Sondagens Rotativas e Mistas

A Sondagem Rotativa é um método direto de investigação de solos e rochas executado por meio de um conjunto motomecanizado provido de hastes, barrilete amostrador e coroa de corte, cuja execução possibilita a obtenção de amostras e a descrição das litologias constituintes do maciço rochoso. A Sondagem Rotativa permite ainda a determinação dos parâmetros geomecânicos em testemunhos de rochas, sejam eles relativos ao maciço rochoso (coerência e grau de alteração) ou às descontinuidades (grau de fraturamento, inclinação das descontinuidades, características das superfícies) ou ainda mistos (RQD e condutividade hidráulica).

Com utilização de coroa diamantada, representa um dos métodos mais eficientes, seguros e confiáveis aplicados na prospecção, pesquisa e avaliação de jazidas e possibilita dimensionar, quantificar e qualificar depósitos minerais em profundidade e/ou em superfície. A Sondagem Rotativa ou Sondagem Mista é aquela que conjuga num mesmo furo a metodologia da sondagem a percussão, com ensaios SPT metro a metro, quando em solo e a sondagem rotativa, quando em rocha.

A sondagem rotativa é um método que utiliza um conjunto moto-mecanizado, com a finalidade de obter 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.

Uma sondagem rotativa deve obedecer ao seguinte procedimento:

A sondagem deve ser iniciada após a limpeza de uma área que permita o desenvolvimento de todas as operações sem obstáculos. A sonda deverá ser firmemente ancorada no terreno, de maneira a minimizar as vibrações. Deverão ser empregados todos os recursos das sondagens rotativas de maneira a assegurar a perfeita recuperação de todos os materiais atravessados.

A perfuração com rotação em rocha deve ser feita com os diâmetros HW e NW e suas respectivas hastes, barriletes e coroas de wídea e diamante. O diâmetro inicial dependerá da profundidade do furo, qualidade da rocha ou da finalidade da perfuração. O controle da profundidade do furo, com precisão de 1cm, deverá ser feito pela diferença entre o comprimento total das hastes com a peça de perfuração e a sobra delas em relação ao piquete de referência fixado junto a boca do furo.

Caso a sondagem atinja o nível freático, sua profundidade deverá ser anotada. Quando ocorrer artesianismo surgente, deverão ser medidas a vazão e respectivo nível dinâmico. Os níveis d’águas deverão ser medidos todos os dias, antes do início dos trabalhos e na manhã seguinte a conclusão da sondagem. Após a última leitura de nível d’água, quando houver, ou após o encerramento da sondagem, o furo deverá ser totalmente preenchido por calda de cimento, argamassa, solo ou solo-cimento, deixando no local uma estaca com a identificação da sondagem.

Amostragem

Para uma boa amostragem devem-se realizar manobras curtas, perfurações cuidadosas, com utilização de coroas, molas e barriletes adequados. Assim a amostragem deverá ser contínua e total, mesmo em materiais incoerentes ou muito fraturados. As operações de retirada das amostras do barrilete e de seu acondicionamento nas caixas deverão ser feitas cuidadosamente.

Caso seja necessário quebrar o testemunho para acondicioná-lo na caixa, o local da quebra deverá ser assinalado por dois riscos paralelos, com tinta indelével, traçados transversalmente a quebra. As amostras devem ser acondicionadas em caixas de madeira aplainadas ou de plástico providas de tampa, com dobradiças, no caso de serem feitas de madeira. As caixas devem ser identificadas com nome do furo e número da caixa da amostra. Os testemunhos após serem retirados do barrilete, devem ser manuseados cuidadosamente para evitar seu fraturamento de modo indesejável, ou seja, que não seja para acondiciona-los nas caixas de testemunhos.

As caixas dos testemunhos devem ser tampadas e sinalizadas a tinta por uma seta (→) indicativa do sentido da perfuração para cada compartimento dentro da caixa, sendo também obrigatório indicar o início e o fim da caixa. Nos lados da caixa será anotado a sigla do nome do furo o número da caixa e o número total de caixas do furo (1/4). As amostras devem ser separadas por tacos perpendiculares as canaletas, que indicam o comprimento de cada manobra realizada, sendo devidamente anotada a profundidade da manobra realizada no taco.

