O que é monitoramento geotécnico e quais são os passos recomendados

Figura 01: Usina Hidrelétrica.

O que é monitoramento geotécnico e quais são os passos recomendados

Nos últimos anos, o monitoramento geotécnico tem experimentado um significativo crescimento, impulsionado, tanto pela disponibilidade de uma ampla variedade de opções de instrumentação relacionadas aos avanços tecnológicos, quanto pela exigência técnica e legal aplicada aos empreendimentos. O êxito de uma estrutura geotécnica depende diretamente de fatores do projeto e de um programa de monitoramento bem elaborado.

Estruturas críticas expostas a riscos de deslizamento e ruptura, como barragens, pilhas, diques, encostas e taludes, requerem alertas precoces ou sistemas de monitoramento em tempo real, capazes de fornecer um aviso imediato quando determinados limites são alcançados.

Essa prontidão permite a ativação imediata de todos os procedimentos de emergência necessários.

Vamos saber mais sobre este assunto?

O que é Monitoramento Geotécnico?    

O monitoramento Geotécnico consiste no acompanhamento contínuo do desempenho de um objeto, equipamento ou construção ao longo do tempo, permitindo a identificação de possíveis problemas antes que eles se tornem críticos.

Toda estrutura de engenharia, independentemente da fase em que se encontra (construtiva, operacional ou fechamento) deve ser monitorada. O objetivo é  avaliar as variações de desempenho ao longo do tempo, identificando se as condições de segurança e estabilidade estão de acordo com os padrões especificados em projeto, como condicionantes e os possíveis modos de falha.

As atividades de monitoramento e coleta de dados devem ser realizadas por meio de inspeções visuais rotineiras em campo e, de forma complementar,  através da análise de leituras automatizadas por meio de instrumentos próprios para essa finalidade.

Figura 02: técnicos da Auro realizando instalações em campo.

Os instrumentos utilizados variam de acordo com as necessidades de respostas de determinada estrutura geotécnica. No caso do monitoramento de barragens, por exemplo, a instrumentação básica necessária para operação e acompanhamento de sua performance consiste em:

• Piezômetros, para identificar a pressão neutra (poropressão) no aterro;
• Indicadores de nível de água, para identificar a cota na qual o solo se encontra saturado, definido assim o nível freático naquele ponto;
• Medidores de vazão, utilizados para aferir as vazões de percolação que se processam pelo corpo da barragem;
• Medidores de turbidez, empregados para medir a concentração de materiais sólidos carreados pelas águas de percolação do maciço;
• Marcos superficiais que, a partir da sua leitura de forma automatizada ou manual, identificam deslocamentos verticais (recalques) das estruturas;
• Inclinômetros que medem deformações horizontais em relação a um tubo guia vertical, os quais podem ser aplicados em maciços de solo, de rocha ou de concreto;
• Acelerômetros que monitoram deslocamentos e vibrações no solo.

É importante ressaltar que o uso de drones, equipamentos que embora não sejam considerados instrumentos geotécnicos em si, tem se tornado uma tendência significativa e de grande utilidade nos processos de inspeção de áreas de difícil acesso.

O monitoramento geotécnico deve atender alguns requisitos essenciais, tais como:

Figura 03: objetivos do monitoramento geotécnico.

As investigações geológico-geotécnicas, bem como os planos de investigação e monitoramento, devem obedecer às diretrizes da ABGE, normas da ABNT e normas internacionais, destacando-se:

• Norma ABNT NBR 8044/13: Projeto geotécnico – Procedimento – condições a serem observadas nos estudos e projetos geotécnicos;
• Norma ISO 18674/15: Norma internacional, que estabelece as regras gerais para o monitoramento do desempenho do solo, de estruturas que interagem com o solo, de procedimentos geotécnicos e de obras geotécnicas.

O cumprimento dessas normas e diretrizes é fundamental para garantir a qualidade e a confiabilidade dos resultados obtidos durante as investigações e monitoramentos geotécnicos, além de ajudarem a assegurar a segurança e a estabilidade das estruturas

Em síntese, o monitoramento geotécnico tem como principal objetivo avaliar a segurança de estruturas construídas e identificar regiões críticas, garantindo assim a proteção de pessoas e do meio ambiente. Para alcançar essa finalidade, é essencial contar com os elementos construtivos adequados e um monitoramento eficiente. Dessa forma, é possível proporcionar melhores condições de segurança para as barragens, taludes e demais estruturas geotécnicas, minimizando os riscos de acidentes e danos ambientais.

O monitoramento das barragens de mineração é de responsabilidade do empreendedor e os registros devem ser armazenados e reportados aos órgãos competentes.

