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ENSAIOS DE PERMEABILIDADE EM SOLOS ORIENTAÇÕES PARA SUA EXECUÇÃO NO CAMPO

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2013 Associação Brasileira de Geologia de Engenharia - ABGE Av. Proessor Almeida Prado, 532 - IP (Prédio 11) - Cid. Universitária CEP 05508-901 - São Paulo-SP Impresso no Brasil

Coordenadores Adalberto Aurélio Azevedo José Luiz Albuquerque Filho Apoio Editorial Nill Cavalcante e Renivaldo Campos Figuras e Ilustrações Aroldo Ribeiro da Silva Diagramação e Capa Rita Motta

Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP) (Câmara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Ensaio de permeabilidade em solos : orientações para sua execução no campo. -- São Paulo : ABGE Associação Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental, 2013.

Vários autores Bibliografia ISBN 978-85-7270-062-7

1. Geologia 2. Geologia ambiental 3. Geologia de engenharia 4. Permeabilidade do solo.

13-11390

CDD-624.151

Índices para catálogo sistemático: 1. Geologia de engenharia


624.151

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Coordenadores

A󰁤󰁡󰁬󰁢󰁥󰁲󰁴󰁯 A󰁵󰁲󰃩󰁬󰁩󰁯 A󰁺󰁥󰁶󰁥󰁤󰁯 J󰁯󰁳󰃩 L󰁵󰁩󰁺 A󰁬󰁢󰁵󰁱󰁵󰁥󰁲󰁱󰁵󰁥 F󰁩󰁬󰁨󰁯

ENSAIOS DE PERMEABILIDADE EM SOLOS ORIENTAÇÕES PARA SUA EXECUÇÃO NO CAMPO

4ª. Edição São Paulo - SP 2013


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DIRETORIA ABGE GESTÃO 2012/2013 Presidente: João Jerônimo Monticeli Vice Presidente: Eduardo Soares de Macedo Diretor Secretário: Fabrício Araujo Mirandola Diretor Financeiro: Jair Santoro Diretor Financeiro Adjunto: Adalberto Aurélio Azevedo Diretor de Eventos: Luciana Pascarelli dos Santos Diretor de Eventos Adjunto: Kátia Canil Diretor de Comunicação: Marcelo Fischer Gramani Diretor de Comunicação Adjunto: Ivan José Delatim Diretor de Ensino e Jovem Profssional: Leandro Eugênio da Silva Cerri

CONSELHO DELIBERATIVO Adalberto Aurélio Azevedo, Eduardo Soares de Macedo, Fabrício Araújo Mirandola, Fernando Facciolla Kertzman, Ivan José Delatim, Jair Santoro, João Jerônimo Monticeli, José Luiz Albuquerque Filho, Kátia Canil, Leandro Eugênio Silva Cerri, Luciana Pascarelli dos Santos, Luis de Almeida Prado Bacellar e Marcelo Fischer Gramani. Suplentes: Aline Freitas Silva, Daniel Augusto Buzzatto de Lima, Ingrid Ferreira Lima, Jacinto Costanzo Junior e Jorge Pimentel.

NÚCLEO RIO DE JANEIRO Presidente: Euzébio José Gil Vice-Presidente: Maísa Duque Pamplona Green Diretor Secretário: Hugo Tavares Machado Diretor Financeiro: Victor Seixas REPRESENANES REGIONAIS Nome

Estado

Adelia Didia Caloba Aguiar

AM

Alberto Pio Fiori

PR

Andrea Valli Nummer

RS

Arnaldo Sakamoto

MS

Candido Bordeaux Carlos Henrique Medeiros

SC BA

Claudio Szlafsztein

PA

Heliene Ferreira da Silva

AL

João Luiz Armelin

GO

Jocélio Cabral Mendonça

TO

José Vitoriano de Britto Neto

CE

Kurt Albrecht

MT

Luiz Gilberto Dall’Igna

RO

Moacyr Adriano Augusto Junior

MA

Nestor Antonio Mendes Pereira

DF

Secretaria Executiva Gerente Executivo: Renivaldo Campos Av. Profº Almeida Prado, 532 – IPT (Prédio 11) – CEP:05508-901 – São Paulo – SP Telefone: (11) 3767-4361 – Email: [email protected] – Home Page: www.abge.org.br


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SUMÁRIO

Apresentação ......................................................................................................7 Introdução .........................................................................................................9

Primeira Parte OS IPOS DE ENSAIOS E SUA PROGRAMAÇÃO ...............................13

Classificação dos ensaios......................................................................15 Programação dos ensaios .....................................................................16

Propriedades dos solos de interesse a uma programação ...............17

Validade dos ensaios ............................................................................18

Segunda Parte A PRAICA DOS ENSAIOS........................................................................21

Ensaios em sondagens ..........................................................................23

Ensaios em poços ..................................................................................28

Ensaios em cavas ...................................................................................30


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Terceira Parte CÁLCULO DO COEFICIENE DE PERMEABILIDADE ...................33

Ensaios em sondagens .........................................................................35 Ensaios em pocos .................................................................................35

Ensaios em cavas ...................................................................................35

Quarta Parte SLUG ES .....................................................................................................37

ANEXO I - FIGURAS DE ENSAIOS ...........................................................57 ANEXO II - ÁBACOS ....................................................................................63 ANEXO III - PLANILHAS ............................................................................69


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APRESENTAÇÃO

Em janeiro de 1981 oram editadas, pela primeira vez, as orientações para execução de ensaios de permeabilidade em solos no campo. À época, a edição tinha um caráter de primeira tentativa, e esperava-se que sugestões e críticas viessem a ser eitas com o intuito de aprimorá-las. Após a primeira e a segunda edições se esgotarem, e devido à grande aceitação e utilização pelo meio técnico, oi lançada, em 1996, a terceira edição, coordenada pelos geólogos Antonio Manoel dos Santos Oliveira e Diogo Corrêa Filho, que oi adotada como norma pelo meio técnico e amplamente utilizada ao longo dos últimos anos. Após a terceira edição também ter-se esgotado, viu-se a necessidade de se lançar uma nova edição, revisada e atualizada, do manual de Ensaios de Permeabilidade em Solos. Para tanto, oi criado um grupo de trabalho, composto pelos geólogos Adalberto Aurélio Azevedo, Ana Maciel Carvalho, Diogo Corrêa Filho, Gustavo Cavalli Ciotto, José Luiz Albuquerque Filho, Luiz de Almeida Prado Bacellar, Malva Andrea Mancuso, Marcos Musso, Marilda ressoldi e Monique Lizier, a cargo do qual ficou a responsabilidade de tal tarea. Como as demais edições, além de uma revisão completa do seu texto, esta quarta edição também passou por readequações e inclusão de itens, como por exemplo, o capítulo destinado ao ensaio Slug Test. A ABGE agradece a todos os que tornaram possível a presente edição do Manual, assim como agradece, antecipadamente, às uturas

E N S A I O S D E P E R M E A B I L I D A D E E M S O L O S – O R I E N T A Ç Õ E S P A R A S U A E X E C U Ç Ã O N O C A M P O


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contribuições que, porventura, outros colaboradores vierem a dar, uma vez que, a introdução de melhorias contínuas ao presente manual sempre oi e sempre será um dos objetivos a ser alcançado. A Diretoria da ABGE

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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA


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INTRODUÇÃO

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OS ENSAIOS

Os ensaios, de permeabilidade em solos são correntemente realizados em Geologia de Engenharia e Ambiental com a finalidade de se determinar os coeficientes de permeabilidade dos terrenos objeto de estudos para implantação ou consolidação de obras civis e/ou projetos ambientais. São realizados com requência em locais de projetos de barragens, de túneis, para implantação de aterros sanitários, para investigação em áreas contaminadas, etc. Em menor escala são usados em outros tipos de obras, como canais e estradas. São, requentemente, executados em uros de sondagem a percussão, poços de monitoramento e piezômetros, onde são conhecidos, genericamente, como “ensaios de infiltração”. Com menor requência são aplicados em poços de inspeção e cavas abertas em solo. Estes ensaios não utilizam sistemas de observação da variação das cargas piezométricas nas imediações do uro onde se realiza o ensaio. Por esta razão, os ensaios objeto destas diretrizes são também conhecidos como “ensaios pontuais”. Neste aspecto, assemelham-se aos “ensaios de perda d’agua sob pressão”, também pontuais. Estes “ensaios de perdas d’agua sob pressão” aplicados nos maciços rochosos (OLIVEIRA et al ., 1975), juntamente com os “ensaios de infiltração”, perazem o conjunto de ensaios de permeabilidade



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comumente usados pela Geologia de Engenharia e Ambiental para caracterização hidráulica e hidrogeotécnica dos terrenos naturais e/ou artificiais.

