARRILETES SIMPLES WT

Denominação	∅ Externo	∅ Interno
EWT	–	–
AWT	–	–
BWT	58,70	46,60
NWT	73,80	61,90
HWT	96,80	84,10

*medidas em milímetros

BARRILETES DUPLOS WT

Denominação	∅ Externo	∅ Interno
EWT	36,50	24,60
AWT	46,80	34,10
BWT	58,70	46,00
NWT	73,80	60,30
HWT	96,80	82,50

*medidas em milímetros

COROAS, ALARGADORES E CALIBRADORES PARA BARRILETES

As coroas, alargadores e/ou calibradores, são acoplados aos barriletes amostradores e têm a função de cortar a rocha ou formação dura.

 Podem ser de diamante, wídia ou outro material apropriado e, o tipo e qualidade a empregar dependem do material a ser perfurado.

Para destruir pedaços de testemunho ou rocha que tenham caído no interior do furo, ou simplesmente, fazer um furo sem recuperação, usam-se coroas de seção plana ou maciças.

COROAS CALIBRADORES E TESTEMUNHOS WG E WM

Denominação	Coroa ∅Externo	Coroa ∅Inteno	Calibrador ∅Externo	Calibrador ∅Interno
EWG / EWM	37,33	21,46	37,7	20,6
AWG / AWM	47,62	30,09	48	29,3
BWG / BWM	59,56	42,03	59,9	41,2
NWG / NWM	75,31	54,73	75,6	53,9
HWG / WHM	98,8	76,2	99,2	75,4

Medidas em milímetros. As dimensões do calibrador internos são também os valores aproximados dos testemunhos

COROAS CALIBRADORES E TESTEMUNHOS WT

Denominação	Coroa ∅Externo	Coroa ∅Interno	Calibrador ∅Externo	Calibrador ∅Interno
EWT	37,3	22,9	37,7	22,5
AWT	47,6	32,5	48	31,7
BWT	59,6	44,4	59,9	43,6
NWT	75,3	58,7	75,6	57,9
HWT	98,8	80,9	99,2	80,1

Medidas em milímetros. As dimensões do calibrador internos são também os valores aproximados dos testemunhos

SAPATAS PARA REVESTIMENTOS

As sapatas para revestimento são, também, acopladas ao revestimento e cortam a formação, permitindo o avanço dele. Permitem passagem do barrilete de mesma denominação através do seu interior.

COROAS E SAPATAS DE REVESITMENTO X E W

Denominação	Coroa ∅Externo	Coroa ∅Interno	Calibrador ∅Externo	Sapatas ∅Externo	Sapatas ∅Interno
EX / EW	47,6	35,6	48	47,6	37,9
AX / AW	59,5	45,2	59,9	59,5	48,2
BX / BW	75,3	56,2	75,6	75,3	60,2
NX / NW	91,8	72,1	92,2	91,8	75,9
HX / HW	117,4	95,9	–	117,5	99,6

Medidas em milímetros. As dimensões do calibrador internos são também os valores aproximados dos testemunhos. Para o diâmetro HX / HW não há necessidade de calibrador externo.

SISTEMA WIRE-LINE SERIE Q

No sistema wire line a penetração do barrilete é executada por meio de rotação das hastes. Uma vez penetrado na rocha, o barrilete é destravado das hastes, içado por meio de um pescador automático e puxado, através de um cabo de aço, por dentro das hastes, até a superfície.

Neste sistema as hastes de sondagem servem, também, como revestimento.

Denominação	Haste ∅ Ex	Haste ∅ In	Barrilete Ext. ∅Ex	Barrilete Ext. ∅In	Barrilete Int. ∅Ex	Barrilete Int. ∅In	Coroa ∅ Ex	Coroa ∅ In	Calibrador ∅ Ex	Calibrador ∅ In
AQ	44,5	34,9	46	36,5	32,5	28,6	47,6	27	48	26,8
BQ	55,6	46	57,2	46	42,9	38,1	59,5	36,5	60	36,2
NQ	69,9	60,3	73	60,3	55,6	50	74,6	47,6	75,8	47,4
HQ	88,9	77,8	92,1	77,8	73	66,7	95,6	63,5	96	63

Medidas em milímetros. As dimensões do calibrador internos são também os valores aproximados dos testemunhos.

EXECUÇÃO DA SONDAGEM ROTATIVA OU MISTA

Confirmada a duvida quanto a natureza do material impenetrável a sondagem a percussão, dá-se início ao prosseguimento das investigações geotécnicas por meio da sondagem rotativa ou mista.

A sonda rotativa deve ser instalada em banqueta ou plataforma plana escavada ou elevada firmemente ancorada, de modo a minimizar a transmissão de suas vibrações para a composição dos tubos de sondagem.

