[pt] Riscos geológicos, tais como os escorregamentos, são os maiores causadores dos desastres naturais em ambientes urbanos. Além dos impactos ambientais negativos, este fenômeno implica em consequências socioeconômicas, uma vez que existe a necessidade de reparos imediatos da área degradada. A avaliação de risco, principalmente em áreas urbanizadas, é necessária para se evitar os possíveis desastres e assegurar a qualidade de vida da população no entorno. No presente trabalho, a avaliação de risco foi realizada em três seções da encosta do Morro Dois Irmãos, localizada na Gávea, Rio de Janeiro, que sofreram sucessivas rupturas após intensas precipitações. A avaliação e classificação do risco pela abordagem qualitativa foi determinada utilizando a metodologia proposta pelo Ministério das Cidades e IPT e do GIDES-CPRM através da realização da vistoria em campo. A encosta foi classificada como de risco alto a muito alto ao escorregamento. Os resultados da abordagem quantitativa, obtidos pelas análises determinísticas de estabilidade com base no método de Morgenstern-Price, evidenciaram que as superfícies de ruptura crítica das seções apresentam fator de segurança menor que 1,5. Já nas análises probabilísticas de estabilidade FOSM, foram obtidas probabilidades de ruptura de 0,19, 0,14 e 0,08 sendo as seções classificadas como Perigoso no que diz respeito ao nível de desempenho esperado. Com isso, o índice de vulnerabilidade local encontra-se na faixa de 0,7 a 0,8. Para as seções analisadas, são necessárias ações como forma de mitigar e recuperar a área ambiental e socialmente. / [en] Geological hazards, such as landslides, are the biggest cause of natural disasters in urban environments. In addition to the negative environmental impacts, this phenomenon implies socioeconomic consequences, since there is a need for immediate repairs to the degraded area. Risk assessment, especially in urbanized areas, is necessary to avoid possible disasters and ensure the quality of life of the surrounding population. In the present work, the risk assessment was carried out in three sections of the slope of Morro Dois Irmãos, located in Gávea, Rio de Janeiro, which suffered successive ruptures after intense rainfall. The assessment and classification of risk by the qualitative approach was determined using the methodology proposed by the Ministry of Cities and IPT and GIDES-CPRM through field inspection. The slope was classified as high to very high slip risk. The results of the quantitative approach, obtained by deterministic stability analysis based on the Morgenstern-Price method, showed that the critical rupture surfaces of the sections have a safety factor lower than 1.5. In the FOSM stability probabilistic analyses, rupture probabilities of 0.19, 0.14 and 0.08 were obtained, with the sections classified as Dangerous with regard to the expected performance level. As a result, the local vulnerability index is in the range of 0.7 to 0.8. For the analyzed sections, actions are needed as a way to mitigate and recover the area environmentally and socially.

[pt] O método GPR Ground Penetrating Radar foi empregado nesta pesquisa visando estimar suas potencialidades como uma metodologia viável para os estudos geológicos, geotécnicos e ambientais em condições brasileiras.Para o alcance deste objetivo foram realizados ensaios em campo procurando avaliar a capacidade deste método na detecção das alterações provenientes da ação intempérica na formação do solo residual, ou seja, estimar a profundidade e espessura dos horizontes pedológicos, e o topo rochoso em um perfil geotécnio. Foram também realizados ensaios em laboratório onde fez-se o monitoramento do efeito da contaminação por hidrocarbonetos em blocos indeformados de solo residual, tanto em condições não saturadas, quanto na zona de saturação, procurando avaliar a aplicabilidade do método GPR na detecção deste tipo de contaminante.Os resultados obtidos permitiram imagear com boa resolução os contrastes bruscos, como o topo da rocha sã e blocos inclusos no solo, mas não a detecção nítida dos horizontes no perfil; e pela análise do monitoramento da contaminação, ainda é recente afirmar que o método GPR possa ser empregado com grande eficiência na detecção de contaminantes orgânicos em solo residual. / [en] The GPR method Ground Penetration Radar was used in this work, aiming at estimating its potentialities as a viable methodology to geological, geotechnical and environmental studies of Brazilian soil-rock conditions.In order to reach this objective, in situ tests have been carried out to evaluate the capability of the method in the detection of characteristics of weathering profiles in residual soils. In this case, the aim was to estimate the depth and width of pedological horizons and the bedrock in a geotechnical profile. Laboratory tests were also carried out in blocks of undisturbed residual soil of gnaissic origin. In these blocks, the effects of contamination by petroleum hydrocarbons were monitored. Both the unsaturated and the vadose zones have been monitored. The main objective in relation to the GPR was to evaluate the applicability of the method in the detection of such contaminants.The results obtained allowed to image gross contacts with good resolution such as soil-intact bedrock contacts and blocks inside soils. However, the clear detection of profile horizons were not well imaged. Regarding the contamination monitoring, it is early to affirm that the GPR method might be employed efficiently in the detection of organic contaminants in residual soils.

