A prospeção geotécnica offshore permite obter dados geotécnicos in situ e amostras superficiais e verticais de solos marinhos para análises laboratoriais e, assim, obter informações quantitativas sobre a natureza e as propriedades físicas e mecânicas dos solos. Estas informações pontuais auxiliam e complementam a interpretação dos dados obtidos pelas técnicas geofísicas previamente utilizadas.
As campanhas de prospeção geotécnica realizadas no âmbito do presente trabalho foram efetuadas após o processamento e interpretação preliminar dos dados obtidos nas campanhas de prospeção geofísica, pelo que foram diferidas no tempo.
Os dados geotécnicos obtidos nesta fase permitiram conhecer, com maior detalhe, ainda que localmente, as caraterísticas físicas e mecânicas de cada uma das camadas sedimentares. O processamento e a interpretação preliminar dos dados obtidos pelas técnicas geofísicas foram, à luz destas novas informações, novamente analisados e interpretados, esclarecendo-se as anomalias detetadas e confirmando-se o modelo e interpretações realizadas com os dados geofísicos.
Como resultado final, confirma-se o modelo geofísico e pode-se elaborar, com maior segurança, os modelos geológico e geotécnico da área.
A prospeção geotécnica offshore é feita sobre qualquer tipo de fundo marinho, mas o tipo de equipamento a utilizar dependerá das caraterísticas dos solos marinhos.
Com base nas cartas sedimentológicas produzidas pelo IH, nos trabalhos desenvolvidos por Pombo (2004) e nos dados e processamento da informação recolhida nas campanhas de prospeção geofísica descritas, optou-se por utilizar um colhedor Smith-McIntyre, na colheita de amostras superficiais de sedimento, e por um vibrocorer, para a colheita das amostras verticais de sedimento. Cada amostra vertical de solos, considerada individualmente é, representativa dos materiais existentes abaixo da transição água-sedimento.
O colhedor Smith-McIntyre é um dispositivo mecânico construído em aço, constituido por duas conchas rotativas que, auxiliado por um guincho elétrico com cabo mecânico, desce com as conchas abertas e viradas para baixo. Após o contacto com o fundo, as conchas fecham-se ficando retido no seu interior uma amostra de sedimento com ± 0,18 m de espessura e um volume de 0,019 m3 (Figura 4.7).
O amostrador utilizado na amostragem vertical foi um vibrocorer elétrico, Rossfelder, modelo P- 5 com estrutura de verticalização (Figura 4.8). Este sistema é constituído por uma unidade vibro- percursiva eléctrica com maxila de carga regulável, por um tubo de amostragem em aço e liner para acondicionamento da amostra, por um nariz com retentor de palhetas, por uma estrutura de verticalização, que inclui cabos guia, tubos e flutuadores, por um sistema elétrico e por um guincho mecânico que auxilia na descida e recolha do equipamento.
a) colhedor preparado para a manobra de colheita; b) colhedor a ser recolhido, após a colheita de solos
Figura 4.7– Colhedor Smith-McIntyre e aspeto da respetiva operação de colheita de amostra superficial
O princípio de funcionamento deste sistema (vibrocorer) consiste na aplicação de uma carga vibratória, de componente exclusivamente percursiva, no topo do tubo de amostragem em aço que se encontra fixo por uma maxila de aperto regulável e que, em caso de encravamento, o liberta após uma determinada carga.
a) colhedor preparado para a manobra de colheita; b) colhedor a ser lançado para a colheita de solos
a) b)
Durante a penetração, o solo marinho é forçado a entrar no interior do tubo plástico (liner) colocado no interior do tubo de amostragem, ficando aí retido pela ação do nariz com palhetas retentoras.
A força máxima de penetração estimada para este vibrocorer é de, aproximadamente, 4 t, estando o comprimento máximo da amostra colhida condicionada pela resistência à penetração por parte do sedimento, tempo de vibração e efeito associado ao atrito cumulativo originado pelo sedimento nas paredes do liner e do tubo de penetração. A amostra de solos que é obtida depende do coeficiente de recuperação, isto é, da razão entre o comprimento efetivo da amostra e a penetração total do tubo de amostragem.
Com o objetivo de medir especificamente a penetração real e em contínuo do tubo de amostragem durante a execução das amostras verticais, foi desenvolvido nesta investigação um equipamento para obtenção desses dados (Figura 4.9). Este equipamento permite identificar e determinar a espessura dos diferentes estratos do subsolo marinho, bem como avaliar o grau de compactação de cada um. Esta informação é especialmente relevante, pois permite comparar os dados reais, obtidos in situ durante a amostragem, com a informação obtida pelos sistemas geofísicos (boomer e SBP) e, desta forma, confirmar o modelo geofísico.
Figura 4.9 – Aspetos do equipamento desenvolvido para medir a penetração e a força exercida pelo vibrocorer
Por forma a validar a informação relativa à penetração obtida por esse equipamento foi também desenvolvido, nesta investigação, um dispositivo mecânico que, trabalhando sobre os dois cabos guias do sistema, regista a penetração máxima obtida durante a execução de uma amostra. A
Figura 4.10 ilustra o processo de medição dessa penetração após a colheita de uma amostra vertical de solos marinhos.
Figura 4.10 – Medição da penetração máxima do tubo do amostrador após a colheita de uma amostra
Durante a primeira campanha de prospeção geotécnica foi igualmente medida a força de arranque exercida na recuperação do tubo de penetração do vibrocorer após a penetração no sedimento (Figura 4.11).
Esta informação permite determinar o atrito lateral de arranque entre os tubos de penetração e os solos arenosos da área em estudo.
Figura 4.11 – Força de tração máxima registada no arranque do tubo de penetração, à esquerda para a amostra vertical E07VC e à direita corresponde à amostra E012VC
O posicionamento das estações de amostragem superficial e vertical foi assegurado pelo sistema SEAPATH 200 e DGPS-VHF.