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OBJETIVO DAS ORIENTAÇÕES

Por ser de uso corrente em Geologia de Engenharia, os ensaios, de maneira geral, exigem uma padronização para sua realização e interpretação. O objetivo deste trabalho é uniormizar a metodologia de execução e cálculo dos ensaios de permeabilidade pontuais em solos, o que se constitui num passo undamental para sua padronização e normalização. Estas “orientações” oram editadas pela primeira vez em 1981 e, à época, tinham um caráter de 1ª tentativa. A aceitação dessas “orientações” pelo meio técnico exigiu que estas ossem, mais uma vez, reeditadas, agora em edição revista e ampliada. Na edição atual oram mantidos a orma e o conteúdo básico da primeira edição e acrescentado às orientações os ensaios denominados “slug test ”, também caracterizados como ensaios pontuais e, atualmente, também de amplo uso.

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AS ORIENTAÇÕES

Para alcançar os objetivos propostos para a “1ª tentativa”, realizou-se um amplo levantamento bibliográfico dos vários métodos e ormulações, seguindo-se como critérios de seleção: •

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a undamentação teórica e a comprovação prática que deixassem a menor margem a dúvida; e, a simplicidade da aplicação da órmula.

Esta seleção oi apoiada por uma série de ensaios, programados e realizados no campo, possibilitando a comparação objetiva entre os diversos métodos.

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A análise dos diversos métodos não ficou limitada, portanto, às órmulas de cálculo dos coeficientes de permeabilidade, mas se estendeu também à definição do modo mais indicado à realização dos ensaios. Neste sentido, julgou-se ser de interesse para o meio técnico, não a fixação propriamente de diretrizes, mas o estabelecimento de orientações que, ao servirem para o uso adequado da técnica, também devem permitir o seu contínuo apereiçoamento. Assim, a fixação de diretrizes seria de responsabilidade do técnico responsável por uma dada programação de ensaios, cuja elaboração seria dirigida a um problema hidrogeotécnico específico. orientações oram redigidas da maneira mais simplificada possí vel deAs modo a alcançar ampla divulgação. Esta edição mantém a ormatação inicial da primeira edição, que oi, originalmente, subdividida em três partes. Na 1ª parte são abordadas as questões que envolvem os ensaios, ou seja, os tipos de ensaio, sua programação, tanto em nível geral de um projeto quanto de alguns condicionantes locais (propriedades dos solos) e sua validade. A 2ª parte corresponde a uma descrição detalhada dos vários itens relativos à execução dos ensaios na prática: escolha e preparação dos ensaios, equipamentos usados e realização. Na 3ª parte são apresentadas as órmulas selecionadas e as orientações necessárias ao cálculo do coeficiente de permeabilidade. De maneira a acilitar este cálculo são também apresentados ábacos. Para manter a homogeneidade e lógica das edições anteriores, toda a orientação para execução do ensaio slug test e o cálculo da permeabilidade a partir deste ensaio é apresentada em um único bloco, compondo a 4ª parte desta edição.



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PRIMEIRA PARTE

OS TIPOS DE ENSAIO E SUAS PROGRAMAÇÕES

h t r a E e l g o o G : o t o F



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CLASSIFICAÇÃO DOS ENSAIOS

Embora os ensaios de permeabilidade em solos estejam, na prática, intimamente associados ao método de prospecção empregado (sondagens a trado e a percussão, poços rasos e trincheiras), do ponto de vista hidrogeotécnico tais ensaios podem ser classificados conorme a maneira de realização (ensaios a nível constante e a nível variável) e o dierencial de pressão aplicado ao aquíero, positivo (carga) ou negativo (descarga). De ve-se considerar que os ensaios realizados nas porções não saturadas dos solos (acima do lençol reático) admitem, obviamente, apenas a realização por injeção de água (ensaios de carga). Destaca-se, neste cenário, o ensaio slug test , realizado sempre abaixo do nível d’água, tanto em ensaios de carga como de descarga. O quadro a seguir apresenta a classificação proposta.

Maneira de realização

Pressão aplicada carga

Denominação dos ensaios infiltração

Método de prospecção sondagens, poços e cavas

Nível constante

descarga carga descarga

bombeamento rebaixamento recuperação

poços e sondagens sondagens e poços poços e sondagens

Nível variável

Os ensaios a nível constante são realizados através da manutenção do nível d’agua num uro de sondagem, poço ou trincheira, numa posição constante ao longo de toda duração do ensaio. Este nível d’água pode ser estabelecido de duas maneiras: •

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pela introdução de água (ensaios de infiltração): neste caso é aplicada uma carga (constante), medindo-se a vazão injetada necessária para manutenção do nível d’água constante; e, por meio da retirada de água (ensaios de bombeamento): neste caso, o aquíero é descarregado, medindo-se a vazão bombeada



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necessária para manter constante o nível d’água rebaixado, sempre na mesma posição. Nos ensaios a nível variável, o nível d’água natural é alterado para uma posição que se pode denominar nível d’água inicial do ensaio. A tendência do nível d’água voltar à posição original é acompanhada ao longo do tempo de realização do ensaio. O nível d’água inicial pode ser estabelecido também de duas maneiras: •

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pela introdução de água (ensaios de rebaixamento) e medindo-se em seguida sua velocidade de rebaixamento; e, por meio da retirada de água (ensaios de recuperação) e medin-

do-se, em seguida, a velocidade do recuperação. Ressalta-se, que o ensaio slug test é sempre executado a nível variá vel, tanto em ensaio de rebaixamento como em ensaio de recuperação do nível d’água.

PROGRAMAÇÃO DOS ENSAIOS

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É conveniente, antes de se entrar em detalhes quanto à execução dos ensaios, identificá-los no contexto de uma programação. Considerando-se a realização dos ensaios no âmbito de um estudo hidrogeotécnico aplicado a um dado local, sua programação obedece às orientações gerais de tal estudo. Em geral, essas orientações visam caracterizar os comportamentos hidráulicos de cada uma das unidades geotécnicas presentes, ou, em outras palavras, os compartimentos hidrogeotécnicos do maciço objeto do estudo. A definição destas unidades resulta da identificação prévia das características geológicas de cada uma das lentes, camadas ou estratos presentes que implicariam, numa primeira aproximação, em compartimentos hidrogeotécnicos relevantes rente às solicitações impostas pela obra. Cada unidade constitui o reerencial básico para todas as operações de análise dos resultados dos ensaios assim programados: interpolações e

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extrapolações de resultados, análises estatísticas, correlações com outros parâmetros geotécnicos, etc. que os ensaios são realizados e outras observações no âmbitoÀdemedida uma campanha de investigação são obtidas (resultados de monitoramento piezométrico, por exemplo), os compartimentos hidrogeotécnicos são aeridos, e, eventualmente, reormulados, até que os dados obtidos sejam compatíveis com o plano de estudo inicialmente proposto. O fluxograma a seguir sintetiza a metodologia proposta.

Por outro lado, nos estudos de projeto de obras (em especial de barragens, túneis e em projetos ambientais, onde os ensaios são, normalmente, realizados de maneira sistemática), a programação dos ensaios fica na dependência da programação geral dos estudos que não têm, como único objetivo, a caracterização hidrogeotécnica. Compete aos responsáveis por tais estudos gerais compatibilizar todos os meios de prospecção usados, aplicando um roteiro metodológico adequado e que cumpra da melhor orma possível todos os objetivos visados. Por exemplo: sondagens a percussão para obtenção concomitante de dados geológicos, de valores de SP, de coeficientes de permeabilidade; poços para retirada de amostras indeormadas e ensaios de permeabilidade etc.