[pt] Essa tese apresenta as questões experimentais relativas à avaliação da saúde de estruturas de concreto com o objetivo de propor uma alternativa à avaliação subjetiva tradicional de estruturas civis, complementando-a com uma avaliação mais objetiva utilizando o GPR. A ênfase foi na validação de um procedimento sólido de avaliação da saúde de edifícios, de estações de tratamento de águas residuais e de túneis. O GPR foi escolhido por ser considerado um dos métodos de ensaios não destrutivos mais adotados para investigação de estruturas de concreto devido à sua relativa insensibilidade às condições ambientais, ter alta resolução, eficácia e disponibilidade de resultados preliminares em tempo real. A pesquisa desenvolvida nessa tese teve ênfase na verificação de as-built da construção, detecção de danos, locação e quantificação de armadura que são de grande interesse no contexto do controle estrutural. Os resultados apresentados nessa tese demonstram que o Ground Penetrating Radar (GPR) pode ser uma ferramenta muito útil para produzir projetos de detalhamento estrutural já que ele pode estimar espessura de recobrimento de concreto e profundidade e locação do reforço. Os resultados também mostram que a deterioração do concreto, bem como a corrosão das barras podem ser verificados após a análise de atributos fornecidos pela verificação feita com o GPR. Danos são detectados por meio da redução da profundidade do refletor, aumentando a amplitude das ondas eletromagnéticas e aumentando a atenuação expressa pelo gráfico de dB decay. Além disso, também verificou-se que a condição da barra de aço pode ser avaliada através de fatias em diferentes tempos/profundidade, obtidas na prospecção tridimensional. Adicionalmente, o programa experimentado também avaliou a viabilidade de empregar o GPR na avaliação da distribuição de fibras de aço em revestimento de túnel de concreto projetado, considerando-se o GPR como uma ferramenta útil para monitoramento e mapeamento in situ durante a o método de construção NATM de túneis. Os resultados dos ensaios realizados em prismas de concreto auto adensável reforçado com fibra de aço demonstraram que a distribuição das fibras não é uniforme. O processamento digital de imagem mostrou que as fibras não são distribuídas uniformemente e há variação do número de fibras em diferentes seções do prisma. A análise estatística realizada nos resultados também identificou que a distância entre as fibras também varia. Quando compara-se os resultados obtidos com o GPR e os resultados obtidos das análises digitais de imagens percebe-se uma boa relação entre ambos. Também foi observado que a amplitude do sinal do GPR não apenas fornece informações sobre a distribuição das fibras, mas também sobre regiões com ausência delas. Com base nos resultados do programa experimental, acredita-se que o GPR possa fornecer um feedback imediato das informações e pode ser usado como uma ferramenta de ajuste dinâmico no projeto NATM. / [en] This thesis presented the experimental issues concerning the health assessment of concrete structures with the desire to replace the traditional subjective assessment of civil structures with a more objective assessment using the GPR. The emphasis here was on validating a sound procedure of health assessment for buildings, wastewater treatment stations and concrete test specimens. GPR was chosen since it is considered one of the most popular non-destructive testing methods adopted for concrete structure imaging because of its relative insensitivity to ambient conditions, high resolution, effectiveness, and availability of real-time images The research carried out in this thesis emphasized on as-built designing, damage detection, location, and quantification, which is of interest in the context of structural control. The results presented in this thesis demonstrated that the groundpenetrating radar (GPR) could be used as a useful tool in producing structural detailing drawings since it can provide the thickness of covering concrete and the depth and location of reinforcement. The results also show that deterioration of concrete mass and corrosion of its rebars could be also be assessed by the attributes provided by a GPR scan. Damages are detected by reducing the depth of the reflector, increasing the amplitude