Tipos de sondagem de solo: Conheça as 5 principais e suas vantagens/desvantagens

O contexto do desenvolvimento da investigação do subsolo foi definido de modo mais assertivo com o desenvolvimento do Ensaio de Penetração Padrão (SPT) nos Estados Unidos na década de 1920. Atualmente é um ensaio muito utilizado, simples e barato para determinar o tipo de solo e sua resistência à penetração. Este importante ensaio surgiu no início da década de 1900 com o desenvolvimento dos ensaios de resistência à penetração e da amostragem com um tubo aberto. Posteriormente, a Sociedade Americana de Ensaios e Materiais (ASTM) padronizou o SPT na década de 1950, tornando-o um método globalmente aceito para investigações geotécnicas.

Atualmente, o SPT é o principal método de coleta de dados de projeto geotécnico, com cerca de 80 a 90% das investigações geotécnicas utilizando-o, de acordo com a PRD Rigs. Entretanto, outros métodos de investigação são muito utilizados como a sondagem a trado, a sondagem rotativa, mista, a sondagem pelo método PANDA e a sondagem geoelétrica.

Qual a importância das sondagens de solo?

A sondagem do subsolo é de fundamental importância para projetos geotécnicos. Com a sondagem é possível conhecer o tipo de solo, o tipo de rocha, a posição do nível da água, a superfície resistente e a indeslocável e, a partir das amostras retiradas, é possível fazer diversos ensaios físico-químicos para obter dados sobre suas principais características.

Quais os principais tipos de sondagens?

Sondagem a trado – NBR 9603

A sondagem a trado é um método utilizado em investigações geológico-geotécnicas, que visa coletar amostras deformadas, determinar a profundidade do nível d’água e identificar preliminarmente as camadas de solo que compõem o subsolo. Este método é executado com o uso de trados, que podem ser do tipo cavadeira ou helicoidal, dependendo das condições do solo e da dificuldade de perfuração.

Vantagens da Sondagem a trado:

1. Simplicidade e custo: É um método relativamente simples e de baixo custo, adequado para investigações em áreas onde o acesso é limitado.
2. Coleta de amostras: Permite a coleta de amostras de solo em profundidades variadas, o que é essencial para análises geotécnicas.
3. Flexibilidade: Pode ser adaptado para diferentes tipos de solo e condições de terreno, utilizando diferentes tipos de trados conforme necessário.

Limitações da Sondagem a trado:

1. Profundidade limitada: A profundidade máxima que pode ser alcançada é limitada pelo tipo de trado e pela resistência do solo, o que pode não ser suficiente para algumas investigações.
2. Amostras deformadas: As amostras coletadas podem ser deformadas, o que pode afetar a precisão de certos ensaios laboratoriais.
3. Dificuldade em solos densos: Em solos muito duros ou rochosos, a perfuração pode ser dificultada, exigindo o uso de equipamentos mais robustos ou técnicas alternativas.

Sondagem SPT – NBR 6484

A sondagem SPT (Standard Penetration Test) é um método de ensaio utilizado para determinar o índice de resistência à penetração do solo. Este método consiste na cravação de um amostrador-padrão no solo de 65 kg, onde a resistência é medida pelo número de golpes necessários para penetrar uma profundidade de 30 cm (podendo variar em função do tipo de solo). O SPT é realizado a cada metro de profundidade, permitindo a coleta de amostras de solo (e determinação do tipo de solo), determinação da resistência à penetração e a observação do nível de água no furo de sondagem (após 24 horas da finalização do ensaio).

Vantagens da Sondagem SPT:

1. Simplicidade e custo: O método é relativamente simples e econômico, podendo ser realizado com equipamentos manuais ou mecanizados.
2. Informação rápida: Fornece resultados imediatos sobre a resistência do solo, permitindo uma rápida avaliação das condições do subsolo.
3. Amostragem: Permite a coleta de amostras de solo que podem ser analisadas posteriormente em laboratório.

Desvantagens da Sondagem SPT:

1. Perturbação do solo: A cravação do amostrador pode perturbar o solo, afetando a representatividade das amostras coletadas.
2. Limitações em solos coesivos: O método pode não ser tão eficaz em solos muito coesivos ou em condições de alta umidade, onde a penetração pode ser dificultada.
3. Variabilidade dos resultados: Os resultados podem variar dependendo do operador e das condições do solo, o que pode levar a interpretações diferentes.

Sondagem rotativa – DNER-PRO 102

A sondagem rotativa é um método de investigação geotécnica que utiliza equipamentos rotativos para perfurar o solo e rochas, permitindo a coleta de amostras cilíndricas denominadas testemunhos. este tipo de sondagem é muito importante para projetos geotécnicos, mineração e geologia, pois fornece dados extremamente necessários para o projeto. As principais informações possíveis de serem obtidas são: Tipologia, Nível d’água, grau de alteração da rocha, RQD (Rock Quality Designation), ou Designação de Qualidade de Rocha, Grau de fraturamento, Grau de coerência, Grau de resistência à compressão simples e Principais descontinuidades. A Norma DNER-PRO 102 específica equipamentos e métodos de ensaio.

