[pt] O presente trabalho apresenta os resultados de um programa experimental com o intuito de determinar propriedades de deformabilidade e tensões in-situ em rochas gnáissicas. A determinação das tensões in situ é fundamental para qualquer trabalho em mecânica de rochas, serve como condições de campo em problemas de engenharia e em escalas maiores dá alguns indícios do mecanismo que ocasiona a movimentação de placas tectônicas. O módulo de deformabilidade é um dos principais parâmetros de entrada na análise do comportamento de maciços rochosos que incluem deformações. Este parâmetro geralmente é obtido a partir de ensaios de laboratório em amostras de rochas. Em geral os resultados destes ensaios não representam as propriedades in situ de todo o maciço rochoso, pois uma amostra intacta em laboratório pode ser muito menor que o maciço rochoso que contêm um grande número de planos de fraqueza. A presente pesquisa compreende as etapas de projeto, montagem e aplicação de um pressiômetro como um instrumento para a determinação dos parâmetros de deformabilidade e estado de tensões nos maciços rochosos. Os dados obtidos foram usados para investigar a variação destes parâmetros com o grau de intemperismo. Um sistema de instrumentação foi projetado para tentar monitorar a resposta da rocha às solicitações de carregamento (no caso da determinação do módulo de deformabilidade) e descarregamento (no caso de medição das tensões in situ). A aplicação do pressiômetro foi realizada em maciços rochosos localizados no cidade do Rio de Janeiro afetados por diferentes níveis de intemperismo. Realizaram-se ensaios de pressurização e medição de deslocamentos no momento da escavação dos furos para determinar o estado de tensões da rocha. Os resultados foram processados, interpretados e comparados com ensaios de laboratório anteriormente realizados por outros autores. / [en] This thesis presents the results from an experimental program with intention to determine the properties of deformabilty and in situ stress in gnaissic rocks. The determination of in situ stress is fundamental for any work in rock mechanics, it is use like field conditions at the in engineering problems, and in bigger scales it gives some indications of the mechanics that produce the tectonics plate`s movements. The deformation`s modulus is one of the main parameters in the analysis of the behavior of rocks mass that include deformations. This parameter usually is gotten from laboratory assays in rocks samples. In general the results of these assays do not represent the in situ properties of all the rock mass, therefore an intact rock sample in laboratory could be smaller that the rock mass that contains a great number of weakness planes. This research understands the stages of project, assembly and application of the pressuremeter as an instrument for the determination of the deformability and in situ stress parameters in rock mass. The gotten data had been used to investigate the variation of these parameters with the weathering degree. An instrumentation system was projected to try to monitor the answer of the rock to load (in the case of deformability`s modulus) and unload (in the case of in situ stress measurement). The application of the pressuremeter was carried trough in rock masses located in the Rio de Janeiro city whose were affected by different levels of weathering. Assays of pressurization and measurements of displacements at the moment of the hole drilling in order to determine the in situ stress. The results had been processing, interpreted and compared with laboratory assays previously carried trough by another authors.

[pt] Esta tese apresenta um estudo sobre os efeitos do grau de intemperismo de um solo residual de gnaisse facoidal, em suas características física, química, mineralógica, microestrutural e de resistência. O objetivo da presente pesquisa é contribuir, por meio da avaliação de suas características, para o desenvolvimento de um Modelo Conceitual de Comportamento de Solos Residuais, considerando efeitos do grau de intemperismo no comportamento destes. Para tal foram realizados ensaios em três amostras de solos com diferentes graus de alteração, provenientes da mesma rocha de origem. Foram realizados, entre outros, ensaios de caracterização, ensaios de resistividade elétrica, calculados índices de intemperismo químico, analisada a composição mineralógica por meio de lupa binocular e equipamentos de difração de raio-x, realizada avaliação microestrutural por meio de microtomografia computadorizada, ensaios de resistência utilizando-se equipamento triaxial servo-controlado com instrumentação interna de bender elements, e análise da quebra de grãos após os ensaios de resistência. Os ensaios de resistência, realizados na prensa triaxial, com diferentes caminhos de tensões, foram interpretados utilizando-se a Teoria dos Estados Críticos. Observou-se que alguns ensaios de caracterização não se mostraram adequados para a avaliação do grau de intemperismo, para o solo estudado. Este fato pode estar associado à heterogeneidade do material, solo desenvolvido de rochas metamórficas gnáissicas quartzo-feldspáticas, e à dificuldade da coleta dos mesmos. Observou-se que, conforme menor o grau de alteração do solo, maior a resistividade do mesmo De modo geral, os solos estudados apresentaram uma envoltória de resistência única. Observou-se, ainda, que, conforme menor o grau de alteração do solo, maior a curva de plastificação do mesmo. Por meio dos resultados obtidos, verificou-se que a Teoria dos Estados Críticos pode ser aplicada no solo residual estudado. / [en] This thesis presents a study about the effects of the weathering degree of a phacoidal gneiss residual soil, in its physical, chemical, mineralogical, microstructural and resistance characteristics. The objective of the present research is to contribute, through the evaluation of its characteristics, to the development of a Conceptual Model of Residual Soil Behavior, considering the effects of the weathering degree on its behavior. For this, tests were carried out on three samples of soils with different weathering degrees, originating from the same rock. Some executed test were characterization tests, electrical resistivity tests, chemical weathering indexes calculation, mineralogical analysis using binocular magnifying glass and X-ray diffraction, microstructural evaluation by microtomography, resistance tests using triaxial servo-controlled equipment with internal instrumentation of bender elements, and grain break analysis after resistance tests. The resistance tests, realized in the triaxial press, with different stress path, were also interpreted using the Critical States Theory. It was observed that some characterization tests were not adequate for the weathering degree evaluation, for the studied soil. This fact may be associated with the soil heterogeneity, soil developed from metamorphic gneissic quartz feldspathic rocks, and the difficulty of collecting them. It was also observed that, the lower the soil weathering degree, the greater the resistivity of the soil. In general, the studied soils presented a unique resistance envelope. It was also observed that, the lower the soil weathering degree, the greater the soil yield curve. Through the obtained results, it was verified that the Critical States Theory can be applied in the residual soil studied.