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PROPRIEDADES DOS SOLOS DE INTERESSE A UMA PROGRAMAÇÃO

Permeabilidade dos solos: a estimativa prévia desta propriedade pode ser de interesse à programação dos ensaios (escolha dos tipos de ensaios, tamanho dos trechos a ensaiar, vazões esperadas, etc.). Esta estimativa pode



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ser eetuada com base na granulometria dos solos, seja através de órmulas, como a de Hazen (MELLO, EIXEIRA, 1967) ou, sobretudo, através da experiência do técnico. Segundo Hazen, a permeabilidade (K) pode ser estimada com base no diâmetro eetivo d10 (diâmetro tal que o peso de todos os grãos menores constitua 10% do peso total da amostra): Embora esta órmula tenha sido determinada empiricamente, com grãos de areia uniormes, cujo d 10 variava entre 0,01 e 0,3 cm, esta estimativa de K (em cm/s) pode ser usada como ordem de grandeza. A experiência técnica pode ser traduzida por tabelas como a apresentada a seguir (MELLO, EIXEIRA, 1967):

Coesão do solo: esta propriedade pode ser condicionante na programação dos ensaios, por constituir uma limitação à abertura de poços e trincheiras e à preparação de trechos de ensaio em uros de sondagem. Com eeito, problemas de desmoronamento podem influir significativamente nos resultados dos ensaios, ou mesmo impedir sua realização. Se tais problemas podem ser, acilmente, constatados em poços e trincheiras, o mesmo não acontece em uros de sondagem à percussão. Contudo, a coesão do material pode ser estimada por análise táctil-visual das amostras coletadas durante a execução das sondagens e a experiência tem mostrado que os maiores problemas têm ocorrido somente com areias puras, aluvionares, também conhecidas como “areias lavadas”.

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VALIDADE DOS ENSAIOS

Dentre os vários atores condicionantes da validade dos ensaios, destaca-se o regime de escoamento que, teoricamente, deve ser permanente, permitindo assim o uso da maioria das órmulas adotadas. 18

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Este regime de escoamento pode ser controlado no campo através das medidas de vazão durante a execução dos ensaios. Quando estas vazões permanecem constantes ao longo do tempo, pode-se dizer que oi atingido um regime de escoamento permanente. O regime de escoamento permanente é atingido mais rapidamente em trechos de ensaio situados abaixo do nível d’água natural, pois o solo já se encontra saturado. Em trechos de ensaio situados acima do nível d’água, deve-se dar mais atenção ao tempo envolvido no ensaio, pois será necessária a prévia saturação do solo até que o regime de escoamento permanente seja alcançado. Os tempos recomendados para a execução dos ensaios não são suficientes para atingir plenamente o regime de escoamento permanente (vazões constantes). Contudo, a experiência tem demonstrado que estes tempos parecem ser suficientes para se atingir resultados satisatórios, compatíveis com os erros inerentes à própria execução dos ensaios. Portanto, estes tempos devem ser considerados como orientativos, cabendo ao técnico responsável o seu redimensionamento, caso necessário. O “Manual de Sondagens” (ABGE, 2013) considera vazões estabilizadas quando: a) não é observada uma variação progressiva nos valores lidos; b) a dierença entre leituras isoladas e seu valor médio não supera 20%. Deve-se também considerar, sob o mesmo aspecto de validade, a aplicação das órmulas além de suas limitações. Ou seja, cabe ao responsá vel pelos ensaios adotar ou não as órmulas ora de seus limites de validade, assim como as restrições e limitações impostas para a execução de alguns ensaios, tendo em vista, por um lado, a precisão requerida na definição da permeabilidade e, por outro a conveniência emcontrole se executar dierentes num mesmo uro lado, ou poço, para melhor dos ensaios valores obtidos. Por exemplo, um ensaio de infiltração pode ser imediatamente sucedido por um de rebaixamento, a exemplo do que é usualmente executado em ensaios slug test . Ainda sob o aspecto da aplicabilidade das órmulas, merece atenção o ato de sempre se considerar o solo ensaiado como homogêneo e isótropo, onde permanece valida a lei de Darcy.



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Cabe finalmente considerar a eventual ocorrência de “surpresas” durante a execução dos ensaios, ou seja, por exemplo, variações bruscas do nível d’água, alteração das medidas de vazão após ter sido atingida certa constância, etc. ais “surpresas” devem ser consideradas como ocorrências naturais, que merecem a devida atenção, e serem elucidadas, pois, caso não tenham sido provocadas por erros de execução do ensaio (vedação entre re vestimento e terreno natural prejudicada, erros de medida, etc.), podem estar revelando comportamentos que podem ter certa importância geotécnica (suscetibilidade a piping , colmatação, ocorrência de estruturas orgânicas como ormigueiros etc.). Em resumo, pode-se considerar que a questão da validade do ensaio deve ser observada segundo dois aspectos: •

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No que se reere ao ensaio propriamente dito, considerado como um modo de se testar o comportamento hidrogeotécnico do terreno e não apenas como um meio restrito para a determinação do valor de K, sua validade repousa no acompanhamento detalhado de sua realização e na elucidação dos enômenos que porventura venham a ocorrer. Somente após a elucidação de tais enômenos, deve-se entrar em considerações a respeito da validade do cálculo de K. No que se reere a este segundo aspecto, da determinação do valor de K, a validade é relativa à precisão requerida pelo problema geotécnico e limitada pela margem de erro imposta pela própria execução dos ensaios.

anto um aspecto quanto o outro exigem uma atenção especial do técnico responsável pela realização dos ensaios.

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SEGUNDA PARTE

A PRÁTICA DOS ENSAIOS a e g e R a r i e r e P s e r o l F e i u q n o M – s a v a c e s o ç o p m e s o i a s n E : o t o F E N S A I O S D E P E R M E A B I L I D A D E E M S O L O S – O R I E N T A Ç Õ E S P A R A S U A E X E C U Ç Ã O N O C A M P O


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Considerando-se que os ensaios se encontram, na prática, bastante vinculados ao método de prospecção, optou-se por apresentar este capítulo segundo tais métodos, ou seja, ensaios em uros de sondagens a trado e a percussão, em poços e em trincheiras. A prática dos ensaios envolve todas as etapas, desde a preparação do trecho de ensaio, até sua execução propriamente dita, incluindo a escolha do tipo mais adequado às condições existentes no local. Os ensaios slug test são executados em poços de pequeno diâmetro e piezômetros devidamente instalados e são apresentados à parte.

ENSAIOS EM SONDAGENS

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Além das orientações aqui ormuladas, no que se reere aos ensaios de infiltração e rebaixamento, julga-se de interesse também considerar o “Manual de Sondagens” editado pela ABGE (2013).

1) Definição do trecho a ser ensaiado

Em sondagens revestidas, o trecho de ensaio corresponde ao intervalo entre o final do revestimento e o undo do uro. Em sondagens não revestidas, nos ensaios a nível constante, o trecho de ensaio corresponde ao inter valo entre a posição do nível d’água e o undo do uro, e nos ensaios a nível variável o trecho de ensaio varia com a carga. Neste caso, recomenda-se considerar, para cálculo, o trecho de ensaio como sendo aquele compreendido entre a posição do nível d’água na metade do tempo necessário para o rebaixamento considerado no cálculo e o undo do uro. É conveniente a escolha de trechos tanto maiores quanto menor or a permeabilidade estimada, de maneira a permitir uma medida mais ácil da vazão. O gráfico orientativo da figura a seguir apresenta a grandeza da vazão em unção da permeabilidade (K) esperada e da carga atuante (h), para trecho de ensaio de 1 m em uros com diâmetro de 6,35 cm (2 1/2”).



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A escolha de trechos, tanto menores quanto menos coesivo or o solo a ser ensaiado, pode eliminar, ou minimizar, problemas de desmoronamento. O limite é a execução do ensaio no undo do uro (paredes totalmente revestidas). Contudo, os resultados de ensaios executados nestas condições estão sujeitos a erros importantes devido à pequena área ensaiada (influencia de pequenas estruturas locais) e à possibilidade de decantação de finos no undo do uro, colmatando-o. Deve-se considerar ainda que, no caso de sondagens revestidas, a escolha de um trecho longo tende a minimizar o erro advindo de eventuais ugas d’água entre o revestimento e as paredes do uro.

2) Preparação do trecho a ser ensaiado

Durante a peruração do trecho a ser ensaiado, recomenda-se o uso de água sem material em suspensão visível a olho nu. Ao se atingir a cota de ensaio, deve-se levantar um pouco a composição de peruração e, com o revestimento posicionado na proundidade prevista, manter a circulação d’água até que a água de retorno apresente-se sem detritos ou materiais em suspensão, visíveis a olho nu.

