Sondagens a Trado
A sondagem a trado consiste numa perfuração manual de pequeno diâmetro, por meio de um dispositivo de baixa a média resistência para perfuração de solo.
O trado é constituído por uma haste metálica, onde é fixado um haste ortogonal numa das extremidades, enquanto que na outra extremidade podem ser fixados diversos tipos de perfuradores, no caso da utilização de trados ocos é possível introduzir amostradores pelo seu interior, possibilitando assim a amostragem.
Fig.1- Mecanismo para realização de sondagem.
Utilizada essencialmente para a recolha de amostras de solo, por exemplo na construção de estradas, determinação de manchas de empréstimo e identificação do nível de água.
Os trados manuais são geralmente usados até profundidades de cerca de 6 metros e em solos pouco consistentes. Os furos assim abertos podem requerer ou não tubagem de revestimento.
O uso de trados accionados mecanicamente é sobretudo vantajoso em terreno com seixo ou quando haja necessidade de realizar grande número de furos. Os furos realizados com trados mecânicos podem atingir profundidades que ultrapassam os 30 metros.
Fig.2- Tabela vantagens e desvantagens.
Sondagens à Percussão
A sonda de percussão pode ser accionada manual ou mecanicamente. A sonda manual é geralmente usada para abrir furos verticais com diâmetros máximos de cerca de 20 cm e profundidades até cerca de 20 metros.
Fig.1- Exemplo de Trépanos.
Para furos mais profundos, os quais podem atingir valores da ordem de grandeza da centena de metros (embora para estas profundidades os rendimentos de furação já são relativamente baixos), deverão utilizar-se sondas mecânicas.
As sondagens de percussão são habitualmente utilizadas em solos ou rochas brandas, raramente ultrapassando comprimentos da ordem das poucas dezenas de metros.
Nos furos abertos nestas formações podem colher-se amostras com um amostrador adequado, mas deve ter-se presente que o terreno sofre uma certa perturbação, obtendo-se amostras piores do que as conseguidas por meio de poços, valas ou galerias.
As sondagens de percussão são também utilizadas na furação de rochas duras, sendo, nestes casos, o seu avanço relativamente lento. É frequente a utilização de furação destrutiva na pesquisa e captação de água subterrâneas e na execução de furos para tratamentos por injecções de cimento de fundações em maciços rochosos, apesar de neste caso ser também frequente a utilização de sondagens de rotação tipo “rotary” ou “circulação inversa” de avanço muito mais rápido (Figura 2).
Fig.2 - Exemplos de sondagens.
Fig.3 - Mecanismo usado para sondagem.
Sondagens à Rotação
As sondagens de rotação permitem amostragem contínua com elevada percentagem de recuperação em terreno rochoso de boa qualidade a razoável. Para se obterem boas amostras deve utilizar-se amostrador de parede dupla, no qual o tubo que retém a amostra está desligado do movimento de rotação da coroa, o que minimiza os efeitos por desgaste devido à rotação e a fracturação das amostras. Para formações de fraca qualidade podem ainda ser utilizados amostradores triplos, assim designados por terem uma terceira parede que é uma camisa interior que acondiciona a amostra.
Os comprimentos mais comuns dos amostradores são 2 m e 3 m utilizando-se comprimentos maiores, por exemplo, em sondagens de prospecção de petróleo. Os diâmetros das coroas são normalizados, de acordo com o indicado nos quadros seguintes.
Figura 1 - Coroas utilizadas nas Sondagens à Rotação
Nas sondagens de rotação com recuperação contínua de amostra a ferramenta de furação é uma coroa, vulgarmente de metais duros (por exemplo tungsténio) ou com diamantes (nestas, conforme os tipos e finalidade, variam a densidade de diamantes impregnados e a sua granulometria de acordo com o tipo de terreno a furar). Para rochas menos duras, como calcários, ou para solos duros, consegue-se um bom avanço com uma coroa de prismas de tungsténio enquanto para rochas duras, como quartzitos e até granitos sãos, mesmo com coroas diamantadas, o desgaste é muito grande e o avanço lento.
A ferramenta de furação vai no extremo das varas que são hastes metálicas que se ligam umas às outras e que permitem no seu interior a circulação de fluídos cuja finalidade é simultaneamente arrefecer as peças de furação e trazer à superfície os respectivos detritos. Em trabalhos de geotecnia o fluído de circulação é, geralmente, água.
Figura 2 - Exemplo de uma Sondagem à Rotação
Usada para a perfuração de maciços rochosos com obtenção e preservação de amostras de rochas.
