1. O desafio da impenetrabilidade nas PDER
Um desafio recorrente nas campanhas recentes são as sondagens em pilhas de disposição de estéreis e rejeitos, as PDER. São maciços construídos, heterogêneos por natureza: camadas de rejeito fino e saturado se alternam com estéril compactado e blocos de rocha. O piezocone é o ensaio de referência para caracterizar as camadas moles dessas estruturas, mas a cravação para no primeiro horizonte resistente. Executado sem apoio de perfuração, o CPTu resulta em profundidades reduzidas e em perda de informação exatamente das camadas subjacentes que interessam às análises de estabilidade e de suscetibilidade à liquefação.
Insistir na cravação contra blocos também danifica o equipamento: a ponteira, os anéis de vedação e as células de carga do cone trabalham fora de faixa, e as hastes fletem. A resposta técnica é alternar cravação e perfuração no mesmo furo, com equipamento e equipe preparados para as duas operações.
2. De duas sondas para uma
Até então, o cliente resolvia esse cenário com duas sondas: um penetrômetro para o CPTu e uma sonda rotativa para a desobstrução das camadas impenetráveis. O arranjo colocava mais pessoas na praça de trabalho, mais expostas, e representava mais custo.
Com a sonda multifuncional, a desobstrução passa a ser feita pela própria sonda, que também realiza coletas nessas camadas. O ensaio, a desobstrução e a amostragem ficam concentrados em um único equipamento e em um único furo.
O ganho é duplo. Menos pessoas na praça significa menos exposição aos riscos típicos de uma estrutura de mineração: tráfego de equipamentos pesados, içamentos e movimentação de hastes e revestimentos. E uma única mobilização significa redução direta de custo para o cliente: menos transporte, menos diárias de equipe e equipamento, e cronograma mais curto, sem as esperas de remanejamento entre duas máquinas.
3. O ciclo operacional: cravação, perfuração e retomada
A sonda multifuncional reúne na mesma máquina a cravação estática do piezocone, a perfuração rotativa e a amostragem. Ancorada ao terreno, obtém a reação de cravação das próprias âncoras, sem depender de lastro. O cone avança a 20 mm/s, velocidade padronizada em norma. Quando encontra material impenetrável, a equipe recolhe o cone à superfície, perfura e reveste o trecho obstruído com a mesma sonda, substitui o elemento poroso por um novo, previamente saturado, e retoma a cravação a partir da base do revestimento. O ciclo se repete a cada nova obstrução, até a profundidade de projeto.
O ciclo está registrado em vídeo, com a sonda multifuncional executando o ensaio em campo:
4. Estratigrafia completa do furo
Há um ganho adicional: o solo ensaiado por CPTu é barriletado. Para descer o revestimento até a obstrução seguinte, a sonda perfura com barrilete o trecho que o cone acabou de ensaiar e recupera testemunho desse mesmo material, na mesma vertical. Nos trechos impenetráveis, a perfuração pode ser executada recuperando testemunho do material que o cone não atravessa; nas camadas já ensaiadas, a mesma sonda coleta com barrilete ou amostradores dedicados.
O furo passa a entregar uma perfilagem contínua do terreno: dado digital do piezocone nos trechos cravados e testemunho físico nos demais, com classificação tátil-visual, granulometria e umidade que validam o perfil interpretado e sustentam retroanálises. É a estratigrafia completa da vertical.
5. Integridade da ponteira e saturação a cada janela
A operação exige atenção. Alternar entre desobstrução e cravação do piezocone no mesmo furo demanda um operador atento e experiente, para não danificar a ponteira do cone na transição entre as camadas. É esse cuidado que preserva a qualidade do ensaio ao longo de toda a vertical.
A medida de poropressão (u2) só é confiável com todo o sistema de medição plenamente saturado, do elemento poroso à câmara do transdutor. Ao ser recolhido para cada janela de perfuração, o cone sai do furo e o filtro fica exposto ao ar, ao fluido de perfuração e aos finos em suspensão: perde saturação e pode colmatar. Por isso, a cada janela o elemento poroso é descartado e substituído por um novo, previamente saturado, e não apenas conferido.
Ar aprisionado aumenta a compressibilidade do sistema e produz resposta defasada (time lag), picos atenuados, poropressões subestimadas e, em camadas dilatantes, risco de cavitação. O erro se propaga: u2 entra na correção da resistência de ponta (qt = qc + u2(1 − a)), no parâmetro Bq, na classificação SBT e na interpretação das dissipações (t50, ch).
