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1 3 - Sondagens rotativas e mistas A sondagem rotativa emprega equipamentos e processos que se mostram capazes de perfurar materiais impenetráveis para as sondagens à percussão, tais como rochas, pedras (matacões) ou outros obstáculos encontrados no subsolo, inclusive concreto. São executadas por meio de equipamentos (sondas rotativas), ferramentas e processos a seguir apresentados 3.1 – Equipamentos 3.1.1 - Sonda rotativa Compreende uma máquina montada sobre chassis de aço apoiado em "esquis" para locomoção, dispondo de motor, em geral diesel, acoplado a transmissão em geral formada por embreagem e caixa de marchas, que aciona um cabeçote (fuso) composto por engrenagens tipo coroa e pinhão que transformam o movimento de rotação de um eixo horizontal num movimento de rotação de uma haste vertical que atravessa o referido cabeçote. Existe ainda neste cabeçote, um sistema hidráulico que através de pistões permite a movimentação da haste na direção vertical, para cima ou para baixo. 3.1.2 - Haste de perfuração São hastes cilíndricas de aço, de paredes grossas, disponíveis em diversos diâmetros e comprimentos e emendáveis entre si por roscas macho e fêmea. 3.1.3 - Revestimento É composto por tubos de aço, de paredes grossas, disponíveis em diversos diâmetros e comprimentos e emendáveis entre si por roscas macho e fêmea. Servem para sustentar as paredes do furo, sendo mais usualmente empregados nos seguintes diâmetros (a primeira letra indica o diâmetro e a segunda o tipo de rosca utilizado) DESIGNAÇÃO DIÂMETRO (mm) BW / BX 73,0 NW / NX 88,9 HW / HX 114,3 3.1.4 - Barriletes São amostradores de aço, cilíndricos, que conectados na extremidade inferior das hastes servem para coletar as amostras (testemunhos) do material perfurado. Podem ser de dois tipos: - Parede simples: são aqueles nos quais o testemunho fica em contacto direto com a parede externa do barrilete, que gira quando da perfuração e a água de limpeza e refrigeração passa entre a amostra e a parede. - Duplo giratório: são os que dispõe de tubo interno não giratório, preso ao amostrador por rolamento, permitindo que o testemunho fique protegido da rotação da parede externa, bem como da água de perfuração. 3.1.5 - Coroas São ferramentas de corte que vão conectadas à extremidade inferior dos barriletes e que dispõe de superfície revestida por material de grande dureza (widia ou diamante) capaz de cortar o material perfurado por abrasão. 2 3.1.6 - Alargadores ou calibradores São peças em formato de luva cilíndrica, dispondo de sua superfície lateral externa revestida por diamantes e, que vão intercaladas entre o barrilete e a coroa e servem para calibrar o diâmetro do furo executado. 3.1.7 - Caixa de mola e mola Constituem conjunto de peças tronco-cônicas que retêm o testemunho no interior do barrilete. 3.1.8 - Sapatas São ferramentas de corte similares às coroas, utilizadas na extremidade inferior dos revestimentos para permitir o corte complementar da rocha, já previamente perfurada pelo barrilete, durante o seu avanço. Podem ser também de widia ou diamante 3.1.9 - Conjunto moto-bomba Compreende uma bomba de elevada capacidade de vazão e pressão, em geral de pistão e movimentada por motor diesel, responsável pela injeção, através das hastes, da água requerida para remoção dos resíduos da perfuração, bem como refrigeração da coroa. 3.1.10 - Tripé Formado por tubos de aço sustenta em seu topo polia através da qual cabo de aço acionado por guincho existente na sonda, permite a manipulação das ferramentas de perfuração As figuras 13 a 21 a seguir mostram detalhes do equipamento descrito. FIGURA 13 - O Equipamento de sondagem rotativa 3 FIGURA 14 - Foto de uma sonda rotativa FIGURA 15 - Foto de uma sonda rotativa com o fuso inclinado para perfuração de tirantes 4 FIGURA 16 - Barrilete simples FIGURA 17 - Barrilete duplo giratório FIGURA 18 - Coroa diamantada FIGURA 19 - Coroa de widia 5 FIGURA 20 - Calibrador ou FIGURA 21 - Calibrador, caixa de mola, mola e coroa Alargador 3.2 - Execução da sondagem - Procedimentos A execução da sondagem rotativa consiste na perfuração do material através da realização de manobras consecutivas, nas quais a composição de perfuração formada pelas hastes e barrilete, conectado à sua extremidade inferior, é girada pela sonda, ao mesmo tempo que é empurrada ( pull down ) na direção e sentido do furo. Por abrasão, a coroa vai assim cortando o material, sendo durante todo o processo, mantida a circulação de água injetada pela bomba, que tem como função a remoção dos resíduos oriundos do corte, bem como a refrigeração do sistema. O comprimento máximo de cada manobra é limitado pelo comprimento do barrilete, que é em geral, de 1,5 