Outras Sondagens
Sondagens de Roto-percussão
A sondagem rotopercussiva em circulação reversa obtém amostras das rochas perfuradas através do impacto de uma ferramenta especial (button bit ou broca tricónica), que utiliza ar comprimido como fluido circulante em hastes de paredes duplas.
O ar injectado pelo espaço anelar entre haste e camisa interna carrega até a superfície os fragmentos de rocha (cuttings), onde os mesmos são recuperados em ciclone e as amostras obtidas acondicionadas em sacos plásticos.
A utilização de martelo pneumático de fundo (DTH), com reversão de ar na face do button bit e/ou broca com insertos de tungsténio, proporciona uma amostragem contínua e descontaminada, com elevados índices de recuperação. A descrição geológica das amostras é facilitada pelo tamanho dos fragmentos obtidos.
A sondagem rotopercussiva, devido à representatividade das amostras, é aplicável na exploração mineral, no desenvolvimento de minas, na investigação geotécnica, na perfuração de poços e para controle ambiental.
Figura 1 - Diagrama de uma Sondagem Rotopercussiva
Evolução das Sondagens
A evolução tecnológica permite que actualmente existam equipamentos para a realização deste tipo de sondagens destrutivas em que é possível, através de instrumentação de captura, registo e tratamento informático, obter diagrafias instantâneas de parâmetros de furação que podem ser correlacionados com as características geotécnicas das formações.
Os principais parâmetros de furação que objecto de registo e tratamento são:
VA - velocidade instantânea de avanço;
VR - velocidade de rotação da broca;
PO - pressão sobre a coluna de varas;
PI - pressão do fluido de circulação;
BR - binário de rotação;
VO - percussão reflectida;
GP - ganho ou perda do fluido de circulação;
e a partir destes podem ser definidos índices que informam sobre as variações das características geotécnicas do maciço, como por exemplo:
(PI)2 relativo à permeabilidade;
(PO) / (VA) relativo á resistência do material à perfuração;
(BR) x ((VR) / (VA)) ou (BR) x (VR) x t relativos à dureza ou consistência do terreno (t = tempo para furar 5 mm).
Muito usada para a caracterização dos maciços das fundações de edifícios, residências, pontes, viadutos, escavações subterrâneas, entre diversas outras obras civis.
A sondagem a trado consiste numa perfuração manual de pequeno diâmetro, por meio de um dispositivo de baixa a média resistência para perfuração de solo.
O trado é constituído por uma haste metálica, onde é fixado um haste ortogonal numa das extremidades, enquanto que na outra extremidade podem ser fixados diversos tipos de perfuradores, no caso da utilização de trados ocos é possível introduzir amostradores pelo seu interior, possibilitando assim a amostragem.
Fig.1- Mecanismo para realização de sondagem.
Utilizada essencialmente para a recolha de amostras de solo, por exemplo na construção de estradas, determinação de manchas de empréstimo e identificação do nível de água.
Os trados manuais são geralmente usados até profundidades de cerca de 6 metros e em solos pouco consistentes. Os furos assim abertos podem requerer ou não tubagem de revestimento.
O uso de trados accionados mecanicamente é sobretudo vantajoso em terreno com seixo ou quando haja necessidade de realizar grande número de furos. Os furos realizados com trados mecânicos podem atingir profundidades que ultrapassam os 30 metros.
Fig.2- Tabela vantagens e desvantagens.
Sondagens à Percussão
A sonda de percussão pode ser accionada manual ou mecanicamente. A sonda manual é geralmente usada para abrir furos verticais com diâmetros máximos de cerca de 20 cm e profundidades até cerca de 20 metros.
Fig.1- Exemplo de Trépanos.
Para furos mais profundos, os quais podem atingir valores da ordem de grandeza da centena de metros (embora para estas profundidades os rendimentos de furação já são relativamente baixos), deverão utilizar-se sondas mecânicas.
As sondagens de percussão são habitualmente utilizadas em solos ou rochas brandas, raramente ultrapassando comprimentos da ordem das poucas dezenas de metros.
Nos furos abertos nestas formações podem colher-se amostras com um amostrador adequado, mas deve ter-se presente que o terreno sofre uma certa perturbação, obtendo-se amostras piores do que as conseguidas por meio de poços, valas ou galerias.
As sondagens de percussão são também utilizadas na furação de rochas duras, sendo, nestes casos, o seu avanço relativamente lento. É frequente a utilização de furação destrutiva na pesquisa e captação de água subterrâneas e na execução de furos para tratamentos por injecções de cimento de fundações em maciços rochosos, apesar de neste caso ser também frequente a utilização de sondagens de rotação tipo “rotary” ou “circulação inversa” de avanço muito mais rápido (Figura 2).
