O Ensaio Dilatométrico

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Marchetti idealizou um equipamento de fácil manuseio, robusto que ao ser inserido no solo, produzisse perturbações inferiores às observadas em outros ensaios de penetração. Por outro lado, com o intuito de manter o comportamento do solo na fase elástica, elaborou o ensaio para que as deformações da membrana fossem pequenas na fase de expansão.

Partindo de correlações semi-empíricas é possível a obtenção de uma variada gama de parâmetros geotécnicos relacionados com a resistência, deformabilidade e histórico de tensões do solo.

[pic 2]

Possui basicamente 4 passos. O primeiro consiste na inserção vertical da lâmina no solo, até a profundidade onde será feito a primeira leitura de pressões com interrupções a cada 20 cm de perfuração. Depois de finalizada a penetração, o próximo passo é abrir gradualmente a válvula de controle de fluxo. Durante esse tempo, ouve-se um sinal de áudio vindo da unidade de controle. O sinal é interrompido quando a membrana1 é levantada de seu assento e justamente inicia seu movimento horizontal, ou seja, empurrando o solo. Neste momento toma-se a primeira leitura Pressão A (que após correção fornece a medida p0)2. Esta leitura A deve ser obtida de 15 a 30 segundos depois do início do ensaio. O terceiro passo continua com a expansão da membrana, pois a válvula de controle de pressão continua aberta injetando gás no sistema. Durante a expansão, o sinal de áudio permanece desligado e somente retorna quando a lâmina atingir o deslocamento horizontal de 1,1mm, que sinaliza o operador para a leitura da Pressão B (após correção fornece a medida p1). A leitura B deve ser feita de 15 a 30 segundos após a leitura A. Após, usam-se as válvulas de ventilação e de relaxamento de fluxo para produzir um relaxamento de pressão até que a membrana retorne a sua posição inicial assentada.[pic 3]

Opcionalmente pode-se fazer a leitura C, ventilando-se a pressão após a leitura B rapidamente, até que o sinal da pressão B seja interrompido e, em seguida despressurizando lentamente até que o sinal seja reativado. Neste momento, registra-se a pressão C (após correção fornece a medida p2). Alguns pesquisadores (e.g. Mayne, 2006) relacionam a leitura C com o excesso de pressão neutra do solo. Acredita-se que no momento em que a membrana inicia o retorno a sua posição inicial, pela relaxação da pressão do sistema, a água no interior dos grãos imprima na membrana uma pressão similar a poro pressão. Isso completa a sequência do teste, e a lâmina é avançada com uma velocidade de 2 a 4 cm/s até a próxima profundidade. Por ser um teste realizado “in-situ”, permite obtenção de valores em diversos pontos do terreno e em variadas profundidades.[pic 4]

O ensaio nos permite obter três índices, conhecidos como dilatométricos, são eles:

· Módulo dilatométrico (Ed);

[pic 5]

Onde[pic 6][pic 7]

o coeficiente é chamado de módulo dilatométrico sendo calculado por:[pic 8]

[pic 9]

· Índice de tensão horizontal (Kd);

[pic 10]

poro pressão;[pic 11]

tensão vertical efetiva;[pic 12]

2 – e constantes com a profundidade – depósitos normalmente adensados (NC)[pic 13]

(3 - 4) – e constantes com a profundidade – argilas NC, envelhecidas ou cimentadas[pic 14]

2 – valores que não decrescem com a profundidade – argilas pré-adensadas (OC)[pic 15]

· Índice do material (Id).

Indice de Material:

[pic 16]

Argilas 0,1 ≤ Id ≤ 0,6

Silte 0,6 ≤ Id ≤ 1,8

Areias 1,8 ≤ Id ≤ Id(10)

Estes índices também são conhecidos como “intermediários”, pois, representam as bases, para correlações, que permitem estimativas dos demais parâmetros. O módulo dilatométrico (Ed), fornece a quantificação da compressibilidade do solo. O índice de tensão horizontal (Kp), fornece uma avaliação do histórico de tensões já aplicadas ao solo. É definido de forma análoga ao coeficiente de empuxo no repouso, sendo quanto maior for o valor de Kd, maior será a tensão horizontal “in situ”. O índice do material (Id) é utilizado para estimar a estratigrafia, o comportamento granulométrico do solo, e o tipo de solo (argilas, siltes e areias).

Outros parâmetros obtidos são:

· Coeficiente de Empuxo em repouso (Ko);

· Módulo de elasticidade (E);

· Resistência ao cisalhamento não drenada em argilas (Su);

· Ângulo de atrito interno em areias(F);

· Classificação granulométrica;

· Razão de sobre adensamento (OCR).

Também temos o dilatômetro sísmico (SDMT) que é uma extensão do dilatômetro convencional, constituído de uma unidade composta por dois sensores sísmicos (geofones) instalados em um segmento de haste posicionado imediatamente sobre a lâmina dilatométrica.

O SDMT é constituído de dois sensores, afastados de 0,5m, não necessitando de trigger para registrar o intervalo de tempo entre sinais. A orientação dos geofones em relação a fonte sísmica não se altera durante a penetração, pois a lâmina não permite a rotação das hastes.

2.2 – Aplicação:

As principais aplicações deste ensaio, estão relacionadas aos seguintes problemas geotécnicos:

- Identificação estratigráfica do subsolo;

- Peso volúmico;

- Avaliação do coeficiente de compressibilidade (Cv) e de permeabilidade (K) de solos argilosos nos parâmetros de fluxo;

- Nos parâmetros estáticos avalia-se o coeficiente de impulso em repouso (K0) e coeficiente