Na água, a sonda deve ser instalada sobre plataforma flutuante ancorada, para evitar desvios e deslocamentos durante a execução da sondagem.

O diâmetro da sondagem deve ser indicado pela projetista ou pela fiscalização, devendo ser levada em conta a necessidade da obra.

Regra geral, com diâmetros maiores obtém-se melhor recuperação dos testemunhos e melhores informações do estado “in situ” da rocha. Os diâmetros utilizados em ordem decrescente são: HW ou HX, NW ou NX, BW ou BX, AW ou AX e EW ou EX.

A recuperação mínima para qualquer diâmetro deve ser estabelecida, de comum acordo, entre as partes interessadas, levando-se em conta as necessidades técnicas da obra.

Na sondagem em solo, rocha porosa, alterada ou fraturada geralmente é usado revestimentos para impedir o fechamento do furo, assim como na prevenção da perda de água de circulação.

O perfil obtido por uma sondagem deve ser completo, caracterizando toda a extensão do terreno atravessado. Para tanto, numa mesma sondagem, os trechos de solo devem ser perfurados através do processo de percussão, e os trechos de rocha, alterada ou não, pelo processo rotativo.

Quando ocorrer horizonte de solo, superior a 0,5 m deve ser utilizado método a percussão, com medidas de SPT a cada metro, até serem atingidas as condições definidas de paralisação da sondagem.

Pode-se fazer a utilização do processo rotativo em substituição aos processos normais de avanço da sondagem a percussão. Neste caso, o barrilete e a coroa de sonda rotativa devem avançar a seco, até o nível d’água e com circulação de água abaixo dele.

À executante cabe empregar todos os recursos da sondagem rotativa, tais como perfuração cuidadosa, manobras curtas, coroas e barriletes especiais, lama bentonítica etc., de maneira a assegurar a boa recuperação de todos os materiais atravessados.

O controle de profundidade do furo, com precisão de 10 mm deve ser feito pela diferença entre o comprimento total das hastes com a peça de perfuração e a sobra das mesmas em relação a um nível de referência fixado junto à boca do furo.

O furo durante a paralisação do trabalho, deve ficar protegido contra entrada d’água de chuva.

Toda e qualquer anomalia observada no furo, tais como mudança na cor da água de circulação, perdas de água de circulação, fendas, passagens moles, desmoronamento das paredes etc., devem ser anotadas na profundidade em que ocorrerem no boletim do furo.

RECUPERAÇÃO DOS TESTEMUNHOS DE ROCHA

A sondagem rotativa tem em vista à recuperação dos testemunhos para obter informações do estado in situ da rocha. Assim, devem ser exigidos cuidados, tais como:

• Emprego de brocas e barriletes especiais;
• Emprego de coroas com diâmetros compatíveis com a complexidade do problema;
• Emprego de métodos especiais para recuperação;
• Emprego de manobras curtas, inferiores a 1 m, quando em presença de rochas alteradas ou friáveis.

A amostragem deve ser contínua e total, mesmo em materiais moles, incoerente ou muito fraturados.

Os testemunhos não devem apresentar-se excessivamente fraturados ou roletados pela ação mecânica do equipamento de sondagem, exceto quando se tratar de rochas estratificadas ou xistosas.

As operações de retiradas das amostras do barrilete e de seu acondicionamento em caixas de madeira aplainada devem ser feitas criteriosamente de maneira a serem mantidas as posições relativas dos testemunhos coletados.

As caixas devem ser providas de tampa com dobradiças. Na tampa e num dos lados menores da caixa, devem ser anotados com tinta indelével os seguintes dados:

• número do furo;
• nome da obra;
• localização;
• número da caixa e número de caixas do furo.

As amostras devem ser acondicionadas obedecendo uma sequência de recuperação obtida no furo de sondagem. No caso de serem acondicionadas amostras com diversos diâmetros numa mesma caixa, devem ser colocados calços no fundo e laterais das divisões das caixas, de maneira a garantir a sua imobilidade durante o manuseio.

As amostras das manobras subsequentes devem ser colocadas na caixa sempre guardando, na sequência de profundidade das amostras, o andamento da esquerda para a direita e da dobradiça para fora.

A amostra de cada manobra deve ser isolada, por um taco de madeira, pregado transversalmente a canaleta. Neste taco deve ser escrita sua profundidade com caneta esferográfica ou pincel com tinta indelével. Nenhum pedaço de testemunho deve ser retirado das caixas.

No taco que isola a última manobra do furo deve constar além da profundidade final do furo, a palavra FIM.

No caso de ser empregado, no início do furo ou num determinado intervalo, avanço da sondagem pelo processo a percussão, as amostras assim coletadas devem ser acondicionadas nas mesmas caixas das amostras de rotação, segundo a sequência de sua obtenção.