Fig.2 - Exemplos de sondagens.
Fig.3 - Mecanismo usado para sondagem.
Sondagens à Rotação
As sondagens de rotação permitem amostragem contínua com elevada percentagem de recuperação em terreno rochoso de boa qualidade a razoável. Para se obterem boas amostras deve utilizar-se amostrador de parede dupla, no qual o tubo que retém a amostra está desligado do movimento de rotação da coroa, o que minimiza os efeitos por desgaste devido à rotação e a fracturação das amostras. Para formações de fraca qualidade podem ainda ser utilizados amostradores triplos, assim designados por terem uma terceira parede que é uma camisa interior que acondiciona a amostra.
Os comprimentos mais comuns dos amostradores são 2 m e 3 m utilizando-se comprimentos maiores, por exemplo, em sondagens de prospecção de petróleo. Os diâmetros das coroas são normalizados, de acordo com o indicado nos quadros seguintes.
Figura 1 - Coroas utilizadas nas Sondagens à Rotação
Nas sondagens de rotação com recuperação contínua de amostra a ferramenta de furação é uma coroa, vulgarmente de metais duros (por exemplo tungsténio) ou com diamantes (nestas, conforme os tipos e finalidade, variam a densidade de diamantes impregnados e a sua granulometria de acordo com o tipo de terreno a furar). Para rochas menos duras, como calcários, ou para solos duros, consegue-se um bom avanço com uma coroa de prismas de tungsténio enquanto para rochas duras, como quartzitos e até granitos sãos, mesmo com coroas diamantadas, o desgaste é muito grande e o avanço lento.
A ferramenta de furação vai no extremo das varas que são hastes metálicas que se ligam umas às outras e que permitem no seu interior a circulação de fluídos cuja finalidade é simultaneamente arrefecer as peças de furação e trazer à superfície os respectivos detritos. Em trabalhos de geotecnia o fluído de circulação é, geralmente, água.
Figura 2 - Exemplo de uma Sondagem à Rotação
Usada para a perfuração de maciços rochosos com obtenção e preservação de amostras de rochas.
Outras Sondagens
Sondagens de Roto-percussão
A sondagem rotopercussiva em circulação reversa obtém amostras das rochas perfuradas através do impacto de uma ferramenta especial (button bit ou broca tricónica), que utiliza ar comprimido como fluido circulante em hastes de paredes duplas.
O ar injectado pelo espaço anelar entre haste e camisa interna carrega até a superfície os fragmentos de rocha (cuttings), onde os mesmos são recuperados em ciclone e as amostras obtidas acondicionadas em sacos plásticos.
A utilização de martelo pneumático de fundo (DTH), com reversão de ar na face do button bit e/ou broca com insertos de tungsténio, proporciona uma amostragem contínua e descontaminada, com elevados índices de recuperação. A descrição geológica das amostras é facilitada pelo tamanho dos fragmentos obtidos.
A sondagem rotopercussiva, devido à representatividade das amostras, é aplicável na exploração mineral, no desenvolvimento de minas, na investigação geotécnica, na perfuração de poços e para controle ambiental.
Figura 1 - Diagrama de uma Sondagem Rotopercussiva
Evolução das Sondagens
A evolução tecnológica permite que actualmente existam equipamentos para a realização deste tipo de sondagens destrutivas em que é possível, através de instrumentação de captura, registo e tratamento informático, obter diagrafias instantâneas de parâmetros de furação que podem ser correlacionados com as características geotécnicas das formações.
Os principais parâmetros de furação que objecto de registo e tratamento são:
VA - velocidade instantânea de avanço;
VR - velocidade de rotação da broca;
PO - pressão sobre a coluna de varas;
PI - pressão do fluido de circulação;
BR - binário de rotação;
VO - percussão reflectida;
GP - ganho ou perda do fluido de circulação;
e a partir destes podem ser definidos índices que informam sobre as variações das características geotécnicas do maciço, como por exemplo:
(PI)2 relativo à permeabilidade;
(PO) / (VA) relativo á resistência do material à perfuração;
(BR) x ((VR) / (VA)) ou (BR) x (VR) x t relativos à dureza ou consistência do terreno (t = tempo para furar 5 mm).
Muito usada para a caracterização dos maciços das fundações de edifícios, residências, pontes, viadutos, escavações subterrâneas, entre diversas outras obras civis.
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