Após o término do furo deve-se colocar um marco de concreto de 10 cm de espessura e 50X50 de largura, com informações importantes do furo (nome, cota da boca e profundidade do furo).

Descrição das Amostras de Solos

Solos podem ser definidos como sendo os materiais constituintes da crosta terrestre, provenientes da decomposição in situ das rochas pelos diversos agentes geológicos ou pela sedimentação não consolidada dos grãos elementares constituintes das rochas, com adição eventual de partículas fibrosas de material carbonoso e matéria orgânica no estado coloidal (ABNT-NBR 6502).

A descrição de amostras de solo deve ser executada por profissional devidamente qualificado (Geólogo) que através de exame tátil-visual identifica, inicialmente, a granulometria e proporção entre as frações argila, silte, areia e pedregulho, entre os seus constituintes.  Posteriormente devem ser identificadas a coloração, a compacidade (se executados ensaios penetrométricos) e a presença de minerais, quando observados. Finalmente, e em sendo possível, deve ser determinada a origem do solo.

Granulometria

A descrição de solo, comumente é iniciada pela identificação tátil visual da granulometria, com o objetivo de classifica-las primeiro em solos finos e solos grossos. O ensaio consiste em friccionar o solo entre os dedos e verificar se o mesmo apresenta aspereza (solos grossos) ou maciez (solos finos). Dessa forma, os solos grossos serão compostos por pedregulhos (>2mm) e areia (<2mm e >0,1mm) e os solos finos compostos por silte e argila (<0,1mm).

Deve-se descrever o solo no máximo com duas frações granulométricas, assim teremos solos do tipo: Areia siltosa, silte argiloso, etc. A utilização de designações como: areia silto-argilosa não deve ser utilizada, exceto se realizado ensaios laboratoriais para classificação de um determinado solo.  Areias devem estar indicadas acompanhadas da classificação do tamanho dos grãos segundo as denominações fina (de 0,06mm a 0,2mm), média (0,2mm a 0,6mm) ou grossa (0,6mm a 2,0mm).  Devem ser designadas como areia fina siltosa ou silte arenoso (de granulometria fina, ou simplesmente fina), por exemplo.

Acessórios

Alguns dos constituintes dos solos (raízes, conchas, micas, pedregulhos, etc.) podem ocorrer em proporções inferiores a 2 %. Neste caso, estes constituintes acessórios devem descritos logo após a classificação granulométrica, apresentados na nomenclatura como argila siltosa com pedregulhos ou argila siltosa micácea, por exemplo.

Cor

Mesmo que a cor seja um parâmetro descritivo muito subjetivo, deve ser anotada logo após a retirada da amostra, sendo no máximo utilizadas duas cores das seguintes designações: verde, roxo, azul, branco, marrom, preto, amarelo e cinza. Podendo ser aditivado também como claro e escuro. Quando o solo possuir mais que duas cores predominantes deve-se adotar o termo variegado, anotando as cores que compõem o mesmo.

Consistência / Compacidade

Compacidade e consistência de solos são obtidas a partir de ensaio de penetração padronizado, também denominado SPT (Standard Penetration Test), com o propósito de ser avaliada a resistência a penetração do solo quando da cravação de barrilete-amostrador, através do impacto de um martelo de 65kg, caindo livremente de uma altura de 75cm sobre a composição de hastes.  Na execução do ensaio de cravação, devem ser anotados os números de golpes necessários a cravação de 45cm do amostrador, subdivididos em 03 trechos de 15cm e a valor da resistência a penetração consistirá no número de golpes necessários a cravação dos 30cm finais do barrilete-amostrador.  Os termos compacidade e resistência, para solos, são utilizados para solos “grossos” e “finos”, respectivamente e são determinados conforme tabela a seguir:

 

SPT	Característica do solo	Materiais
≤4	fofo	areia e silte arenoso
5 a 8	pouco compacto
9 a 18	medianamente compacto
19 a 41	compacto
>41	muito compacto
<2	muito mole	argila e silte argiloso
2 a 5	mole
6 a 10	médio
11 a 19	rijo
>19	duro

 

Interpretação Geológica

Quando for possível identificar através do ensaio tátil visual a origem do solo, essa deve ser acrescentada em sua nomenclatura, assim em função de sua origem, solos são classificados, por exemplo, como sedimentos marinhos (SM), solos orgânicos (SO), solos de alteração de rocha (SAR), aterros (AT) ou solos residuais (SR), aluviões (AQ), solos coluviais (SC), etc.