Durante a realização das sondagens as caixas com testemunhos devem ser armazenadas junto às sondas, em local protegido contra intempéries. As caixas de testemunho devem ser guardadas pelo período de 30 (trinta) dias após a entrega do relatório, a não ser que haja prévio acordo para conservá-las por um prazo maior.

INFORMAÇÕES OBTIDAS NA SONDAGEM ROTATIVA E MISTA

CLASSIFICAÇÃO GEOLÓGICA DOS TESTEMUNHOS

A classificação dos testemunhos de rocha deve ser feita por geólogo ou geotécnico e se resume a uma simples classificação litológica macroscópica.

Pode ser realizada, quando solicitada, uma classificação microscópica, em lâmina fina, ao microscópio polarizante, e definida a natureza do material de preenchimento das fendas.

GRAU DE ALTERAÇÃO DAS ROCHAS

É o fenômeno que leva sempre ao enfraquecimento da rocha, sendo produto da ação de qualquer processo físico-químico sobre maciços rochosos.

Os graus de alteração são definidos para cada tipo litológico ou grupo de rochas de comportamento semelhante e fixados a partir do conhecimento das propriedades mecânicas e de sua correlação com a variação de propriedades petrográficas, como: cor e brilho dos minerais; formação de minerais de alteração: argilas, limonitas, caolins etc.; estruturas neoformadas; fissuras, crostas, bordas de reação e aumento da porosidade.

Podem-se dividir em cinco classes:

Grau de alteração	Características da rocha
Rocha sã ou praticamente sã	Aspecto sadio ou leve alteração hidrotermal. As fraturas podem apresentar sinais de oxidação
Rocha pouco alterada	Perda do brilho dos minerais constituintes, juntas oxidadas ou levemente alteradas
Rocha medianamente alterada	Significantes porções de rocha mostram-se descoloridas ou oxidadas e apresentam sinais de intemperismo (mudanças químicas e microfissuração)
Rocha muito alterada	Toda a rocha apresenta-se descolorida ou oxidada,cristais alterados e fissurados
Rocha extremamente alterada	Rocha decomposta, friável, textura e estruturas preservadas

RQD – DESIGNAÇÃO QUALITATIVA DA ROCHA

O RQD é baseado numa recuperação modificada de testemunhos, através de um procedimento que leva em consideração o número de fraturas e a quantidade de material mole ou a alteração da massa rochosa que possa ser vista nos testemunhos de sondagem.

O RQD corresponde ao quociente da soma dos comprimentos superiores a 10 cm de testemunhos sãos e compactos, pelo comprimento do trecho perfurado, expresso em percentagem.

Para melhor representação da relação entre os valores numéricos RQD e a qualidade geral da rocha para fins de engenharia, recomenda-se o uso de barriletes duplos giratórios e coroas de diâmetros iguais ou maiores que AX.

Qualidade da Rocha	RQD
Muito pobre	00% a 25%
Pobre	25% a 50%
Regular	50% a 75%
Boa	75% a 90%
Excelente	90% a 100%

GRAU DE FRATURAMENTO

É determinado através da quantidade de fraturas com que se apresenta a rocha numa determinada direção. Não se consideram as fraturas provocadas pelo processo de perfuração ou soldadas por materiais altamente coesivos.

Grau de fraturamento	Quantidade de fraturas por manobra
Pouco fraturada	1 – 5
Medianamente fraturada	6 – 10
Muito fraturada	11 – 20
Extremamente fraturada	> 20
Fragmentada	Torrões em pedaços de diversos tamanhos

GRAU DE COERÊNCIA

Baseia-se em características físicas, tais como resistência ao impacto, ao risco e friabilidade.

Grau de coerência	Características da rocha
Muito coerente	Quebra com dificuldade ao golpe do martelo. O fragmento possui bordas cortantes que resistem ao corte por lâmina de aço. Superfície dificilmente riscada por lâmina de aço.
Coerente	Quebra com relativa facilidade ao golpe do martelo.O fragmento possui bordas cortantes que podem ser abatidas pelo corte com lâmina de aço. Superfície riscável por lâmina de aço.
Pouco coerente	Quebra facilmente ao golpe do martelo. As bordas do fragmento podem ser quebradas pela pressão dos dedos. A lâmina de aço provoca um sulco acentuado na superfície do fragmento
Friável	Esfarela ao golpe do martelo. Desagrega pela pressão dos dedos.

Com as informações obtidas nas sondagens mistas e rotativas, tomamos conhecimento sobre a natureza do material impenetrável a sondagem a percussão SPT e podes distribuir as cargas das edificações com economia e segurança.

Aqui na APL Engenharia estamos prontos para ajudá-los. Solicite o seu orçamento.

Engenheiro Geotécnico, Professor Edgar Pereira Filho