Vantagens da Sondagem rotativa:

1. Coleta de amostras de alta qualidade: As amostras obtidas refletem fielmente as condições do subsolo, permitindo análises laboratoriais detalhadas.
2. Investigação de solos e rochas em profundidade: O método permite alcançar camadas profundas e identificar estruturas geológicas complexas.
3. Aplicabilidade em diferentes tipos de solo e rocha: Pode ser utilizada em solos moles e rochas extremamente duras.
4. Realização de ensaios in situ: Durante a perfuração, é possível realizar testes como o ensaio de perda d’água (EPA), que avalia a permeabilidade do solo.

Desvantagens da Sondagem rotativa:

1. Custo elevado: O uso de equipamentos sofisticados e mão de obra qualificada torna o método mais caro.
2. Tempo de execução: A coleta de amostras pode ser demorada, especialmente em terrenos mais resistentes.
3. Necessidade de equipamentos especializados: A disponibilidade desses equipamentos pode ser um desafio em algumas regiões.
4. Geração de resíduos: A perfuração gera lama e fragmentos que precisam ser descartados corretamente para minimizar impactos ambientais.

Sondagem mista

A sondagem mista é um método de investigação geológica e geotécnica que combina a sondagem a percussão (SPT) para solos e a sondagem rotativa (SR) para rochas, aproveitando o mesmo furo de investigação. Este ensaio conjunto permite uma avaliação detalhada tanto do solo quanto da rocha, fornecendo informações para projetos geotécnicos.

Sondagem in situ (método PANDA) – NF P 94-105

A sondagem tipo panda, também conhecida como PANDA (Penetration Analysis Device) é um tipo de ensaio de solo que utiliza um sistema de impacto para medir a resistência do solo. Este ensaio é considerado uma alternativa ao ensaio SPT (Standard Penetration Test), oferecendo vantagens como rapidez na execução e aquisição automatizada de dados.

Vantagens da Sondagem in situ:

1. Facilidade de transporte e rapidez na execução: O PANDA é um equipamento portátil e, portanto, fácil de transportar para o local da sondagem. A execução do ensaio também é mais rápida do que o SPT, pois a medição da resistência do solo é feita de forma automática.
2. Aquisição automatizada de dados: O PANDA possui um sistema de medição que registra automaticamente os dados da sondagem, o que facilita a análise e interpretação dos resultados.
3. Maior precisão: Algumas fontes indicam que o PANDA pode oferecer maior precisão na medição da resistência do solo do que o SPT, especialmente em solos mais compactos.

Desvantagens da Sondagem in situ:

1. Custo: O PANDA pode ser mais caro do que o SPT, tanto em termos de investimento inicial quanto em custos de operação.
2. Complexidade: O PANDA é um sistema mais complexo do que o SPT, o que pode exigir maior conhecimento técnico para a sua utilização e interpretação dos resultados.
3. Interpretação dos resultados: A interpretação dos resultados do PANDA pode ser mais complexa do que a do SPT, pois os dados obtidos podem exigir uma análise mais detalhada para serem corretamente interpretados.

Sondagem geoelétrica – NBR 7117-1

A norma NBR 7117-1, define a sondagem geoelétrica como um procedimento utilizado para medir a resistividade do solo, que não é um parâmetro diretamente medido, mas sim inferido através de medições de correntes elétricas, campos elétricos e magnéticos na superfície do solo. Este processo envolve um método matemático chamado inversão, que gera um modelo geoelétrico correspondente às medições realizadas.
As sondagens geoelétricas podem ser classificadas em elétricas ou eletromagnéticas, dependendo da fonte dos campos medidos e dos arranjos de medição utilizados. Os métodos mais comuns incluem a eletrorresistividade, magnetotelúrica (MT) e eletromagnética no domínio do tempo (TDEM).

Vantagens da Sondagem geoelétrica:

1. Medições volumétricas: As técnicas de sondagem geoelétrica abrangem grandes volumes de solo, permitindo uma média do parâmetro de resistividade que é representativa do volume visto pelos eletrodos de aterramento.
2. Profundidade de investigação: Métodos como o magnetotelúrico podem prospectar até 40 km de profundidade, permitindo a análise de camadas mais profundas do solo.
3. Flexibilidade em ambientes urbanos: A perfilagem de poços utilizando técnicas indutivas é útil em áreas edificadas, onde o espaço para medições convencionais é limitado.

Desvantagens da Sondagem geoelétrica:

1. Dependência de modelos matemáticos: O resultado das medições é uma curva de resistividades aparentes, que não representa diretamente um parâmetro físico do solo, mas sim um perfil dependente da estrutura geoelétrica e do arranjo de medição.
2. Influência de condições sazonais: A resistividade do solo pode variar com as condições climáticas, o que pode afetar a precisão das medições se não forem realizadas em períodos adequados.
3. Limitações em solos de alta resistividade: Em solos com alta resistividade, pode ser necessário complementar as campanhas geoelétricas com técnicas eletromagnéticas para obter modelos mais precisos.

Conclusões finais

A sondagem do subsolo é de fundamental importância para a realização de projetos geotécnicos. A escolha do método e do ensaios irá depender do tipo de modelo geológico geotécnico a ser considerado, além da profundidade a ser alcançada de modo que permita definir a superfície resistente e indeslocável de cada sistema. Finalmente, é de fundamental importância realizar a quantidade necessária de ensaios de modo que a estratigrafia seja devidamente representada.

Neste sentido, é de fundamental importância contar com uma equipe de engenheiros experientes para melhor acompanhamento do seu projeto.