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Em uros revestidos recomenda-se, durante a peruração, não girar o revestimento ao ser aproundado, minimizando, assim, a possibilidade de ugas d’água entre o revestimento e as paredes do uro. Especialmente em solos poucos coesivos, e abaixo do nível d’água local, deve-se procurar manter a coluna d’água na boca do uro para evitar desmoronamento das paredes. 3) Escolha do tipo de ensaio

A escolha de ensaios de bombeamento ou recuperação (descarga) exige, de início, a disponibilidade de dispositivos que, normalmente, não são necessários nos ensaios de infiltração ou rebaixamento (carga). ais dispositivos são, basicamente, filtros que impeçam o eventual carreamento de partículas do solo do trecho ensaiado e bombas. Devido a estes requisitos, que exigem inclusive melhor inraestrutura no local, são mais raramente executados. Contudo, vale lembrar que a ocorrência de artesianismo pode se assemelhar a um ensaio de bombeamento, onde a dierença de altura entre os níveis estático e dinâmico equivale à descarga total passível de se alcançar e a vazão da surgência equivale à vazão bombeada. Sendo assim, a imposição de um nível dinâmico variável, condicionado pela variação da altura da saída da água na boca do revestimento, corresponde a um ensaio de descarga (bombeamento). Portanto, dada a maior simplicidade de execução, a escolha requentemente recai nos ensaios de carga. Para estes ensaios, o “Manual de Sondagens” (ABGE, 2013) sugere o seguinte critério de opção entre se realizar um ensaio a nível constante (infiltração) ou a nível variável (rebaixamento): “Será eito ensaio de rebaixamento quando a carga hidráulica do trecho ensaiado or superior a 0,02 MPa (> 2 metros) e, por avaliação, o rebaixamento da água no interior do revestimento or inerior a 10 cm/min”. 4) Equipamentos

O “Manual de Sondagens” (ABGE, 2013) recomenda, para os ensaios de carga, os seguintes equipamentos:



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a) Bomba d’ água com capacidade mínima de 40 litros por minuto; b) hidrômetro calibrado, em boas condições, com divisões de escala em litros, testado no início de cada uro e sempre que houver suspeita de mau uncionamento. O hidrômetro não deve apresentar desvio superior a 10% do valor real na aixa de vazão entre 10 e 40l/min. É vedado o uso de curvas de calibração; c) tambor graduado em litros com capacidade de, aproximadamente, 200 litros; d) provetas ou latas graduadas a cada 50 centímetros cúbicos, com capacidade mínima de 1 litro; e) unil com rosca para acoplamento no revestimento, com redução mínima de 2,54 cm (1”) e diâmetro maior que 20 centímetros; ) escarificador, constituído por uma haste decimétrica de madeira com numerosos pregos sem cabeça semi-cravados; e, g) medidor de nível d’água. Nesta listagem deve-se incluir, para os ensaios que requerem bombeamento: a) bombas do tipo injetora, bomba de sucção ou bomba submersa, tubos do PVC e tela.

5) Execução e acompanhamento dos ensaios

Para o acompanhamento adequado dos ensaios recomenda-se que os dados de campo sejam lançados em um modelo de tabela, como a sugerida no ANEXO 2. a) Ensaio de infiltração

Enche-se o uro de água até a boca, tomando-se este instante como tempo zero. O nível de água no uro deve ser mantido constante, alimentado

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por uma onte apropriada (utilizar gráfico orientativo apresentado anteriormente), medindo-se o volume de água introduzido durante certo intervalo de tempo (vazão). É aconselhável a elaboração de um gráfico onde seja lançado na abscissa o tempo e na ordenada o volume acumulado ou vazão. al gráfico possibilita a observação da estabilização da vazão, que é caracterizada por uma reta. Essa é a vazão que será utilizada no cálculo da permeabilidade (vazão constante). Pode-se estimar um tempo médio de 20 minutos por ensaio.

b) Ensaio pontual de bombeamento

Começa-se a bombear a água do uro, tomando-se este instante como tempo zero. Anota-se, na olha do ensaio, o tempo, a variação do nível d’água no interior do uro e o volume d’água retirado do uro, até que o nível d’água no interior do uro e a vazão permaneçam praticamente estáveis. É aconselhável a elaboração de dois gráficos. No primeiro, são lançados os valores de vazão x tempo. No segundo, rebaixamento x tempo. Esses gráficos possibilitam a observação da estabilização do nível d’água no uro e a vazão correspondente, necessária para manter o rebaixamento constante, a qual será usada no cálculo da permeabilidade, juntamente com o rebaixamento alcançado.

c) Ensaio de rebaixamento

Enche-se o uro de água até a boca, anotando-se este instante. Em ensaios realizados acima do nível d’água do terreno, o nível d’água do uro deve ser mantido na boca, estável, por cerca de 10 minutos, para “saturação”. Interrompe-se o ornecimento d’água, tomando-se este instante como tempo zero. Imediatamente após, e a intervalos curtos no início e mais longos em seguida (por exemplo, 15”, 30”, 1’, 2’, 3’, 4’, 5’, e assim, sucessivamente),



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acompanha-se o rebaixamento do nível d’água no uro. Recomenda-se que o ensaio seja dado por concluído quando o rebaixamento atingir 20% da carga inicial aplicada ou 30 minutos de ensaio.

d) Ensaio de recuperação

Bombeia-se a água do uro até se obter um rebaixamento de, pelo menos, 1 m abaixo do nível d’água estático, mantendo-se assim até se atingir condições de fluxo permanente (vazões constantes), ou próximas. Interrompe-se o bombeamento, tomando-se este como tempo zero. Imediatamente após, e em intervalos de tempo semelhantes aos do ensaio de rebaixamento, controla-se a recuperação do nível d’água. Para o término do ensaio, recomenda-se seguir as mesmas orientações anteriormente apresentadas para os ensaios de rebaixamento.

ENSAIOS EM POÇOS

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1) Definição do trecho a ser ensaiado

Geralmente, em cada poço de prospecção, são definidos mais do que 1 ou 2 trechos de ensaio. ais trechos são delimitados pelo nível d’água de ensaio e o undo do poço.

2) Preparação do trecho a ser ensaiado

Além dos cuidados necessários para se evitar desmoronamentos, recomenda-se escarificar as paredes do trecho para evitar qualquer vedação provocada pela escavação. É aconselhável eetuar um mapeamento ou inspeção visual para identificação de possíveis estruturas que possam influenciar significativamente nos resultados.

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3) Escolha do tipo de ensaio

Os poços de inspeção geotécnica, quando acima do nível d’água do terreno, permitem apenas a execução de ensaios do tipo infiltração e rebaixamento (carga). Abaixo, admitem também a execução de ensaios de bombeamento e recuperação.

4) Equipamentos

A lista relacionada como necessária para execução de ensaios em uros de sondagem permanece válidaempara os ensaios em poços. do, dada à possibilidade de ensaios poços envolverem vazõesContumuito superiores àquelas dos uros de sondagem, ressalta-se a necessidade de se prever, antes do inicio dos ensaios, sua ordem de grandeza. Esta previsão deverá permitir a escolha do equipamento mais adequado. No caso de ensaios de carga, deve também possibilitar a verificação da onte de água disponível, se é ou não suficiente para a realização do ensaio.

5) Execução e acompanhamento do ensaio

Preenche-se a abela apresentada no ANEXO 1. A quantidade de água necessária para a realização do ensaio de carga envolve o volume para encher o trecho do ensaio no interior do poço, o volume para saturar o terreno no entorno do poço (para se atingir uma vazão constante) e o volume usado no ensaio propriamente dito (medidas de vazão constante). Na figura a seguir, apresentam-se indicações para a avaliação do volume correspondente à vazão constante do ensaio, que pode ser estimadaeitas adotando-se um valor de permeabilidade compatível com as observações no terreno a ser ensaiado, para ensaios de infiltração com carga de um metro em poços de 1 e 2 m de diâmetro.



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Analisando-se o gráfico, verifica-se, contudo que, excetuando-se o caso de solos muito permeáveis, a questão da previsão de volumes reside, predominantemente, no volume necessário para encher o poço até o nível desejado. Por exemplo:

Diâmetro do poço (m) 1 2

Altura d’água 1 1

Volume 785 3.140

A maneira de execução destes ensaios é semelhante à descrita para os ensaios correspondentes em uros de sondagem.

ENSAIOS EM CAVAS

󲀢

MASUO (1953) desenvolveu este tipo de ensaio para cavas regulares, estabelecendo uma metodologia simples para sua realização. As cavas utilizadas segundo este método são rasas, com orma regular e seção trapezoidal. Dada à divulgação que este ensaio teve, passou a ser conhecido, no meio técnico, por ensaio Matsuo. As orientações apresentadas a seguir dizem respeito a este tipo de ensaio.