Para um monitoramento geotécnico eficiente e inteligente, é necessário entender:

• Os principais condicionantes necessários para a definição do plano de instrumentação e monitoramento de estruturas geotécnicas;
• Aplicação dos conceitos e princípios de cada instrumento na definição do plano de instrumentação;
• Aplicar os preceitos normativos internacionais vigentes, de forma a elevar o nível de qualidade do plano de monitoramento sugerido;
• Resumir as vantagens e desvantagens do método observacional.

Passos para realizar um Monitoramento Geotécnico    

A tarefa de planejar um programa de monitoramento geotécnico deve seguir um processo lógico e compreensível. Este processo começa com a definição clara e precisa dos objetivos do monitoramento, levando em consideração os riscos geotécnicos envolvidos e as necessidades do projeto em questão. Em seguida, é importante identificar os parâmetros (ou grandezas) a serem medidos (poropressão, recalques, vazões de percolação, por exemplo), estabelecer as técnicas e instrumentos mais adequados para a realização das medições.

Por fim, é essencial elaborar um plano de implementação detalhado, definindo as responsabilidades, os cronogramas e os procedimentos de coleta, análise e interpretação dos dados obtidos. Dessa forma, o programa de monitoramento geotécnico será mais eficiente e eficaz na detecção precoce de problemas e na tomada de decisões para a mitigação de riscos geotécnicos.

Figura 04: barragem de água.

Antes de iniciar os trabalhos de instrumentação no campo, é importante que o planejamento do programa de monitoramento geotécnico seja realizado de forma completa e minuciosa, seguindo os itens apresentados a seguir:

Estabelecer as condições ideais para o empreendimento

É importante que os envolvidos no planejamento do programa de monitoramento geotécnico estejam familiarizados com as condições da obra, incluindo o tipo de empreendimento e o arranjo geral das estruturas, a estratigrafia e as propriedades dos materiais de subsuperfície, as condições do nível freático, as condições das estruturas circunvizinhas, as condições ambientais no local e o método de construção planejado.

Definir parâmetros críticos para o monitoramento geotécnico

Cada instrumento utilizado em um empreendimento deve ser selecionado e instalado para responder a questões específicas. Em uma barragem, por exemplo, os parâmetros a serem medidos incluem a pressão da água nos poros, a pressão da água na rocha de fundação, as pressões totais, os recalques, os deslocamentos horizontais, as cargas e a tensão nos elementos estruturais, a temperatura, as vazões de drenagem, os materiais sólidos carreados e outros. Estes parâmetros estão altamente relacionados ao material empregado na estrutura (solo, rocha, enrocamento ou concreto, por exemplo), ao comprimento da crista, à altura máxima do barramento e às características geológicas da fundação.

Previsão do campo de variação das medidas

É necessário realizar previsões para selecionar adequadamente o tipo de instrumento e sua sensibilidade ou precisão requeridas.

O planejamento de ações corretivas

Inerente ao uso da instrumentação para fins construtivos, é importante determinar antecipadamente, por um método efetivo para solucionar qualquer problema que possa ser revelado pelos resultados das observações.

Atribuição de tarefas nas fases de projeto, construção e operação

Ao atribuir tarefas, é essencial incluir o planejamento dos canais de informação e integração, além de indicar claramente a pessoa responsável e autorizada a tomar medidas corretivas, caso necessário. Dessa forma, é possível assegurar que todas as partes envolvidas estejam cientes de suas responsabilidades contratuais.

Seleção e localização dos instrumentos

Ao selecionar os instrumentos para a supervisão das condições de segurança de uma estrutura, é fundamental considerar a confiabilidade destes.  A escolha da localização dos instrumentos também é crucial, devendo refletir os comportamentos previsíveis da estrutura e ser compatível com os métodos de análise que serão utilizados para examinar os dados obtidos. Dessa forma, é possível obter informações precisas e confiáveis sobre o desempenho da estrutura, permitindo tomar medidas corretivas quando necessário e garantindo a segurança das pessoas e do patrimônio envolvido.

Registro e análise de fatores influentes nos dados medidos

É importante manter documentações e diários completos de todos os fatores que possam causar alterações nos parâmetros medidos. Dessa forma, é possível rastrear eventuais mudanças e entender melhor como elas podem afetar o desempenho da estrutura.

Procedimentos básicos para assegurar a precisão das leituras

A equipe responsável pela instrumentação deve estar capacitada a responder à pergunta: o instrumento está funcionando corretamente? A habilidade para responder depende da disponibilidade de boas evidências, para as quais o planejamento é fundamental.

