Atualização e desenvolvimento de um sistema para ensaios down-hole em conjunto com piezocone

Abstract

Na investigação do subsolo deve-se definir o perfil estratigráfico e estimar os parâmetros geotécnicos necessários para cada obra. Para isso, ensaios híbridos são alternativas interessantes aos tradicionais, pois permitem a obtenção de dados complementares aos normalmente obtidos por meio de ensaios de campo como o SPT, CPT e DMT. O objetivo desta pesquisa foi atualizar um sistema composto por uma ponteira sísmica e um programa para aquisição e tratamento de dados, para determinar o tempo de chegada de ondas de compressão (P) e cisalhantes (S) pela técnica do down-hole. Assim, é possível calcular a velocidade de propagação dessas ondas (VP e VS) e procurar identificar a posição do nível d’água. Ensaios de laboratório possibilitaram adequar todo o sistema, verificar a estanqueidade da ponteira e atualizar o programa computacional. Ensaios sísmicos down-hole realizados nos campos experimentais da USP de São Carlos e da Unesp de Bauru foram comparados com valores de VS e VP de referência, determinados em ensaios sísmicos cross-hole e down-hole. Os ensaios realizados na USP de São Carlos e no Jardim Botânico Municipal de Bauru foram utilizados para procurar identificar a posição do nível de água. Nos dois campos experimentais investigados, as diferenças médias entre valores de VS determinados foram adequadas, entre 6% e 8,6%, quando comparados com valores de ensaios de referência. No entanto, os perfis de VP só foram possíveis de serem determinados pelo pseudo intervalo de tempo empregando um programa comercial e resultou em valores de VP muito superiores aos de referência, com diferenças médias de 29,1% e 35,9%, respectivamente nos campos experimentais da USP e da Unesp. Constatou-se também que os perfis de VP em áreas com presença de nível de água saltaram para valores superiores a 1500 m/s próximo ao nível de água. No entanto, isso não ocorreu onde o nível de água se encontrava, mas a 1,5 m abaixo dele para um campo experimental e cerca de 2,0 m abaixo para o outro. Assim, considera-se que o sistema desenvolvido é eficiente para determinação de perfis de VS da forma que foi empregado e ainda não é confiável para determinação de perfis de VP. É necessário realizar mais estudos para melhor compreender a propagação de ondas P e propor um sistema e uma forma de interpretação de resultados que possibilite perfis de VP equivalente aqueles que se obtém para as ondas S.

It is necessary to define the stratigraphic profile and estimate the geotechnical parameters required for each project during the site investigation. Hybrid tests are an interesting alternative to traditional tests to do this, as they allow complementary data to be obtained to those normally obtained by in situ tests such as SPT, CPT and DMT. The aim of this research was to update a system consisting of a seismic probe and a software for data acquisition and processing to determine the arrival time of compression waves (P) and shear waves (S) waves using the down-hole technique. In this way, it is possible to calculate the propagation velocity of these waves (VP and VS), as well as trying to identify the position of the water level. Laboratory tests made it possible to adapt the entire system, check the water tightness of the probe and update the computer software. Down-hole seismic tests carried out in the experimental sites at USP São Carlos and Unesp Bauru were compared with reference VS and VP values determined by cross-hole and down-hole seismic tests. The tests carried out at USP São Carlos and the Municipal Botanical Garden of Bauru were used to identify the position of the water level. In the two experimental fields investigated, the average differences between the VS values determined were adequate, between 6% and 8.6%, when compared to reference test values. However, the VP profiles could only be determined for the pseudo time interval using a commercial software and ended up with VP values much higher than the reference values, with an average relative difference of 29.1% and 35.9%, respectively in the Experimental Site at USP and Unesp Experimental Site. It was also found that the VP profiles in areas with a water level jumped to values above 1500 m/s near the water level. However, it did not occur where the water level was, but 1.5 m below it for one experimental site and around 2.0 m below it for the other. The system developed is therefore considered to be efficient for determining Vs profiles in the way it was used and is not yet reliable for determining VP profiles. It is necessary to carry out further studies in order to better understand the propagation of P waves and to propose a system and a method of interpreting the results that will enable VP profiles equivalent to those obtained for S waves.