Descrição das Amostras de Rocha

Descrição de testemunhos de sondagens, utilizada em perfis de sondagens rotativas, consiste na descrição da unidade litológica em um determinado de intervalo de profundidade da sondagem e na avaliação dos parâmetros geomecânicos dos materiais sondados.

Descrição Litológica

Consiste na descrição detalhada do material obtido na sondagem com indicação da cor da unidade litológica, avaliação da alteração média da unidade litológica, avaliação do grau de fraturamento médio da unidade litológica, textura média da unidade litológica, além das demais observações adicionais, sempre por ordem de ocorrência em profundidade, no que diz respeito a variações texturais, definição de descontinuidades principais, trechos com grau de alteração distintos da média e outros dados de interesses geomecânicos, tais como os trechos extraídos para ensaios, dados de resistência a compressão, trechos obtidos por sondagem integral, quebra de composição e perda total ou parcial de água utilizada na perfuração.

Os contatos entre as unidades litológicas também deverão ser descritos, podendo ser bruscos fechados (preenchidos ou não ou aberto, quando houver indícios de indícios de oxidação pela percolação de água) ou graduais.

Parâmetros Geomecânicos

Os parâmetros geomecânicos em testemunhos de sondagens podem ser relativos ao maciço rochoso (coerência e alteração mineralógica), às descontinuidades (grau de faturamento, características da superfície e inclinações das descontinuidades), ou mistos (condutividade hidráulica e Rock Quality Designation (RQD).

Recuperação

O processo de execução da sondagem rotativa promove a quebra mecânica ou mesmo a desintegração do testemunho de sondagem, por conta da abrasão promovida pela coroa ou baixa resistência da rocha. Dessa forma, a recuperação é expressa em porcentagem de testemunho recuperado por manobra.

Grau de Coerência

É a avaliação, de forma indireta, das características da rocha através da análise de sua dureza, resistência ao impacto e desagregabilidade. Podem ser classificados em:

• C1 – Rocha muito coerente: quebra com dificuldade ao golpe do martelo e os fragmentos possuem bordas cortantes que resistem ao corte com lâmina de aço.  Apresentam superfície dificilmente riscáveis com aço e somente podem ser escavadas a fogo.
• C2 – Rocha coerente: quebra com golpe do martelo, produzindo fragmentos com bordas que podem ser abatidas por lâmina de aço ou serem quebradiças por pressão dos dedos.  Apresentam superfícies riscáveis com aço, deixando sulcos leves e podem ser escavadas a fogo.
• C3 – Rocha pouco coerente: quebra facilmente com golpe do martelo (esfarela), produzindo muitos fragmentos que podem ser partidos manualmente e as bordas dos fragmentos quebram facilmente com a pressão dos dedos.  Apresentam superfícies facilmente riscáveis com aço, deixando sulcos profundos e são escarificáveis.
• C4 – Rocha friável: quebra facilmente com a pressão dos dedos, desagregando-se.  Pode ser cortada com aço e são escaváveis com lâmina.

Grau de Alteração

O grau de alteração dos minerais e o decréscimo da resistência mecânica são avaliados em função da ação do intemperismo ou efeitos hidrotermais. Para a avaliação macroscópica do grau de alteração devem ser avaliadas a alteração da cor original dos minerais e da rocha (descoloração ou oxidação), a presença de minerais secundários (argilas, óxidos, cloritas, carbonatos, sílica amorfa, etc.), a perda de coesão ou do imbricamento dos grãos, a lixiviação do cimento original, o aumento da porosidade e micro fissuramento e a diminuição do brilho e dureza dos minerais.

