Ensaios de campo

No ano de 2004, foi realizada uma campanha de sondagem tipo SPT no maciço da Barragem de Forquilha I. Estes ensaios foram utilizados para elaboração do projeto de adequação da Barragem em função de interferência com outra estrutura que seria construída a jusante desta. Nesta dissertação os dados dos ensaios de SPT serviram como entrada para avaliação do potencial de liquefação, segundo algumas metodologias já consagradas na literatura técnica.

Para complementação da campanha de ensaios existentes na Barragem de Forquilha I, que suportaram os estudos e avaliações de segurança da estrutura, foram realizados, no ano de 2016, ensaios de piezocone (CPTU) e ensaios de vane test.

A campanha incorporou dois ensaios de CPTU, na elevação 1.181m (crista da Barragem), com profundidades de 40 m e 30 m. O vane test foi realizado próximo à elevação 1.153 m (primeiro alteamento a montante), com profundidade de 12 m. Na elaboração desta dissertação foram utilizados os resultados dos ensaios de CPTU, enquanto que para o ensaio de vane test, foram utilizados apenas aqueles associados às amostras indeformadas retiradas do furo de sondagem.

-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 P or op ress ão ( kP a)

Deformação axial especícifca (%) 50 kPa

100 kPa 200 kPa 400 kPa

71  Ensaios de sondagem (SPT)

A aplicação dos resultados de resistência à penetração, nas metodologias de avaliação de potencial de liquefação, para ensaios SPT, requer algumas correções e normalizações do valor de NSPT, de forma a representar melhor o valor real da resistência do solo. Estas

correções foram apresentadas juntamente com as referidas metodologias.

Nesta pesquisa, estes ensaios foram utilizados como parâmetros de avaliação da susceptibilidade deste material entrar em fluxo por liquefação sob cisalhamento. Foram considerados quatro furos de sondagens realizados na praia de rejeitos, com profundidades aproximadas de 27 m, sendo os resultados aqui expressos em valores de NSPT, para cada ensaio realizado. A representação da locação de cada furo está mostrada

na Figura 4.10.

Figura 4.10 – Localização dos furos de sondagens SPT realizados na praia de rejeitos da Barragem de Forquilha I

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De maneira geral, numa avaliação prévia sobre as resistências encontradas nos ensaios SPT, verificam-se valores baixos (NSPT entre 1 e 2) até os 15 m de profundidade,

comportando-se de maneira crescente à medida em que a sondagem avança em profundidade (Figura 4.11).

Figura 4.11 – Perfis de resistência à penetração dos ensaios SPT

Observa-se uma resistência semelhante entre os furos, principalmente até os 15 m de profundidade, a partir daí os furos SP 09 e SP 10 apresentam um acréscimo de resistência em relação aos demais, aumentando ainda com a profundidade.

0 5 10 15 20 25 30 35 0 10 20 30 P rof un did ad e (m ) Resistência (SPT) SP 09 SP 10 SP 11 SP 12

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Ensaios de piezocone (CPTU)

Os Ensaios tipo CPTU ou comumente denominado de piezocone com medida de poropressão são utilizados para a determinação estratigráfica de perfis de solos, avaliação de propriedades dos materiais investigados e previsão da capacidade de carga de fundações. Ultimamente, o ensaio tem sido muito utilizado para avaliação de comportamento de rejeitos de mineração.

O ensaio de cone consiste na cravação no terreno de uma ponteira cônica (60° de ápice) a uma velocidade constante de 20 mm/s. A seção transversal do cone é de 10 cm² e a área da luva de atrito lateral é de 150 cm². O equipamento de cravação possui uma estrutura de reação e um sistema de aplicação de carga. A penetração é obtida através do acionamento contínuo de hastes com comprimento de 1 m, mediante a operação de um pistão hidráulico. À medida que se procede à introdução das hastes no solo, efetua-se a cada 2 cm de profundidade a aquisição automática das seguintes informações: resistência à penetração de ponta (qc), resistência por atrito lateral (fs), poropressão (u) e

ângulo de inclinação da ponteira cônica em relação à vertical (CHAMMAS Engenharia, 2016).