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1) Preparação do local e da cava a ser ensaiada

No local do ensaio, o terreno deve ser escavado até o horizonte do solo a ser ensaiado. A escavação deve prever uma área com dimensões apropriadas, nivelada e protegida por drenagem superficial. Nesta área é então delimitada, e em seguida, aberta a cava. Recomenda-se, como no caso dos poços, escarificar suas paredes e undo. Para a determinação e controle do nível do lençol reático na área do ensaio, sugere-se a execução de um uro a trado nas proximidades da cava (aproximadamente 5,0 m, por exemplo).

2) Equipamentos

Podem ser usados os mesmos descritos para os ensaios em uros de sondagem.

3) Execução e acompanhamento do ensaio

A evaporação d’água durante o ensaio pode alcançar taxas elevadas, suficientes para influir nos resultados. É necessário, portanto, medi-la durante a realização do ensaio, o que pode ser eito por meio de um recipiente de seção conhecida. Para se obter a medida de evaporação, coloca-se, ao inicio do ensaio, um volume d’água conhecido no recipiente e, ao terminar o ensaio, mede-se o volume d’água remanescente. A dierença entre o volume de água inicial e o volume final ornece o volume de água evaporado. A partir do (do volume de águapode-se evaporado, do tempo de ensaio da área de evaporação recipiente), calcular a evaporação pore unidade de área, em unção do tempo. A taxa de evaporação permite calcular a quantidade de água evaporada da cava durante o ensaio. Este valor deve ser descontado das vazão de infiltração medidas.



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O ensaio é executado em duas etapas: Primeira etapa Preenche-se as dados da ABELA 3, apresentada no ANEXO 1. Sugere-se encher cuidadosamente a cava até o ponto de reerência, utilizando-se mangueira acoplada a um hidrômetro. A cava deve ser preenchida com água até atingir o nível d’água do ensaio (ponto de reerência). Este nível d’água deve ser mantido constante durante todo o transcorrer do ensaio. Durante o ensaio, sugere-se a escarificação cuidadosa da cava, de tempos em tempos (10 minutos, por exemplo), evitando que a decantação de partículas finas venha impermeabilizar o undo da cava. Durante o ensaio é necessário o acompanhamento das vazões infiltradas por meio de um gráfico de vazão, ou volume, acumulado x tempo, para se decidir o término do ensaio. Sugere-se, para as primeiras leituras, que o intervalo de tempo seja da ordem de 5 minutos e que o intervalo de tempo seja adaptado às variações de vazão obtidas no decorrer do ensaio. A 1ª etapa do ensaio será concluída quando a vazão se mantiver aproximadamente constante durante certo intervalo de tempo. Segunda etapa Com a cava novamente seca, deve-se proceder à ampliação da mesma, tomando-se os mesmos cuidados que oram tomados quando da sua abertura inicial. Realiza-se novamente o ensaio, agora com a cava ampliada, da mesma maneira como descrito anteriormente.

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TERCEIRA PARTE

O CÁLCULO DO COEFICIENTE DE PERMEABILIDADE a e g e R a r i e r e P s e r o l F e u q i n o M – s o ç o p m e o ã ç a r t l fi n i e d o i a s n E : o t o F E N S A I O S D E P E R M E A B I L I D A D E E M S O L O S – O R I E N T A Ç Õ E S P A R A S U A E X E C U Ç Ã O N O C A M P O


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São apresentadas as órmulas selecionadas para o cálculo do coeficiente de permeabilidade, organizadas por método de prospecção (sondagens, poços e cavas), como,de figuras esquemáticas para apresentar as variáveis utilizadas nasbem órmulas cálculo. Cumpre relembrar as considerações eitas na 1ª parte destas orientações, no item sobre a validade dos ensaios, a respeito das limitações da aplicação das órmulas. As pranchas com o esquema para a execução dos ensaios e as órmulas de cálculo são a seguir apresentadas e encontram-se no ANEXO 1:

󲀢

ENSAIOS EM SONDAGENS FIGURA 1 - Ensaios de infiltração e rebaixamento; FIGURA 2 - Ensaios de infiltração e bombeamento: e, FIGURA 3 - Ensaios de rebaixamento e recuperação.

󲀢

ENSAIOS EM POCOS FIGURA 4 - Ensaios em poços

󲀢

ENSAIOS EM CAVAS FIGURA 5 - Ensaios em cavas.

Visando acilitar a determinação do valor de K, apresentam-se, no ANEXO 2, ábacos para os casos de ensaios mais requentes (Figuras 6 a 10). No ANEXO 3 são apresentadas as planilhas para acompanhamento da execução dos ensaios no campo.



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QUARTA PARTE

SLUG TEST

T P I e u q r e u q u b l A z i u L é s o J : o t o F E N S A I O S D E P E R M E A B I L I D A D E E M S O L O S – O R I E N T A Ç Õ E S P A R A S U A E X E C U Ç Ã O N O C A M P O


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O Slug est é uma técnica de ensaio, geralmente executado em poços de pequeno diâmetro, piezômetros ou trechos de sondagem isolados por obturadores. O ensaio é realizado pela variação instantânea do nível d’água no interior de um poço. Embora tal variação possa ser provocada por injeção ou bombeamento instantâneo de água do poço, o método mais requentemente utilizado para provocar tal variação é pela inserção, ou retirada, de um cilindro rígido, conhecido, popularmente, como “tarugo”. Quando o cilindro rígido é inserido, ocorre uma ele vação instantânea do nível d’água no interior do poço. Passa-se, imediatamente a seguir, a medir o tempo de rebaixamento desse nível d’água. Inversamente, quando o tarugo é retirado, ocorre um rebaixamento instantâneo do nível d’água e, ao contrário do ensaio anterior, passa-se então a medir o tempo de recuperação desse nível. O volume deslocado equivale à adição, ou à retirada, de água do poço, sendo esta proporcional ao volume do tarugo, conorme ilustrado na figura abaixo.



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O método apresenta as seguintes vantagens: •

Simples, rápido e de baixo custo;

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Apresenta resultados compatíveis com outros métodos;

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Apropriado para uma ampla gama de poços de pequeno diâmetro;

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Gera quantidade reduzida de efluentes; Não é necessário inserir ou extrair água; Não necessita de equipamentos de bombeamento; Pode ser realizado por apenas uma pessoa, caso seja utilizado transdutor de pressão; É possível, em um mesmo poço, azer os dois tipos de ensaios, de rebaixamento e recuperação, um sucessivo ao outro.

Como desvantagens, pode-se mencionar: •

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Realizado apenas em poços/piezômetros convenientemente instalados (com pré-filtro e filtro), ou em trechos de sondagens isolados por obturadores; O raio de influencia do ensaio é de apenas 1m a partir do poço; Não permite a determinação do armazenamento do aquíero; Para aquíeros muito permeáveis é necessário utilizar transdutores de pressão; Necessita que o poço esteja muito bem desenvolvido.

Recomenda-se realizar três ensaios por poço/piezômetro para se obter um valor mais representativo da condutividade hidráulica do meio ensaiado.

1) Equipamentos

Para a execução do ensaio slug test são necessários os seguintes equipamentos e materiais:

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Cilindro de PVC rígido, ou outro material, com volume conhecido, preenchido com areia, argamassa, etc., para que não flutue, e hermeticamente echado (tarugo). Para poços de monitoramento de 2” (duas polegadas) de diâmetro e filtros totalmente submersos, é usual utilizar tarugos de 1,5” (uma polegada e meia) de diâmetro e 1m de comprimento. Caso necessário, é recomendável que o tarugo seja dimensionado em unção do diâmetro do poço e da coluna d’água disponível no interior do poço. Cabo resistente (corda de náilon, cabo de aço fino, etc.) para introdução e retirada do tarugo do poço; Conjunto de erramentas usuais para ensaios de campo (chaves de

grio, chaves de enda; canivete; lanternas, dentre outros); Dependendo da maneira como o nível d’água no interior do poço será medido, serão necessários:

a) Para ensaios utilizando medidor de nível d’água: •

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Cronômetro; Medidor de nível d’água com cabo graduado (fita métrica com uma pequena sonda acoplada que, quando entra em contato com a água, ativa um alarme sonoro e/ou luminoso, denominado pio elétrico, pio sonoro, etc.); Prancheta; Ficha de ensaio com tabela para registro de dados; Caneta, lápis e borracha; Calculadora simples.

b) Para ensaios utilizando transdutores de pressão: •

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ransdutor de pressão e cabo de transmissão; Laptop com um sistema de aquisição de dados instalado.