As rochas podem ser classificadas, com relação ao grau de faturamento em:

• A1 – Rocha Sã (RS): não há alteração dos minerais, descoloração da amostra e oxidação de fraturas. Só pode ser escavada a fogo.
• A2 – Rocha Pouco Alterada (RPA): apresenta sinais incipientes de alteração dos minerais, ligeiramente descoloridos e fraturas oxidadas. Mantém praticamente as mesmas propriedades físicas e mecânicas da rocha sã. Quando pouco fraturada só pode ser escavada a fogo.
• A3 – Rocha medianamente alterada ou Rocha Alterada Dura (RAD): os minerais estão medianamente alterados, descoloração acentuada (de até 1/3 do comprimento entre fraturas justapostas) e fraturas oxidadas. As propriedades físicas e mecânicas são inferiores as da rocha sã, sendo, entretanto, uma rocha bastante resistente, quebrando com relativa dificuldade sob ação do martelo. Quando pouco fraturada só pode ser escavada a fogo.
• A4 – Rocha muito alterada ou Rocha Alterada Mole (RAM): minerais constituintes muito alterados, às vezes pulverulentos e friáveis, com fraturas preenchidas com materiais terrosos e descoloração total entre fraturas. As propriedades físicas e mecânicas são acentuadamente inferiores às da rocha alterada dura. Quebra facilmente com as mãos e é “escavável” à picareta e por meios mecânicos convencionais. Rocha considerada como saprolito grosso ou duro.
• A5 – Rocha extremamente alterada ou Solo de Alteração (SA): minerais constituintes totalmente alterados, estando preservadas as estruturas originais da rocha. Pode ser escavado por qualquer meio manual ou mecânico convencional. Rocha classificada como saprolito brando ou solo saprolítico.

Grau de Fraturamento

O grau de fraturamento indica o número de descontinuidades por unidade litológica e por trecho de fraturamento homogêneo, independente das manobras executadas na sondagem.

São consideradas como descontinuidades todas as estruturas que promovam a separação física do testemunho ao longo do plano de descontinuidade, tais como: fraturas, diáclases, juntas e micro-falhas. Planos de xistosidade ou estratificação não são considerados, no entanto deve ser indicada a maior ou menor facilidade de partição da rocha ao longo desses planos. Também não são consideradas as estruturas onde injeções de material pétreo (quartzo, calcita, etc.) promovam a soldagem das paredes, conferindo ao conjunto rocha-fratura uma resistência igual ou superior à da rocha. Na avaliação do grau de fraturamento e RQD são consideradas as fraturas que apresentarem separação física do testemunho durante a operação de sondagem, indicando que o efeito de solda foi insuficiente para manter ou elevar a resistência do maciço.

São consideradas todas as descontinuidades existentes, com exceção de:

• Fraturas artificiais produzidas pela operação de sondagem;
• Fraturas soldadas por material pétreo, de resistência igual ou superior à da rocha (não sofreram separação física durante a operação de sondagem).

A avaliação do grau de faturamento é realizada com base no número de fraturas observáveis, por metro de testemunho e podem ser classificados em:

GRAU DE FRATURAMENTO	Nº DE FRATURAS POR METRO
F1 – Rocha pouco fraturada	O – 1
F2 – rocha fraturada	2 – 5
F3 – rocha muito fraturada	6-11
F4 – rocha extremamente fraturada	11 – 20
F5 – rocha fragmentada	> 20

 

Rugosidade das Descontinuidades

A análise das irregularidades das superfícies das descontinuidades tem por objetivo avaliar o potencial de resistência ao cisalhamento do maciço. São consideradas as descontinuidades sem preenchimento, isto é, que apresentam contato rocha x rocha.

São consideradas três tipos de superfícies:

• S1 – superfície lisa: suave ao tato – as peças não apresentam travamento quanto justapostas.
• S2 – superfície estriada: sedosa ao tato – com ou sem travamento das peças quando justapostas.
• S3 – superfície rugosa: áspera ao tato – as peças dos testemunhos, quando justapostas, apresentam travamento.

Obs.: a oxidação da superfície deve ser anotada na descrição litológica.

Paredes e Preenchimento das Descontinuidades

A análise das paredes e preenchimento das descontinuidades permite avaliar as características de resistência ao cisalhamento das juntas e de deformabilidade do maciço. Quando o material apresentar espessura maior que 10,0cm deverá ser considerada uma camada e estar individualizada na descrição.  Como o material de preenchimento nem sempre é recuperado pelas sondagens, vestígios ou evidências de sua existência deverão ser convenientemente interpretados.  Quando ocorrerem evidências de material de preenchimento ou indicação de sua remoção pela água de circulação, estas devem ser indicadas na descrição.