De acordo com Albuquerque Filho (2004), em solos granulares o ensaio pode fornecer vários parâmetros geotécnicos, como: densidade relativa (DR), ângulo de atrito efetivo (ϕ’) módulo de Young (E), módulo de cisalhamento máximo (G0), módulo de

deformação oedométrico (M), indicação do estado de tensões in situ (σh e K0) e de seu

passado (OCR), com base em correlações. Destaca-se ainda que a utilização destas correlações em depósitos naturais envelhecidos deve ser realizada de forma criteriosa, pois a maioria das propostas é geralmente obtida por meio de procedimentos empíricos, utilizando de amostras frescas em câmaras de calibração. Diante disto, o efeito do envelhecimento dos depósitos granulares naturais pode não ser representado nos resultados.

Schnaid e Odebrecht (2012) descrevem que o conjunto em geral, é constituído por sistemas hidráulicos, em que o pistão é acionado por uma bomba hidráulica acoplada a um motor a combustão ou elétrico. O controle da velocidade de cravação é realizado por

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uma válvula reguladora de vazão. Este conjunto pode ser montado sobre sistemas autopropelidos, como caminhões, tratores, veículos especiais e sistemas com propulsão de outros veículos, como reboques. A capacidade deste sistema varia entre 5 e 20 toneladas. A reação aos esforços de cravação normalmente é obtida pelo peso próprio do equipamento.

Com relação aos ensaios realizados na Barragem de Forquilha I, os furos foram executados em dois pontos distintos da crista do barramento, com profundidades propostas de forma a atingir as camadas dos rejeitos da estrutura. Inicialmente, foi feito um pré-furo de cerca de 5 m, em função da presença de uma camada de solo compactado, executado para regularização da crista da barragem com outra na sua adjacência.

Não fez parte desta pesquisa o acompanhamento da execução destas sondagens, sendo apenas utilizados os resultados e documentos afins. A locação de cada furo CPTU e os respectivos resultados dos ensaios estão representados nas Figuras 4.12 a 4.14.

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Figura 4.13 – Resultados do ensaio de piezocone – CPTU 01

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CAPÍTULO

5

ANÁLISE E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

5.1 INTRODUÇÃO

Feitas as abordagens sobre o fenômeno da liquefação, bem como a apresentação de algumas metodologias de avaliação do potencial de liquefação de rejeitos arenosos no Capítulo 3, e a apresentação dos resultados dos ensaios de laboratório e de campo no Capítulo 4, neste capítulo serão estabelecidas as análises de susceptibilidade à liquefação. Serão apresentadas inicialmente as considerações na aplicação de cada método de avaliação para esta dissertação, os resultados obtidos em cada método e as análises cabíveis a cada um deles e as suas particularidades.

Reforça-se a utilização dos ensaios de caracterização do rejeito, realizados em laboratório, empregados nas avaliações preliminares da susceptibilidade à liquefação, e os ensaios triaxiais, associados às avaliações segundo metodologias de Poulos et al. (1985) e Bishop (1967). Os ensaios de campo, tipo CPTU e SPT, foram utilizados para avaliação segundo as metodologias de Olson (2001), Robertson (2010) e Idriss e Boulanger (2014). Para esta última, foi avaliado o potencial quanto à liquefação cíclica.

A avaliação da qualidade e confiabilidade dos resultados dos ensaios, seja de campo ou de laboratório, é de suma importância na aplicação de metodologias empíricas como as propostas nesta pesquisa. Neste sentido, as interpretações dos ensaios de campo devem ser correlacionadas com os resultados de laboratório, observando se não há discrepância no comportamento esperado das medições de resistências e no comportamento do material no reservatório da estrutura. A ausência destas correlações, muitas vezes, pode direcionar a conclusões equivocadas, que na verdade, geralmente, estão associadas a um ensaio realizado de forma não criteriosa e em desacordo com as técnicas requeridas da engenharia.

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5.2 AVALIAÇÃO PRELIMINAR DO POTENCIAL DE LIQUEFAÇÃO DOS