ENSAIO DE PERDA D’AGUA (ENSAIO LUGEON)

Apresentação em tema: "ENSAIO DE PERDA D’AGUA (ENSAIO LUGEON)"— Transcrição da apresentação:

1 ENSAIO DE PERDA D’AGUA (ENSAIO LUGEON)
DETERMINA A PERMEABILIDADE DE MACICOS ROCHOSOS PROF. MILTON KANJI

2 ENSAIO DE PERDA D’AGUA APLICACOES EM MACICOS ROCHOSOS
Determina as permeabilidades e permite zonificar o macico com relacao a permeabilidade. Permite identificar existencia de grandes fraturas mais permeaveis Auxilia na caracterizacao do grau de fraturamento Permite determinar as necessidades de tratamento de fundacao de barragens Permite elaborar o projeto de tratamento Permite verificar a eficiencia dos tratamentos.

3 APLICACOES TIPICAS FUNDACOES DE BARRAGENS ESTABILIDADE DE TALUDES
K > 10-3 cm/s K = a 10-5 cm/s K < 10-5 cm/s FUNDACOES DE BARRAGENS ESTABILIDADE DE TALUDES Condicoes do teto: K = f (fraturam.) Estabilidade = f (frats) TUNEIS EM ROCHA

4 ENSAIO DE PERDA D’AGUA MONTAGEM TIPICA
TANQUE DE AGUA TRIPE MANOMETRO BOMBA D’AGUA ESTABILIZADOR DE PRESSAO HIDROMETRO REGISTRO RAPIDO TUBULACAO DE RETORNO HASTE FURO DE SONDAGEM OBTURADOR ENSAIO DE PERDA D’AGUA MONTAGEM TIPICA TRECHO DE ENSAIO

5 CILINDRO DE BORRACHA (~30cm)
ENSAIO PROGRESSIVO COM A PERFURACAO ENSAIO APOS A PERFURACAO TIPOS DE OBTURADORES P (N2) TRECHO ENSAIO HASTE DUPLA FURO HASTE FURO TRECHO ENSAIO SIMPLES DISCOS METALICOS OBTURADOR DUPLO OBTURADOR CILINDRO DE BORRACHA (~30cm) INFLAVEL (~1m) ENSAIO DE PERDA D’AGUA

6 ENSAIO DE PERDA D’AGUA EVOLUCAO HISTORICA CALCULO DAS UNIDADES LUGEON
m (10 atm) Q m (P variavel) Q P Q 10 atm Q equiv (Presume-se linear) 1L = l / min.m (P = 10 atm) 1Hv = l / min.m.atm CPDE = l / min.m.atm CALCULO DAS UNIDADES LUGEON P Q P Q P Q Internacionalmente: Lugeon = l / min.m.(10/Pef) Equivalencia de CPAE com L: 1L = 1l/1min.1m.10atm = 0,1 CPDE LUGEON (1930) GEOTECNICA ( ) GEOTECNICA E IPT (>1965)

7 REALIZACAO DO ENSAIO Preenchimento do furo com agua e aplicacao de Pmin (saturacao) Leitura da vazao a cada minuto, ate alcancar regime constante 1o ESTAGIO: Leitura da vazao a cada minuto (ou cada 2min), durante 10min 2o ESTAGIO: Aumentar pressao para Pint, leituras de vazao durante 10min 3o ESTAGIO: Aumentar pressao para Pmax, leituras de vazao durante 10min 4o ESTAGIO: igual 2o estagio 5o ESTAGIO: igual 1o estagio

8 ENSAIO DE PERDA D’AGUA REPRESENTACAO
RESULTADO INDIVIDUAL NO PERFIL DE SONDAGEM P efetiva (atm) 1 10 100 1000 Q (l/min) ou CPAE 15 5 P min P int P max (1) (8) (16) (460) t = 10min L = 3m 13,45 16,45 P ef Q (l/min) ou CPAE k = cm/s CPAE = 460 / (10min.3m.16atm) = 0,96 ou L = 460 / [ 10min.3m (10/16) ] = 24,54 Usualmente se adota a pressao a que estara submetido o macico, p.ex., altura da coluna d’agua na represa, etc.