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2) Execução dos ensaios

Na execução do ensaio slug test devem ser adotados os seguintes procedimentos: •

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Eetuar o levantamento dos dados técnicos dos poços/piezômetros/trechos de ensaio, tais como, proundidade, diâmetro da peruração e do revestimento, posição dos obturadores, descrição dos materiais perurados, altura no nível d’água no interior do poço (nível estático), proundidade do topo e base da(s) seção(ões) filtrante(s), proundidade da base impermeável do aquíero, ou seja, o perfil geológico e o perfil construtivo do poço/piezômetro); Eetuar limpeza e oensaiado desenvolvimento do poço/piezômetro/trechos de aensaios a ser com antecedência mínima de 24h antes do inicio do ensaio; Averiguar a existência de possíveis intererências nas proximidades, como, poços em regime de bombeamento, redes de água, esgoto, influencia de maré, etc. e demais possíveis intererências que possam ocasionar eventuais variações no nível d’água local; Certificar-se de que o nível da água no interior do poço/piezômetro/trechos de ensaios está estabilizado; Calcular o volume do tarugo para estimar a altura aproximada da elevação da coluna d’água no interior do poço.

Ensaio com medidor de nível d’água Para a execução do ensaio slug test utilizando-se medidor de nível d’água, devem ser adotados os seguintes procedimentos: 1. Medir o nível d’água estático no interior do poço/piezômetro/ trechos de ensaios 2. Inserir o tarugode instantaneamente noque poço/piezômetro com o medidor nível d’água. Visto as medidas de junto nível d’água devem ser iniciadas imediatamente após a inserção do tarugo no poço, o sensor elétrico (pio elétrico, pio sonoro, etc.) deve ser posicionado logo acima do tarugo, mas nas proximidades da altura estimada para a elevação da coluna d’água no interior do poço.

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3. A primeira medida de nível d’água, realizada imediatamente após a inserção do tarugo no interior do poço, e admitida como instante de equilíbrio, deve ser adotada como o instante de tempo zero (t0); 4. Medir o rebaixamento do nível d’água no interior do poço/piezômetro/trechos de ensaios em intervalos de tempo curtos no início do ensaio e em espaços de tempo mais longos ao final, a exemplo do indicado para ensaios análogos em uros de sondagem; 5. Acompanhar o rebaixamento do nível d’água até que este alcance valor próximo ao nível estático inicial. É recomendável que o nível d’água no interior do poço/piezômetro/trechos de ensaios fique, no máximo, cerca de 10% acima do nível estático inicial (corresponde a 90% da variação da carga hidráulica instantânea inicial, ou seja, a dierença entre o nível d’água estático e o nível de d’água após o rebaixamento); 6. Quando o nível d’água retornar ao nível estático inicial ou tiver rebaixado cerca de 90% em relação à variação da carga hidráulica inicial, deve-se retirar o sensor elétrico e, logo após, retirar instantaneamente o tarugo do interior do poço; 7. Como resposta, o nível d’água no interior do poço irá rebaixar instantaneamente. Imediatamente, deve-se inserir o sensor até as proximidades da proundidade anteriormente estimada e medir o nível d’água em intervalos tempo curtos no início do ensaio e em espaços de tempo mais longos ao final (aproximadamente nos mesmos tempos utilizados para o ensaio de carga), até o ní vel d’água retornar à sua posição original (nível estático) ou, pelo menos, apresentar recuperação de 90% em relação à variação da carga hidráulica inicial. São necessárias três pessoas para a realização do ensaio. A primeira é responsável pela inserção e retirada do sensor elétrico no interior do poço/piezômetro/trechos de ensaios, bem como pela leitura do nível d’água. A segunda, pela inserção e retirada do tarugo do interior



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do poço/piezômetro/trechos de ensaios. A terceira deve preencher a ficha de ensaio, cronometrar o tempo, anotar os dados obtidos e definir o momento em que o ensaio pode ser finalizado (mediante o cálculo do rebaixamento e/ou recuperação do nível d’água no poço, ou mediante um gráfico de rebaixamento e/ou recuperação x tempo, para auxiliar na definição da conclusão do ensaio). Recomenda-se que os registros dos níveis d’água sejam em centímetros, em unção do curto intervalo de tempo que é necessário no inicio do ensaio. Ensaio com transdutor de pressão Para a execução do ensaio slug test utilizando-se transdutor de pressão, devem ser adotados os seguintes procedimentos: 1. O transdutor de pressão deve ser inserido no interior do poço antes da inserção do tarugo, e deve ficar posicionado abaixo deste, mas nas proximidades do nível d’água a ser alcançado após a retirada do tarugo para realização do ensaio de rebaixamento, conorme a figura a seguir; 2. inserir instantaneamente o tarugo no interior do poço/piezômetro/trechos de ensaio; 3. As rebaixamento do nível d’água devemcuja ser taxa obtidas pormedidas meio dedoum sistema de aquisição de dados, de amostragem deve ser preliminarmente definida; 4. Quando o nível d’água retornar ao nível estático inicial ou ti ver rebaixado cerca de 90% em relação à variação da carga hidráulica inicial, deve-se retirar instantaneamente o tarugo do interior do poço; 5. Na sequência, devem ser realizadas as medidas da recuperação do poço, obedecendo-se o mesmo procedimento relativo ao rebaixamento do poço com o uso do sistema de aquisição de dados. 6. Quando o nível d’água retornar ao nível estático inicial ou apresentar recuperação de, pelo menos, 90% em relação à variação da carga hidráulica inicial, o ensaio pode ser considerado encerrado.

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Ensaio de Rebaixamento Receptor

Ensaio de Recuperação

Notebook

Notebook

Receptor

Slug ou tarugo

Ho: diferença entre o nível d'água estático e o nível Ho d'água alcançado imediatamente após a inserção do tarugo

Ht

Ht: diferença entre o nível d'água estático e o nível d'água alcançado após decorrido um tempo (t) após a inserção do tarugo

Nível d’Água Estático

Ht Ho

A Transdutor de pressão

B Transdutor de pressão

Camada Impermeável

3) Interpretação dos ensaios

Para cálculo da condutividade hidráulica a partir do ensaio slug test , estão disponíveis soluções analíticas desenvolvidas por vários autores, sendo as mais usadas e indicadas as desenvolvidas por Hvorslev (1951) e Bouwer e Rice (1976). As notações de todas as variáveis utilizadas nas ilustrações e nas equações estão apresentadas ao final desta 4ª parte. Método de Hvorslev Aplicado para aquíeros livres e confinados, extensão assumida como praticamente infinita, meios homogêneos, isotrópicos e anisotrópicos, de espessura uniorme, nível d’água horizontal, poços/piezômetros/ trechos de ensaio total ou parcialmente penetrantes, fluxo radial horizontal e com a



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lâmina d’água recobrindo totalmente os filtros. O método apresenta como restrições e/ou limitações: 1. O comprimento poço deve seressa maior do quenão oito vezes o raioa interno do poço.do Normalmente, restrição é problema, não ser para poços muito rasos ou de diâmetros muito grandes; 2. O método ignora os eeitos de armazenamento compressivo (aquíero confinado); 3. É assumido que o aquíero tem uma espessura infinita e o ator de espessura saturada não é considerado (aquíero livre). Os elementos para cálculo do ensaio estão apresentados na figura abaixo:

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O procedimento para o cálculo do ensaio envolve: 1. Determinação da relação Ht/H0 para os vários instantes de tempo t depois que o tarugo é introduzido, ou removido; 2. Plotar em um gráfico semilogarítimico a relação Ht/Ho versus o tempo t decorrido desde o inicio do ensaio (em minutos), sendo a relação Ht/Ho, em escala logarítmica, plotada no eixo das ordenadas e t, na escala decimal, plotada no eixo das abscissas; 3. raçar uma linha reta, interpolada entre os pontos plotados no gráfico, conorme a figura abaixo. 1

o

0,6

H / t H0,37

0,1

0

50 100

150 200 250 300

350 400 450 500

To T

4. Obter, no eixo do tempo, o valor correspondente a 0,37 do valor da relação Ht/Ho, corresponde ao tempo de resposta básico, denominado o (ver figura); 5. Substituir o valor do tempo de resposta básico (o) obtido na equação abaixo para calcular a condutividade hidráulica;



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Método de Hvorslev e Rice Aplicado para aquíeros homogêneos, isotrópicos, extensão praticamente infinita, espessura uniorme, com o nível de água horizontal. A perda de carga é negligenciável com a entrada da água no poço. O fluxo na ranja capilar pode ser ignorado e o rebaixamento do nível d’água ao redor do poço é desprezível. Utilizado para poços totalmente ou parcialmente penetrantes em aquíeros livres. Pode ser usado também para aquíeros semiconfinados que recebem água do aquíero superior por drenança. A geometria e notações de um poço parcialmente penetrante, perurado em um aquíero livre, após a introdução de tarugo e elevação do nível d’água é apresentada na figura a seguir.

