Desenvolvimento de um sistema para realização de ensaios sísmicos down-hole em conjunto com o CPT

Abstract

Aos meus Pais, Osvaldo e Maria Ângela, que sempre me incentivaram muito e por serem exemplos de caráter, honestidade e dedicação. Ao Professor Heraldo Giacheti, pela orientação, confiança e empenho para realização deste trabalho. Ao Professor Leopoldo P. de Oliveira, pela colaboração na campanha de ensaios realizados no Laboratório de Dinâmica da EESC-USP. Ao Engº Jorge Nicolau, pelo suporte com a aquisição de dados da National Instruments e com a programação em Labview. Ao Professor Patrick Stewart do BCIT, Vancouver, Canadá, pela atenção e pelas sugestões para o desenvolvimento da pesquisa. Aos técnicos do Laboratório de Mecânica dos Solos da UNESP-Bauru, Sérgio e Gustavo, pelos trabalhos de campo, e aos colegas Rubens Pedrini e Tiago de Jesus Souza. Aos excelentes Professores e Funcionários do Departamento de Geotecnia da EESC-USP. À minha namorada Tessy, pelo apoio, companheirismo e amizadade, estando sempre presente. Aos meus colegas de mestrado, pela ótima convivência. À CAPES pela concessão da bolsa de estudos. v RESUMO Quando ocorrem solicitações dinâmicas nos solos, torna-se indispensável a determinação do módulo de cisalhamento máximo (Go) para elaboração de projetos de Engenharia Geotécnica. Este parâmetro pode ser determinado a partir da velocidade de propagação das ondas S (Vs). Em campo, os ensaios mais empregadas para determinação de Vs são o cross-hole e o downhole. O down-hole tem sido bastante empregado com a incorporação de geofones em ponteiras de piezocone. Esse ensaio tem se mostrado uma maneira rápida, econômica e muito confiável para determinação de Go, apresentando resultados consistentes com os obtidos no ensaio cross-hole. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um sistema para realização do ensaio sísmico down-hole e sua implantação. Inúmeros ensaios foram realizados no Campus da Universidade Estadual Paulista, em Bauru/SP a fim de testar os procedimentos para execução do ensaio, os equipamentos utilizados e as técnicas de interpretação, onde se observou que a manutenção do eixo de vibração dos geofones paralelo a direção de aplicação do golpe foi o fator que mais influenciou na qualidade dos sinais. Para analisar a resposta dos geofones instalados na ponteira desenvolvida, realizaram-se ensaios em laboratório, onde se verificou que os geofones apresentavam resposta idêntica ao dos acelerômetro de referência. Por fim, foram realizados ensaios em três campos experimentais no interior do Estado de São Paulo, onde estão disponíveis resultados de ensaios cross-hole e ensaios down-hole realizados com equipamentos comerciais. Os resultados obtidos com o sistema desenvolvido nestes campos permitiram validar o sistema desenvolvido.

Previsão da curva tensão-recalque em solos tropicais arenosos a partir de ensaios de cone sísmico

“…Comparando-se os resultados das provas de carga em placa e a previsão da curva tensão-recalque obtida através dos resultados dos ensaios SCPT, constata-se que na profundidade de 1,5m (Figura 4.18) as curvas previstas não estão totalmente dentro das faixas de valores das curvas obtidas nas provas de carga. Uma possível justificativa para esse fato é que em ensaios sísmicos downhole, que é a técnica empregada para determinação da velocidade de propagação de onda S, a qual permite o cálculo de G max , a aquisição de sinal para determinação dessa velocidade não é muito boa, pois existe interferências causadas pela onda de superfície conforme discutido por Vitali (2011). Além disso, outras variáveis como a compactação do solo superficial, ressecamento e sucção matricial influenciam esses resultados.…”

“…............................................. 71 Figura 4.15-Curva tensão-recalque para diferentes níveis de sucção na profundidade 6,0m para o campo experimental de São Carlos (Menegotto, 2004). ............................................. 72 Figura 4.16-Resultados de ensaios SCPT, Downhole e Crosshole realizados no Campo Experimental de São Carlos (Vitali, 2011)…”

“…Constatou-se, portanto, que após o ajuste nos parâmetros g e f que o modelo empregado levou a uma melhor estimativa da curva tensão-recalque, pois foi o que apresentou um menor erro relativo quando comparado aos demais métodos empregados. Só a um metro de profundidade observou-se uma maior discrepância entre os resultados, fato que deve estar associado à deficiência na aquisição dos registros das ondas S, por conta da interferência das ondas de superfícies a baixas profundidades, conforme discutido por Vitali (2011). Além disso, acredita-se que outras variáveis como a compactação do solo superficial, ressecamento e sucção matricial influenciam também influenciam esses resultados.…”

“…Como fonte sísmica, utiliza-se uma das bases niveladoras do equipamento de cravação, que proporciona um excelente contato com o solo devido às elevadas tensões estáticas ali presentes (Figura 2.7).Rice(1984) comparou os resultados empregando o intervalo verdadeiro e o pseudo intervalo e obteve diferença inferior a 1,5%, o que indica que os métodos são equivalentes desde que o trigger e as ondas geradas sejam repetitivos. Contudo, de acordo com o mesmo autor, caso não se tenha um trigger adequado, a utilização do pseudo intervalo não é confiável.Para a determinação de V s existem três métodos, que são discutidos detalhadamente porVitali (2011): métodos do primeiro tempo de chegada, do cross over e do cross correlation Stewart (1992). recomendam selecionar uma revolução completa do pulso principal da onda S e destacam que esse método assume semelhança entre os dois sinais registrados em profundidades subseqüentes.…”

“…Ensaios de cone sísmico Na Figura 4.16 estão representados os resultados dos ensaios CPT e SCPT utilizados na previsão da curva tensão-recalque. Apresentam-se também resultados de ensaios cross-hole realizados na área, representado apenas para mostrar que os valores de G max determinados pelas duas técnicas (cross-hole e SCPT) estão na mesma ordem de grandeza Vitali (2011). discute com detalhes as diferenças observadas em ensaios SCPT e cross-hole para a determinação da velocidade de propagação de ondas de cisalhamento.…”