Preparo do orçamento, especificações e lista de materiais para aquisição

Mesmo que o planejamento das tarefas de instrumentação ainda não esteja completo, é importante preparar um orçamento. Os instrumentos devem ser adquiridos de fabricantes reconhecidos, para os quais as especificações de compra são normalmente exigidas, conforme a experiência de países mais desenvolvidos.

Planejamento da instalação

Os procedimentos de instalação devem ser cuidadosamente planejados, antes da determinação das datas de instalação, e devidamente ajustados ao cronograma das obras.

Manutenção periódica e eventual calibração

A leitura de um instrumento é útil apenas se a correta calibração for realizada. A calibração é um processo que consiste na aplicação de pressões, cargas, deslocamentos, temperaturas conhecidas a um instrumento, sob condições ambientais controladas, medindo-se a resposta nas medições realizadas.

Este processo é fundamental para garantir que os instrumentos forneçam medidas precisas e confiáveis, permitindo a detecção de problemas e a tomada de decisões com base nos dados coletados. A calibração deve ser realizada regularmente e a frequência depende da natureza do instrumento e do ambiente em que é utilizado.

Planejamento das etapas desde a aquisição dos dados até os relatórios

O treinamento dos funcionários é crucial para garantir a efetividade das ações corretivas. É importante que o treinamento seja cuidadosamente planejado, com o objetivo de assegurar que ações corretivas tenham sido planejadas, que a equipe responsável pela análise e interpretação dos dados da instrumentação tenha autoridade contratual para iniciar ações corretivas, que os canais de comunicação entre as equipes de projeto e de construção estejam funcionando adequadamente e que partes estejam cientes do plano de ações corretivas escolhido.

O processo de monitoramento deve ser considerado rotineiro e sistemático em todos os seus aspectos e com propósitos muito bem estabelecidos. O plano de monitoramento de estruturas geotécnicas deve incluir não apenas a frequência de monitoramento e inspeção, mas também, considerar um programa de manutenções periódicas e verificações de funcionamento dos instrumentos até sua substituição no prazo de validade.

Por fim, um bom sistema de monitoramento deve permitir que a tomada de decisão seja realizada de forma rápida e eficiente, permitindo que a ação seja tomada antes de algo acontecer. Assim, as ferramentas de monitoramento devem permitir que métricas sejam apresentadas de forma visual através de gráficos, mapas e/ou planilhas, permitindo assim a criação de alertas para eventos de anormalidade.

Monitoramento Geotécnico e Tecnologias Necessárias

A Auro é uma empresa especializada em soluções para monitoramento geotécnico, oferecendo uma ampla variedade de soluções para diversas variáveis, como: poropressão, nível d’água, temperatura, precipitação, pressão atmosférica, dentre outras. Atuamos na área de mineração, hidrelétricas, concessionárias de rodovias e indústrias com necessidade de monitoramento de talude. Possuímos a solução completa para a captação, transmissão e interpretação de dados geotécnicos.

Contamos com diversos equipamentos como dataloggers, concentradores, unidade leitora, de verificação e comunicação, além de também fornecer a plataforma de monitoramento geotécnico.

Contamos com um time de profissionais especializados para auxiliá-lo no que for preciso.

Entre em contato conosco e saiba mais.

Referências:

ABNT – Projeto geotécnico – Procedimento. ABNT/CB-02, São Paulo, 2013. Disponível em: <https://operengenharia.com.br/wp-content/uploads/2018/09/1_Projeto_Geotecnico_ABNT-8044.pdf>. Acesso em: 05 de fevereiro de 2023.

SEGALINI, Andrea. Role of geotechnical monitoring: state of the art and new perspectives. Geotehnika, Parma, 2017. Disponível em: <http://www.geotehnika.ba/3_4.pdf>. Acesso em: 19 de abril de 2023.

SANTOS, João. A relevância do Monitoramento Geotécnico de estruturas. SAFF Engenharia, Minas Gerais, 2021. Disponível em: <https://saffengenharia.com.br/a-relevancia-do-monitoramento-geotecnico-de-estruturas/>. Acesso em: 05 de fevereiro de 2023.

TEIXEIRA, Thiago. Desafios do Monitoramento Geotécnico na Mineração. Instituto Minere, Rio de Janeiro, 2022. Disponível em: <https://institutominere.com.br/blog/Desafios-do-Monitoramento-Geotecnico-na-Mineracao>. Acesso em: 05 de fevereiro de 2023.

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SILVEIRA, J. F. A. Instrumentação e segurança de barragens de terra e enrocamento. Oficina de Textos, São Paulo, 2006.