Para o cálculo da condutividade hidráulica é utilizada a equação geral abaixo: K = [rc2 ln(R e/rw )/2Le](1/t)ln(Ho/Ht)

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Para avaliar R e, expressa em termos de ln(R e/rw ), são apresentadas, a seguir, as equações para poços parcialmente e totalmente penetrantes, as quais oram obtidas a partir de resultados analógicos. Para poços parcialmente penetrantes: ln(R e/rw ) = {1,1/ ln(Lw /rw ) + A+Bln[(h-Lw )/ rw ]/(Le/rw ]}-1 Para os poços totalmente penetrantes: ln(R e/rw ) = [1,1/ ln(Lw /rw ) + C/(Le/rw )]-1 e C sãoocoeficientes adimensionais de L e/rA,w , B utilizado ábaco da figura abaixo. determinados em unção 14 C 12

10 A

8

4

A e C

B

6

3

4

2

2

1

B

0 1

5

10

50

100

500

1000

5000

Le/r w

Assim como no método de Horslev (1951), os dados de campo de vem ornecer uma linha reta quando plotados como Ht/Ho versus t. Os valores que se ajustam a uma linha reta são aqueles a serem considerados nas análises, tal como obtido acima, no método Hvorslev.



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4) Problemas mais comuns na execução e interpretação de ensaios

Algumas situações atípicas podem ser observadas no momento da interpretação dos ensaios. As mais comuns são apresentadas a seguir: a) Anomalias devido à drenagem do pré-filtro: As anomalias obser vadas pela ocorrência de trechos caracterizados por duas linhas retas no gráfico log Ht/Ho versus t oram atribuídas a duas possí veis situações: 1. drenagem retardada através do pré-filtro; 2. ormação de zonas desenvolvidas ao redor do poço que podem ocorrer logo após o rebaixamento. A esse enômeno Bouwer (1989) denominou de double straight line effect. Caso seja observado, recomenda-se consultar Bouwer (1989), Palmer e Paul (1987), Fetter (2001) e Butler (1997). b) Influência do diâmetro do poço: O método de Bouwer e Rice (1976) é aplicável para qualquer diâmetro e proundidade de uro desde que as dimensões do sistema estejam adequados à aplicação do método. Furos de pequeno diâmetro ornecem valores de K válidos apenas para uma pequena região ao redor do poço e, portanto, são mais sensíveis à variabilidade espacial. Portanto, quanto maior r w e Le, maior a porção do aquíero para a qual o valor K será determinado. Para aquíeros estratificados, são recomendados valores de Le menores, ou seja, instalados em apenas uma camada litológica. Assim, é possível obter maiores inormações acerca da distribuição vertical de K nas dierentes litologias, com ensaios eetuados em dierentes proundidades. c) Velocidade de variação do nível d’água no poço: Se o nível d’água em um poço/uro submetido a um slug test sobe ou desce com uma velocidade pequena, ou seja, o aquíero é pouco permeável, medidores de nível d’água convencionais e um cronômetro podem ser suficientes para o ensaio. Entretanto, para aquíeros de

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alta permeabilidade, quando a elevação/descida do nível d’água é rápida, recomenda-se o emprego de transdutores de pressão. Além disso, recomenda-se a consulta a Bouwer e Rice (1976) para a compreensão de outros detalhes envolvidos na interpretação. d) Acréscimo inicial de carga: Para estudos mais detalhados visando à análise da condutividade hidráulica, avalia-se o acréscimo inicial de carga Ho, representado pelo deslocamento da coluna de água, sendo este um parâmetro muito importante e sensível na análise dos dados. eoricamente, é simples de avaliar se um tarugo de volume conhecido é introduzido instantaneamente sem turbulência, como apresentado por Pandit e Miner (1986). Entretanto, na prática, é impossível descer um tarugo abaixo do nível d’água sem turbulência, instantaneamente. O acréscimo de carga inicial é aetado pela permeabilidade e pelo armazenamento do solo que é testado. Outras dificuldades práticas como leakage e características de construção do poço de monitoramento/piezômetro/trecho de ensaio também intererem no valor do acréscimo de carga inicial. Em materiais relativamente impermeáveis, os valores dos acréscimos de carga inicial podem estar razoavelmente próximos máximo valor computado teoricamente, desde que o tarugo sejadointroduzido no uro tão rapidamente quanto possível. Contudo, em materiais muito permeáveis, é mais diícil se obter o acréscimo de carga inicial, uma vez que esse acréscimo de carga sore dissipação muito rapidamente durante o tempo necessário para a introdução do tarugo e para a dissipação da turbulência. Para aquíeros livres, os acréscimos de carga inicial são calculados pelo Método da Regressão de Bouwer e Rice (1976) e mais adequadamente pelo Método de ranslação de Peck et al. (1980, apud Pandit e Miner, 1986). Nesse método, o acréscimo de carga inicial é aquele do instante que corresponde ao início do decaimento constante exponencial observado no registro de carga eito por transdutores versus o tempo. e) O processo de ajuste de curvas: Para reduzir a subjetividade envol vida no processo de ajuste da curva de dados com as curvas-tipo



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dos modelos matemáticos analíticos, deve ser utilizada a unção matemática dos mínimos erros quadrados. Essa unção indica a qualidade ajusteautomatizado, entre a curva de dados Ht/Ho versus t e a curva tipo, de dedo modo com o emprego de sofware desenvolvido para tanto.

5) Softwares e planilhas eletrônicas para interpretação

Atualmente, o mercado dispõe de diversos sofwares e planilhas eletrônicas, desenvolvidos especificamente para apoiar a interpretação dos ensaios slug test . 6) Notações utilizadas nas figuras e fórmulas para cálculo do ensaio slug test

K – condutividade hidráulica [L/] Le – comprimento da seção filtrante [L] rc – raio interno do revestimento do poço [L] rw – raio da peruração [L] o – tempo de resposta básico [] NE – nível estático da água subterrânea [L] ND – nível dinâmico da água subterrânea [L] Nm – nível d’água mínimo/máximo atingido após a inserção/retirada do tarugo do poço [L] Ho – dierença vertical entre o nível d´água no poço e o nível estático no instante de tempo to [L] Ht – dierença vertical entre o nível d’água no poço e o nível estático no instante de tempo t [L] to – Instante de tempo inicial, logo após introdução do tarugo []

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t – Instante de tempo qualquer durante o rebaixamento do nível d’água [] Lw – distância vertical entre o nível estático e a proundidade final do poço [L] h – espessura saturada do aquíero [L] R e – raio eetivo no qual Ht é dissipada no sistema de fluxo [L] ln – logaritmo neperiano



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BIBLIOGRAFIA

ABGE (2013). Manual de sondagens. São Paulo: Associação Brasileira de Geologia de Engenharia. BOUWER, H. e RICE, R. C. (1976). A slug test or determining hydraulic conductivity o unconfined aquiers with completely or partially penetrating wells. Water Resources Research, 12(3): 423-428. BOUWER, H. (1989). Te Bouwer and Rice slug test – an update. Ground Water, 27 (3): 304-309. BULER, J. J. Jr. (1997). Te design, perormance, and analysis o slug tests. Lewis Publishers, London. 252p. COOPER, M.M. et al (1967). Response of a finite diameter well to an instantaneous change of water. Water Resources Division, U.S. Geological Survey, v. 3, n.I. COEREAU, C. Determination pratique des caracteristiques hidrodynamiques d’un sol. s.1. Companie National du Rhône, s.d. ELERICIÉ DE FRANCE (1970). Essais d’eau en sondage-milieu poreux . s.l. Direction de L’ Equipement-Division Géologie Geotechnique. FEER, C.W. (2001). Applied hydrogeology. 4 ed, New Jersey, Prentice Hall, Merril Publishing Company. 598 p. GILB B., GAVARD, M. (1957). Calcul de la perméabilité par dês essais d’eau dans les sondagens en alluvions. Bulletin echnique de la Suisse Romande, v. 83, n. 4.