- Saturação prévia: os elementos porosos de reposição ficam imersos em glicerina desaerada sob vácuo, prontos para cada troca;
- Montagem sem ar: filtro novo e câmara de poropressão montados preenchidos com o fluido de saturação, sem aprisionar bolhas;
- Leituras de referência: zero de qc, fs e u2 registrado antes de cada retomada e deriva do zero conferida ao final do ensaio.
Assim, cada trecho cravado começa com o sistema de poropressão nas mesmas condições do início do furo, e a resposta de u2 nas camadas moles permanece comparável ao longo de toda a vertical.
6. O que o piezocone entrega nas camadas moles
As camadas de rejeito fino e solo mole entre os horizontes resistentes são justamente as que governam o comportamento da estrutura. Nelas, o piezocone fornece:
- Estratigrafia contínua a cada 1 ou 2 cm: resistência de ponta (qt), atrito lateral (fs) e poropressão (u2), base da classificação por comportamento (SBT);
- Resistência não drenada e estado do material, distinguindo comportamento contrátil e dilatante, insumo direto das análises de suscetibilidade à liquefação;
- Ensaios de dissipação, que medem o regime de poropressões e o coeficiente de adensamento das camadas de interesse;
- Velocidade de onda cisalhante (Vs) no módulo sísmico do SCPTu, da qual se obtém o módulo de rigidez a pequenas deformações (G0).
7. Caso real: SCPTu com drill out
O perfil abaixo é de um piezocone sísmico executado pela Damasco Penna em PDER, em outubro de 2025. As faixas DRILL OUT marcam as oito janelas em que a cravação foi interrompida por material impenetrável e o trecho foi perfurado e revestido pela própria sonda. Entre elas, o cone registrou resistência de ponta, atrito lateral e poropressão de forma contínua, incluindo o trecho contínuo entre 13 e 22 m, de resistência de ponta moderada e atrito lateral elevado, investigado com nove dos mais de vinte ensaios de dissipação executados no furo.
Na interpretação, o trecho logo abaixo de cada base de revestimento é tratado como zona de transição: o solo ali foi perturbado pela perfuração e o cone ainda não atingiu regime estacionário de penetração. Os segmentos curtos registrados logo após algumas janelas, como em 7, 12 e 23,5 m, pertencem a essa zona e não são usados isoladamente na parametrização. O revestimento, por sua vez, atua como guia das hastes e reduz o comprimento livre sujeito a flambagem, o que favorece a verticalidade do furo profundo.
8. Ganhos em relação ao arranjo convencional
No arranjo convencional, o furo obstruído exige uma perfuratriz de apoio além do equipamento de cravação: duas máquinas, duas equipes e transferências de praça a cada obstrução. Com a sonda multifuncional, todo o ciclo acontece na mesma máquina.
| Aspecto | Arranjo convencional (duas máquinas) | Perfuração combinada (sonda multifuncional) |
|---|---|---|
| Mobilização | Equipamento de cravação e perfuratriz de apoio, com transportes separados. | Uma única máquina executa cravação, perfuração e amostragem. |
| Pessoas em campo | Duas equipes na área, com maior exposição em estrutura de mineração. | Uma equipe, menos pessoas expostas e praça mais enxuta. |
| Cronograma | Espera e remanejamento de máquinas a cada obstrução. | Transição entre cravação e perfuração no mesmo furo, sem troca de máquina. |
| Profundidade | Ensaio frequentemente encerrado no primeiro horizonte resistente. | Perfil completo até a profundidade de projeto. |
| Amostragem | Depende da perfuratriz de apoio e de nova praça. | Barrilete e amostradores na mesma campanha, no mesmo furo. |
| Custo para o cliente | Duas mobilizações, mais diárias e mais transporte. | Redução direta de mobilização, diárias e prazo. |
9. Conclusão
A perfuração combinada com sonda multifuncional transforma o CPTu em terrenos obstruídos: o ensaio deixa de parar no primeiro bloco e passa a entregar o perfil completo da estrutura, com poropressões, dissipações e velocidade de onda cisalhante nas camadas moles e testemunho físico nos trechos impenetráveis. No caso apresentado, o piezocone sísmico atravessou oito janelas de perfuração e alcançou a profundidade de projeto, em uma única mobilização. Para o cliente, isso significa campanha mais rápida, menos pessoas expostas em campo, menor custo e uma caracterização geotécnica tecnicamente mais defensável.