a 3,0 m. Ao fim de cada manobra o barrilete é alçado do furo e a amostra obtida no seu interior (testemunho), é retirada e colocada em caixas especiais com separação e, obedecendo a ordem de avanço da perfuração. No boletim de campo da sondagem são anotadas as profundidades de início e término das manobras e o comprimento dos testemunhos recuperados, medidos na caixa após sua arrumação cuidadosa. A figura 19 mostra foto de uma caixa de testemunhos. Constam ainda do boletim de sondagem as demais informações pertinentes, tais como local da obra, número do furo, diâmetros de revestimentos utilizados, número de fragmentos de cada amostra, descrição do material perfurado e nível d'água. 3.2.1 - Percentagem de recuperação Define-se a percentagem de recuperação de uma amostra como sendo a relação percentual entre seu comprimento medido, após arrumação na caixa, e o comprimento da manobra realizada. Este índice foi originariamente criado objetivando avaliar a qualidade da rocha. Assim elevadas percentagens de recuperação denotariam rochas sãs ou quase sãs, não fraturadas ou pouco fraturadas, enquanto que baixos valores indicariam material extremamente alterado ou decomposto, extremamente fraturado ou em fragmentos. 6 FIGURA 22 - Foto de uma caixa de testemunhos 3.2.2 - Rock Quality Designation (RQD) Com o desenvolvimento dos barriletes, principalmente após a introdução dos barriletes duplos giratórios, onde o testemunho fica totalmente protegido no interior da camisa interna e, assim não sujeito à ação destrutiva causada pelo giro da camisa externa, nem em contacto direto com a água de perfuração (no barrilete simples tais fatos ocorrem), altas percentagens de recuperação podem ser obtidas em rochas de baixa qualidade e, mesmo em solos. Isto veio a tornar a percentagem de recuperação um índice, às vezes não adequado, para designar a qualidade da rocha. Foi então criado o índice denominado RQD (abreviação de Rock Quality Designation) que é definido como a percentagem de recuperação obtida quando se eliminam da amostra as porções de solo e os fragmentos de rocha menores que 10cm. A figura 23 ilustra tais conceitos. 3.3 - Apresentação dos resultados A apresentação dos resultados é feita em perfis análogos aos de sondagens à percussão, onde além dos dados referentes à identificação do local, número do furo, data de execução, cota da boca quando da execução, posição do nível d'água, são também mostradas as posições (profundidades) das diversasmanobras, a classificação do material perfurado, o número de fragmentos de cada amostra, sua percentagem de recuperação e seu RQD. A classificação do material é, em geral, feita segundo os critérios de sua classificação litológica que se baseia na gênese da formação geológica incluindo tipo da rocha ou solo, mineralogia, textura, cor, estado de alteração e grau de fraturamento. O estado de alteração é bastante subjetivo por expressar a opinão pessoal do classificador, mas, em geral, obedece aos seguintes critérios: 7 FIGURA 23 - Percentagem de recuperação e RQD Extremamente alterado ou decomposto O material encontra-se homogeneamente decomposto, podendo, entretanto conter características da rocha original tais como xistosidade, planos de fraturamento, diaclasamento, etc. Constitui o que normalmente chamamos solo em engenharia Muito alterado O material apresenta-se predominantemente como o acima descrito, mas contém porções de rocha menos alterada. Medianamente alterado O material é predominantemente pouco alterado ou são, mas contém trechos ou porções extremamente alterados. Pouco alterado A rocha é predominantemente sã mas apresenta descoloração geral, ou, de alguns minerais. São ou quase são A rocha não apresenta nenhum vestígio de ter sofrido alterações físicas ou químicas dos seus minerais. O grau de fraturamento é, em geral, expresso pelo número de fragmentos por metro, obtido dividindo-se o número de fragmentos obtidos em uma amostra pelo comprimento em metros desta amostra. O critério de denominação obedece o exposto na tabela a seguir: 8 Grau de fraturamento Número de fraturas por metro Ocasionalmente fraturado 1 Pouco fraturado 2 a 5 Medianamente fraturado 6 a 10 Muito fraturado 11 a 20 Extremamente fraturado >20 Em fragmentos Pedaços de diversos tamanhos caoticamente dispersos TABELA 2 - Grau de fraturamento 3.4 - Sondagens mistas A sondagem mista é aquela realizada com a sonda rotativa, executando-se, nos trechos em solo, a amostragem com o amostrador padrão de percussão e o ensaio SPT e, nos trechos em rocha, ou material impenetrável, emprega-se os processos de perfuração e amostragem próprios das sondagens rotativas. O diâmetro mínimo do furo deverá ser BW ou BX para que o amostrador de percussão possa ser utilizado.