of EM waves and increasing attenuation expressed by the dB decay. Further to these, it was also indicated that the rebar condition can be assessed through slices at different times/depths obtained from a 3-D survey. In addition to that, the program also assessed the feasibility of GPR in evaluating steel fiber distribution within short beam test specimens used in several standard test methods for determining mechanical properties. Results revealed that the distribution of steel fibers within a beam is not uniform. Digital and processed images showed that fibers are not evenly distributed and there is a disparity between the numbers of fibers in different sections of the short beam. A statistical analysis performed on the results also found that the distance between fibers also varies within the short beam. When sketches of the emitted and recorded GPR signal in a single radar trace mode are compared to the digital and processed images it was perceived a good relationship between the GPR signal and the distribution of steel fibers within the short beam. It was additionally noticed that GPR signal amplitude not only supplies information on how the fibers are close to each other but also reflects regions with the absence of fibers. Results have also shown that a GPR system using a high-frequency antenna could assess weaker zones of steel fiber reinforcement within self-consolidating concrete short beams.

[pt] No estado do Rio de Janeiro, os movimentos de massa em encostas passaram a representar um dos problemas mais importantes em geotecnia devido ao seu relevo acidentado, forma de ocupação e condições climáticas rigorosas. Visando identificar uma alternativa para avaliar encostas usando métodos não invasivos que possibilitem o trabalho em locais de difícil acesso, com rapidez e aquisição contínua de dados, neste trabalho é exposto uma análise teórica e prática deste processo de avaliação utilizando métodos geofísicos e o monitoramento contínuo da água no solo por meio de sensores. Os levantamentos geofísicos com uso do georadar e da análise multicanal de ondas superficiais para investigação da estratigrafia da encosta estudada, possibilitaram a identificação de três camadas: solo maduro, solo residual jovem e rocha. Para o monitoramento contínuo, são usados sensores de umidade volumétrica, sucção e um pluviômetro durante um período de 6 meses com a coleta de dados a cada 10 minutos. Com a interpretação dos dados coletados, verificou-se uma boa funcionalidade do monitoramento para avaliar as respostas de sucção e umidade volumétrica ao longo de períodos com intervalos irregulares de chuva. Os dados de precipitação e estratigrafia identificados são usados nas análises de infiltração e estabilidade saturada e não saturada, que possibilitaram a identificação de seções críticas com fator de segurança abaixo de 1,5, onde são necessárias intervenções para garantir a segurança da vizinhança. / [en] In the state of Rio de Janeiro, mass movements on slopes have become one of the most important geotechnical problems due to their rugged terrain, occupation and harsh weather conditions. In order to identify an alternative to evaluate slopes using non-invasive methods that enable work in hard to reach places, with rapid and continuous data acquisition, this paper presents a theoretical and practical analysis of this evaluation process using geophysical methods and continuous monitoring ground water through sensors. Geophysical surveys using georadar and multichannel analysis of surface wave to investigate the stratigraphy of the studied slope, allowed the identification of three layers: mature soil, young residual soil and rock. For the continuous monitoring, volumetric humidity and suction sensors and a rain gauge are used for a period of 6 months with data collection every 10 minutes. With the interpretation of the collected data, a good monitoring functionality was verified to evaluate the suction and volumetric humidity responses during periods with irregular rain intervals. The identified precipitation and stratigraphy data are used in the infiltration and saturated stability analyzes, which allowed the identification of critical sections with safety factor below 1.5, where interventions are necessary to ensure the safety of the neighborhood.