As paredes e preenchimentos das descontinuidades podem ser classificados conforme tabela a seguir:

TIPO	CARACTERÍSTICAS
P1	Descontinuidades justapostas; paredes sãs
P2	Descontinuidades preenchidas por materiais pétreos
P3	Descontinuidades justapostas; alteração incipiente das paredes
P4	Descontinuidades justapostas ou não; alteração milimétrica das paredes e dos preenchimentos
P5	Descontinuidades com paredes alteradas e com preenchimento (*)
E	Designa descontinuidades que não se enquadrem nos tipos acima.

(*) O tipo de preenchimento deve ser colocado em seguida ao tipo, entre parênteses, segundo a seguinte nomenclatura:

 

Ag – Argila	mp – minerais pretos
Si – Sílica	mb – minerais brancos
Ca – Calcáreo	pel – película mineralizada
a/s – Areia ou silte	mv – minerais verdes

 

Inclinação das Descontinuidades

A avaliação da inclinação das descontinuidades, em furos verticais, será em relação à horizontal. No caso de furos inclinados e orientados, as atitudes deverão ser indicadas em separado. A avaliação da inclinação será realizada nos mesmos trechos considerados no grau de fraturamento, sendo admitidas, no máximo, duas categorias para um mesmo trecho.

Categorias adotadas:

V – vertical ou subvertical: mergulho 71° a 90°.

 I – inclinada: mergulho de 21° a 70°.

H – horizontal ou sub-horizontal: mergulho de 0° a 20°.

Rock Quality Designation (RQD)

É uma medida de recuperação de testemunhos modificada, que considera o grau de fraturamento e o grau de alteração da rocha. É definida como a somatória dos comprimentos dos testemunhos de rocha sã, pouco alterada ou alterada dura, maiores ou iguais a 10,0 cm, dividido pelo comprimento total do trecho, expresso em porcentagem. Os critérios para avaliação do RQD são os seguintes:

•  Somente são considerados os testemunhos de rocha sã (A1), pouco alterada (A2), alterada dura (A3) e alterada mole (A4);
•  Não são consideradas fraturas artificiais (produzidas pela operação da máquina ou manuseio) evidentes em rocha considerada intacta;
•  A contagem do RQD é realizada por unidade litológica e por trecho definido   pelo   grau   de   fraturamento.   Não deve ser considerado integralmente as manobras que atravessem contatos litológicos;
• O comprimento de cada pedaço individual de testemunho deverá ser medido   ao longo de sua linha central, de maneira que as descontinuidades que se apresentam paralelas ao furo não alterem os valores de RQD. Em testemunhos orientados, o RQD é avaliado na linha de orientação;
• Em sondagens onde ocorram fraturas verticais ou sub-verticais, o trecho será penalizado com a redução de dez centímetros na contagem do RQD;
• O procedimento para zonas cisalhadas e para preenchimentos muito mais fracos que a rocha encaixante (mesmo quando superiores a dez centímetros), é o mesmo utilizado para contatos litológicos.

As rochas dever ser classificadas segundo o RDQ, conforme indicado na tabela a seguir:

GRAU	%	QUALIDADE DA ROCHA
R1	100-91	Excelente
R2	90-76	Boa
R3	75-51	Regular
R4	50-26	Má
R5	25-0	Péssima

 

Condutividade Hidráulica

Este parâmetro é obtido a partir dos resultados dos ensaios de perda d’água sob pressão, caso estes sejam executados nos furos de sondagens.  Independente da pressão do ensaio, deverá ser adotada a máxima perda d’água específica (l/min.m/(kg/cm²)), obtida no cálculo para cada estágio de pressão efetivamente aplicado no trecho ensaiado.  São classificados conforme a tabela a seguir:

GRAU	PERDA ESPECÍFICA (l/min.m/(kg/cm2))
H1 – Muito Baixa	0,0 – 0,1
H2 – Baixa	0,1 – 1,0
H3 – Moderada	1,0 – 3,0
H4 – Alta	3,0 – 10,0
H5 – Muito Alta	› 10,0