9 CALCULO DA PRESSAO EFETIVA
ENSAIO DE PERDA D’AGUA CALCULO DA PRESSAO EFETIVA P efetiva = P(Man)+H(Man)+H(NA)-Pperda carga Man. H (Man.) N.A. H (NA) L / 2 L H (furo) P(Man)+H(Man) P efetiva ABAIXO DO N.A. A CARGA HIDROSTATICA DEVIDO A AGUA SUBTERRANEA E COMPENSADA PELA CARGA DA ALTURA DA AGUA DENTRO DA TUBULACAO.

10 ENSAIO DE PERDA D’AGUA DETERMINACAO DA Pef MAXIMA
A Pef maxima nao deve igualar o peso do macico sobrejacente, sob risco de hidrofraturamento e levantamento do terreno. Pef max = H furo x γrocha γrocha = 2,6 (granito, gnaisse, etc.) = 2,2 (rochas sedimentares argilosas muito brandas) FRATURA

11 INTERPRETACAO DOS ENSAIOS
Q Pmin Pint Pmax laminar P Pmax turbulento Pint laminar Pmin Q Pmin Pmax P Q Pint Abertura ou lavagem de fratura P Q Pint Colmatacao de fratura

12 CALCULO DA PERMEABILIDADE EQUIVALENTE (SE O MEIO FOSSE POROSO)
K = (Q/2πLH) ln(L/r) Q L 2r H L Q 2r H APROXIMADAMENTE: CPDE Keq (l/min.m.atm) (cm/s) 0, 0, SEM NA COM NA

13 NECESSIDADE DE TRATAMENTO DE FUNDACOES DE BARRAGENS POR INJECOES DE CIMENTO
REGRA EMPIRICA: Se CPAE >1: definitivamente se requer tratamento por injecoes de cimento em fundacao de barragens. Se CPAE <0,1: nao se requer tratamento de injecoes. Se CPAE entre 0,1 e 1,0, depende do caso e do tipo de barragem. Caldas de cimento comum nao penetram em fendas ou poros se k < a 10-5 cm/s Portanto, o melhor que se pode melhorar uma fundacao para diminuir sua permeabilidade e alcancar k = cm/s (aprox. CPAE = 0,3)

14 HIDROFRATURAMENTO i Ztun Ztun.cos i ZNA Ztunel HIDROFRATURAMENTO
Pi i Ztun Ztun.cos i TN Pi TN NA ZNA Ztunel HIDROFRATURAMENTO se Pi = (γrocha.Ztun) cos i HIDROFRATURAMENTO se Pi = γrocha (Ztun) – γa (ZNA)

15 ENSAIO DE HIDROFRATURAMENTO EM MACICO ROCHOSO FRATURADO
Realiza-se em furos de sondagem, isolando por obturador um trecho inferior do furo, ou ao longo do furo com obturador duplo. Requer equipamento de alta capacidade de pressao. Apos Pabertura muda o regime hidraulico. Pfechamento pode ser menor que Pabertura, pois qualquer coesao das fraturas ja foi rompido Considera-se Pfechamento como a pressao de hidrofraturamento, que e tambem a pressao efetiva atuante. 20 40 60 80 100 P (atm) Q (l/min) P fechamento (L = 1m) P abert

16 RESULTADOS REAIS DE ENSAIO
SONDAGEM SR-08 ( Diametro NX = 7,5cm) Trecho de ensaio: 37,40 a 40,40m – Altura do Manometro: 0,70m PRESSAO: LEITURA DO HIDROMETRO (LITROS) A CADA MINUTO: (kg/cm2) ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ ’ Total: 0, , , , , , ,2 0, Calcular o ensaio.

17 BIBLIOGRAFIA: ABGE (1990) – Diretrizes para Execucao de Sondagens
ABGE (1975) – Ensaios de Perda d’Agua sob Pressao (Diretrizes), Bol.02 LIMA, M. J. C. P. A. (?) – Prospeccao Geotecnica do Subsolo, Livros Tecnicos e Cientificos Editora SA.

18 CALCULO DO ENSAIO PERDA D’AGUA:
L = 3m; P = 10 atm.; t = 10 min; V = 567 litros; r = 3,75cm CPAE = 567 / (10min x 3m x 10atm) = 1,89 l/min.m.atm (Calcular para todas as pressoes e verificar se a permeabilidade aumenta ou diminui com a pressao); (Desenhar o grafico Vazao x Pressao) PERMEABILIDADE EQUIVALENTE: K = (Q/2π LH) ln (L/r) K = (567 x 1000cm3 / 10min x 60s x 6,28 x 300 cm x 10070cm ) x x ln ( 300cm/ 3,75cm) K = 4, x 4,38 = 2, cm/s