E NSAIOS R EALIZADOS NOS F UROS DE S ONDAGEM

É usual a execução de ensaios “in situ” aquando da realização de trabalhos de prospeção (sobretudo sondagens). Os ensaios “in situ” mais frequentes em maciços rochosos que serão fundação de barragens são os de permeabilidade e deformabilidade. Seguidamente será feita uma breve referência a alguns dos ensaios correntes [5].

2.4.2.1. Ensaio de permeabilidade do tipo “Lugeon”

Como já foi dito, os maciços rochosos podem apresentar elevados valores de permeabilidade, como consequência da presença de descontinuidades e fissuras por onde a água pode fluir. O ensaio “Lugeon” compreende a injeção radial de água com pressão num troço de um furo de sondagem, em que a quantidade de água injetada é medida e o tempo de injeção registado, depois de se atingir um

regime de escoamento permanente. O ensaio é realizado em cada troço de um furo, sendo que estes troços assumem normalmente dimensões próximas dos cinco metros. A delimitação dos troços é conseguida recorrendo a obturadores, por forma a que a água injetada não circule entre o obturador e a parede do furo. O comprimento dos obturadores varia entre 0.5 e 1.0 m, para assegurar uma boa vedação do troço a ensaiar. Caso o ensaio “Lugeon” seja feito à medida da escavação do furo, apenas será necessário recorrer a um obturador simples, colocado no topo do troço, sendo que a zona inferior do troço é delimitada pelo fundo do furo. Caso o furo seja aberto na totalidade, serão usados obturadores duplos para delimitar as duas extremidades de cada troço. Poderão existir situações em que são empregues obturadores quádruplos, com vista ao ensaio de vários troços ao mesmo tempo. Os vários exemplos da disposição dos obturadores estão representados na Fig. 2.16.

Fig. 2.16 - Colocação de obturadores para a realização de ensaios "Lugeon": obturador simples (esquerda), obturador duplo (centro), obturador quádruplo (direita) [13]

A realização do ensaio “Lugeon” num troço compreende a injeção de água em cinco patamares de pressão estabilizada: 0.25 MPa, 0.5 MPa, 1.0 MPa, 0.5 MPa, 0.25 MPa. Em cada um destes patamares deverá ser atingido o regime permanente, e só após este momento é que se regista, durante aproximadamente 10 minutos, o caudal de injeção e o volume de água injetado. Os resultados decorrentes destes ensaios de absorção são expressos em unidades “Lugeon”, sendo que esta unidade corresponde à absorção de um litro por minuto e por metro de furo, durante uma injeção de duração dez minutos e à pressão estabilizada de 1.0 MPa.

Aquando da realização do ensaio “Lugeon”, a água injetada percorre o maciço com um regime de escoamento dependente da fraturação e das descontinuidades do meio rochoso. Estes regimes são dados em função do caudal injetado e da pressão de injeção [5]. Dos vários tipos de regimes de escoamento existentes, importa referir:

 Escoamento laminar – verifica-se quando há proporcionalidade entre o caudal e a pressão de injeção (Lei de Darcy – ), e são característicos de maciços com

Fig. 2.17 - Curva caudal-pressão representativa de regimes de escoamento laminar (Adaptado de Martins de Lima et al.) [5]

 Escoamento turbulento – os escoamentos turbulentos surgem quando o caudal injetado não é proporcional à pressão de injeção (lei de Chézy – √ ) [5];

Fig. 2.18 - Curva caudal-pressão representativa de regimes de escoamento turbulento (Adaptado de Martins de Lima et al.) [5]

 Lavagem das fraturas (Desobstrução) – ocorre arrastamento de material presente nas descontinuidades;

Fig. 2.19 - Curva caudal-pressão representativa de regimes de desobstrução (Adaptado de Martins de Lima et al.) [5]

 Colmatação das fraturas – preenchimento de descontinuidades com material arrastado pela água;

Fig. 2.20 - Curva caudal-pressão representativa de regimes de colmatação (Adaptado de Martins de Lima et al.) [5]

 Fraturação hidráulica – incremento brusco do caudal a partir de uma determinada pressão “crítica”, como consequência da criação de novas fraturas criadas pelo aumento da pressão de injeção;

Fig. 2.21 - Curva caudal-pressão representativa de regimes de fraturação hidráulica (Adaptado de Martins de Lima et al.) [5]

 Vazão total – este regime ocorre quando o furo onde se está a realizar o ensaio absorve continuamente o caudal máximo permitido pelo equipamento de injeção, o que indicia uma forte presença de descontinuidades no maciço;

 Absorção nula – caso de furos onde a absorção de água é nula ou bastante reduzida;

 Sem obturação – as paredes do furo de ensaio não permitem a correta colocação dos obturadores.

Aquando da execução dos ensaios de absorção do tipo “Lugeon”, é possível determinar para cada troço do furo o tipo de regime de escoamento. Desta forma, a informação resultante dos ensaios “Lugeon” assume grande utilidade para o estudo do comportamento hidrogeológico do maciço, e permite determinar a necessidade de proceder a um tratamento de impermeabilização do terreno em estudo.

2.4.2.2. Ensaios de deformabilidade

Um dos métodos de avaliação da deformabilidade de maciços rochosos faz uso dos furos de sondagem. O dilatómetro BHD (“Bore-Hole Dilatometer”), desenvolvido pelo LNEC, consiste na colocação no furo de um dispositivo constituído por um invólucro cilíndrico metálico envolvido por uma camisa de borracha. Esta camisa dilata-se através da introdução de água no espaço entre a superfície exterior do cilindro metálico e a superfície interior da camisa, pressionando as paredes do furo na região a avaliar. Um sistema elétrico (oito transdutores) instalado no interior do cilindro

metálico procede à medição das deformações em quatro direções diferentes desfasadas de 45° e perpendiculares ao eixo do furo. Está representado na Fig. 2.22 um esquema alusivo ao uso do dilatómetro BHD [5].

Fig. 2.22 - Instalação num furo de sondagem do dilatómetro BHD [5]

Da aplicação deste ensaio obtém-se o módulo dilatométrico através da expressão representada na Equação (2.1):

(2.1)

Onde:

 Edil – Módulo dilatométrico (MPa)

 ν – Coeficiente de poisson;

 φ – Diâmetro do furo (m);

 Δp – Variação entre a pressão mínima e máxima aplicada nas paredes do furo (MPa);

 δ – Deformação das paredes do furo (m).

O módulo dilatométrico é correlacionável com o módulo de deformabilidade. Deste modo, como o ensaio é realizado a várias profundidades e daí decorre a obtenção do módulo dilatométrico ao longo da profundidade do furo de sondagem, é possível efetuar um zonamento do maciço tendo o módulo de deformabilidade como referência [5].

2.4.3. PROSPEÇÃO GEOFÍSICA –MÉTODOS SÍSMICOS