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HARR, M.E. (1962). Groundwater and seepage. New York: McGrawHill Book. HVORSLEV, M.J. Army (1951).ime and soil permeability in ground water observations. U.S. Corps lag o Engineers. Waterway Experimentation Station, Bulletin 36. JIMENEZ SALAS, J.A. Determinación de la permeabilidad. In: Mecanica del Suelo. s.n.t.: Apend. 6. LUHIN, J.N. (1967). Drenaje de tierras agrícolas. s.l. Centro Regional de AyudaecnicaMexico. MASUO, S. (1953). A field determination of permeability. In: Conerência Internacional de Mecânica de Solos, 3. MELLO, V., EIXEIRA, A.M. (1967). Mecânica dos solos. São Carlos: Escola de Engenharia de São Carlos - USP, Publicação nº 137. OLIVEIRA, A.M.S. et al . (1975). Ensaios de perda d’água sob pressão; diretrizes. São Paulo: Associação Brasileira de Geologia de Engenharia, ABGE, Boletim nº 2. PALMER, C.D.; PAUL, D.G (1987). Problems in the interpretation o slug test data rom fine-grained tills. In: Proc. NWWA FOCUS Con. Northwestern Ground Water Issues, National Water Well Association. PANDI, N.S. e MINER, R.F. (1986). Interpretation o slug test data. GroundWater, 24(6): 743-749. PEDE, M.A. (2004). Caracterização da condutividade hidráulica do embasamento cristalino alterado saturado na região metropolitana de São Paulo. Dissertação de mestrado. Universidade Estadual Paulista. Instituto de Geociências e Ciências Exatas. 106p. RÓDIO, S.A. (1965). Mesures permeabilites enGeoconseil. place. s.I.: Cooperation echnique A.S..E.F., Stage dedes Perectionnement, U.S.B.R . (1951). Permeability tests using drill holes and wells. Geology Report n0 G-9, january 3. ZANGAR, C.N. (1953). Teory and problems of water percolation. Denver: USBR, Engineering Monographs, 8.

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ANEXO I

FIGURAS DE ENSAIOS


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Figura 1 - Ensaios de infiltração e rebaixamento

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Figura 2 - Ensaios de infiltração e bombeamento



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Figura 3 - Ensaios de rebaixamento e recuperação

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Figura 4 - Esquemas para ensaios em poços



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Figura 5 - Esquemas para ensaios em cavas

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ANEXO II

ÁBACOS


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Figura 6 - Ábacos para determinação de coeficiente de condutividade

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Figura 7 - Ensaios de infiltração Ábacos para concersão de perda d’água específica (PE) em permeabilidade (K)



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Figura 8 - Ábaco para cálculo de ensaios de rebaixamento para trechos de ensaios situados acima do N.A.

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Figura 9 - Ábaco para cálculo de ensaios de rebaixamento para trechos de ensaios situados acima do N.A.



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Figura 10 - Ensaios de cava - parâmetros e variáveis utilizadas na determinação de permeabilidade

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ANEXO III

PLANILHAS


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ATUAÇÃO DA ABGE

Há mais de 40 anos a ABGE trabalha para agregar profissionais, estudantes, empresas e instituições de pesquisa e ensino que atuam na Geologia de Engenharia e Ambiental, estimulando o debate e a reflexão em temas desta área técnico-científica, que envolve a previsão do comportamento geológico ace às solicitações das obras de engenharia e inraestrutura. Com mais de 800 sócios, a entidade conta com uma sede nacional, em São Paulo, dois núcleos regionais (Rio de Janeiro e Minas Gerais) e quinze representações regionais por todo o país, constituindo uma das associações mais ativas da International Association for Engineering Geology and the Environment – IAEG. A ABGE busca promover a disseminação do conhecimento por meio da realização de: simpósios, congressos, workshops, reuniões técnicas, mesas redondas, palestras, jornadas estudantis e conerências e edição de livros, manuais, anais de congresso e revistas, além da organização de cursos. A ABGE pode ormar Comissões écnicas que desempenham papel importante constituindo gruposespecíficos de trabalho, parte dos associados interessados, que atuam em temas da por Geologia de Engenharia e Ambiental.



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Principais áreas de atuação da ABGE I - PLANEJAMENO URBANO E REGIONAL Cartografia geotécnica e geoambiental Riscos geológicos e Deesa Civil Geologia urbana Erosão, assoreamento e enchentes Uso e ocupação do solo Plano diretor municipal Plano regional de desenvolvimento sustentável •

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II - GESÃO AMBIENAL Licenciamento ambiental Planejamento e gestão ambiental Resíduos sólidos Áreas contaminadas Áreas degradadas Recursos hídricos superficiais e subterrâneos Plano de bacia hidrográfica •

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III - INFRAESRUURA Planejamento, projeto e acompanhamento de construção de obras Barragens e reservatórios Hidrelétricas e termoelétricas Mineração subterrânea e a céu aberto Obras subterrâneas: túneis, casas de orça, câmaras de estocagem Obras lineares: metrôs, dutos, rodovias, errovias, canais, linhas de transmissão •

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Portos e obras marítimas Riscos geológicos em obras Geoengenharia de petróleo

IV - GERAL Disseminação do conhecimento: congressos, seminários, oficinas, publicações e cursos •

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Políticas públicas, legislação e organização institucional Ensino e jovem profissional Arbitragem e perícia Manuais, Diretrizes, Padronização de procedimentos Inormática aplicada à geologia de engenharia e ambiental

V - ÁREAS ÉCNICAS ESPECÍFICAS Sondagens e investigações geológicas e geotécnicas aludes e Encostas Naturais e de Escavação Caracterização tecnológica e mecânica de solos, rochas e maciços rochosos •

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Água subterrânea e hidrogeotecnia Modelagem geomecânica de maciços rochosos Geoísica aplicada Materiais naturais de construção ensões naturais e induzidas em maciços rochosos Fundações e Escavações Sismologia natural e induzida

A entidade conta com três categorias de filiação: ABGE Jovem, destinada aos estudantes, itular, voltada para todos os profissionais, e Patrocinador, dedicada as empresas e instituições interessadas em apoiar as ati vidades da ABGE e divulgar sua marca. Os associados da ABGE recebem todas as publicações editadas pela Associação (livros, traduções, artigos técnicos, anais de simpósios e congressos), a Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental, além da Caderneta ABGE, Inomails e ABGE em Revista. Para mais inormações, notícias, downloads e ormas de filiação acesse nosso site: www.abge.org.br



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FILIE-SE À ABGE E PARTICIPE DA COMUNIDADE DE GEOLOGIA DE ENGENHARIA NO BRASIL

A ABGE conta com seis categorias de associados: Afiliado: dedicada a estudantes itular: destinada a todas as categorias profissionais. Senior: associado com idade entre 65 e 75 anos Master: associado com 76 anos ou mais Coletivo: categoria dedicada à preeituras e entidades da sociedade civil Patrocinador: Essa categoria é dedicada às empresas e instituições interessadas em apoiar as atividades da ABGE e promover sua marca. Os associados da ABGE recebem todas publicações editadas pela associação (livros, traduções, artigos técnicos, anais de simpósios e congressos), a Revista Brasileira de Geologia de Engenharia e Ambiental, Inomails e ABGE em Revista.

Filiação na ABGE 2014 – Anuidade

Categoria Afliado (Estudante)*

R$ 130,00*

Categoria Titular (Nível Universitário)

R$ 245,00

Categoria Sócio Coletivo

R$ 440 a R$ 880,00

Categoria Sócio Patrocinador

R$ 1.700 a R$ 5.000,00

*Desconto de 50% no primeiro ano de filiação

Para mais inormações e regulamentos acesse o nosso site: www.abge.org.br


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ASSOCIADO AFILIADO OU TITULAR

NOME___________________________________________________________________________________________________

CPF (OBRIGATÓRIO)_______________________________________________ PAÍS_________________________________________

DATA DE NASCIMENTO ____/____/____

SEXO F

OU

M

ESCOLA/UNIVERSIDADE_____________________________________________________________ ANO DE FORMAÇÃO _______________ FORM.PROFISSIONAL_______________________________________________ESPECIALIDADE__________________________________

END. RESIDENCIAL ___________________________________________________________Nº_________

COMPLEMENTO ___________

BAIRRO________________________________ CIDADE __________________________________UF______ CEP___________-______ TELEFONE RES. ( ___ ) ________________________ _ TELEFONE CEL.( ___) _________________ __ E -MAIL______________________ _______________________ _______________________ ________________________ ______

END. COMERCIAL ___________________________________________________________Nº_________

COMPLEMENTO ____________

BAIRRO________________________________ CIDADE __________________________________UF______ CEP___________-______ NOME DA EMPRESA OU ESCOLA____________________________________________________________________________________ TELEFONE COM.( ___ ) _________________ ENDEREÇO PARA CORRESPONDÊNCIA

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LOCAL _____________________________ DATA ___/___/_____ ASSINATURA_______________________________________________


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