Hidrojateamento em solos finos : ensaios de laboratório e campo

Abstract

Este trabalho apresenta resultados de penetração de estacas torpedo instaladas em solo coesivo com auxílio do processo de hidrojateamento. São apresentados resultados de ensaios de laboratório em solo artificial (escalas 1:76 e 1:67) e ensaios de campo em solo natural (escala 1:12). Os ensaios foram realizados com modelos em escala reduzida, os quais obedeceram a Lei de Semelhança por Número de Froude. O hidrojateamento aumentou a profundidade de penetração dos modelos em até 33 vezes o diâmetro externo da estaca. Este desempenho justifica a aplicação desta tecnologia na engenharia de fundações offshore. Os ensaios demonstraram que o hidrojateamento produz ganho de penetração quando a força de pressão total imposta pelo jato é maior do que a resistência ao cisalhamento não-drenada do solo na ponta da estaca. Com base em amplo banco de dados de ensaios executados em campo e laboratório é proposto um método de dimensionamento, baseado nos conceitos de adimensionalização, o qual possibilita estimar a profundidade de penetração de estacas através do processo de hidrojateamento. As estimativas foram validadas com base nos resultados executados na presente pesquisa, assim como com os resultados apresentados em teses desenvolvidas na UFRGS. O método ilustra o fato da penetração total ser controlada pelas características da estaca (peso submerso, diâmetro externo e do jato), resistência ao cisalhamento não-drenada do solo e pressão total do jato. Embora o método tenha rigor conceitual, e tenha sido calibrado em estacas modelo, sua aplicação à prática de engenharia depende de validação em protótipos testados em condições nearshore e offshore.

This work presents results of torpedo pile penetration installed in cohesive soil by water jetting process. Results from both laboratory tests on artificial soil (1:76 and 1:67 scales) and field tests on natural soil (1:12 scale) are presented and discussed. These tests were carried out in reduced scale models, which have been established in concordance with the specifications of Froude Number Similitude Law. Water jetting process was efficient in increasing the penetration depth of torpedo pile models by up to 33 times the pile external diameter. This performance justifies the application of this technology in offshore foundations engineering. The tests have demonstrated that the water jetting process causes an increase in penetration if the total pressure force exceeds the undrained shear strength at the tip of the pile. Based on a large database of laboratory and field tests, a design method has been proposed, which is based on dimensionless parameters. This method makes it possible to estimate the pile penetration depth promoted by the water jetting process. The estimates were validated based on the results presented in this research, as well on the database from thesis developed at UFRGS. The method illustrates the fact that the total depth penetration is controlled by the characteristics of the pile (submerged weight, external diameter and jet diameter), the soil undrained shear strength and the total pressure of the water jet. Although the method is rigorous from the conceptual point of view, and has been calibrated against model piles, its application to engineering practice depends on testing prototypes under nearshore and offshore conditions.