[pt] Um perfil de alteração de granito-gnaisse é estudado objetivando um melhor conhecimento das propriedades mecânicas e hidráulicas de solos residuais. A feição estudada encontra-se no município de Campo Magro, região Metropolitana de Curitiba. A região situa-se na borda da Bacia de Curitiba, acima de 900 metros, fortemente sujeita aos fenômenos tectônicos que deram origem à calha da Bacia. As investigações geotécnicas contemplam a caracterização física, química e mineralógica dos materiais. O comportamento dos solos no estado compactado e indeformado é analisado. Curvas características de sucção e de resistividade fornecem dados que auxiliam no entendimento das propriedades hidráulicas. A influência do intemperismo e da sucção são avaliados na resistência à tração e na resistência à compressão não confinada. Parâmetros de resistência em cinco diferentes níveis de intemperismo são apresentados. Ensaios de adensamento fornecem parâmetros de quebra da estrutura (yelding) dos solos. O comportamento tensão- deformação do solo mais intemperizado, no estado não saturado, é analisado através de ensaios triaxiais com medida de deformação local, em compressão axial com tensão controlada e deformação controlada. As conclusões da pesquisa permitem identificar a variabilidade de comportamento de resistência e compressibilidade, efeito do material de origem e intemperismo a que os solos foram submetidos. / [en] A granite-gneiss weathering profile is studied with the aim of achieving a better understanding of mechanical and hydraulic properties of residual soils. The site in focus is located at the city of Campo Magro, in Curitiba Metropolitan Area. The region under research lies at the border of Curitiba Basin, above 900 m of elevation, and it was heavily influenced by tectonic events that originated the basin. The geotechnical investigation comprised physical, chemical and mineralogical characterization. The soil behavior was assessed in both natural and compacted conditions. Suction and resistivity characteristic curves provide useful information for assessing the hydraulic properties. The weathering degree and suction levels influence are assessed in respect to unconfined compressive and tensile strength. The resistance properties are analyzed according five distinct weathering degrees. Consolidation tests are used for identifying yielding stress levels. Unsaturated triaxial tests with local strain measurements in both stress and strain control conditions are used to study the deformation behavior of the most weathered soil. The conclusions provide an overall assessment of the soil strength and compressibility variability, origin material influence and weathering evolution effects.

[pt] A necessidade da determinação do comportamento tensão-deformação de solos sob carregamento para fins de projeto de Engenharia exige o conhecimento prévio do estado natural de tensões ao que o solo está imposto. Quando se trata de solos residuais tropicais, este desafio amplia-se ainda mais devido à ação do intemperismo e variação de umidade. O estado natural do solo é usualmente expresso pelo coeficiente de empuxo no repouso (K0). Para a determinação de K0 três classes de métodos são utilizadas: métodos de correlação, de determinação in situ e em laboratório. Neste estudo, é utilizada uma célula rígida com sistema de controle de sucção para a obtenção de K0 em laboratório. Foram analisadas três amostras de solo residual de Gnaisse com diferentes graus de intemperismo, provenientes de São Conrado, Rio de Janeiro, denominadas: solo residual jovem (SRJ); solo residual de transição (SRT); e solo residual maduro (SRM). Para a análise da influência da sucção no valor do coeficiente de empuxo, cada amostra de solo foi ensaiada sob três diferentes condições de umidade, que tentaram representar as seguintes condições: mais úmida, com sucção de 10 kPa; intermediária, com 40 kPa de sucção; e mais seca, com 100 kPa. Os valores de K0 obtidos nos ensaios variaram de 0,50 a 0,65. Os resultados seguiram, em parte, a tendência esperada. Entretanto, devido à heterogeneidade do material estudado, é necessário realizar repetições dos ensaios a fim de obter dados representativos. / [en] The necessity to determine the stress-strain behavior of soils under loading for the purpose of engineering projects requires early knowledge of the natural state of stress that acting on the mass of soil. When it comes to tropical residual soils, this challenge is even greater due to weathering and moisture variation. The natural state of the soil is usually expressed by the coefficient of earth pressure at rest (K0). For the determination of K0 three classes of methods can be used: correlation meth-ods, in situ determination and laboratory tests. On this research, one rigid cell with system of suction control is used to obtain values of K0 in laboratory tests. Were analyzed three samples of Gneiss residual soil with different degrees of weathering. The samples were provenient to São Conrado, Rio de Janeiro and namely: young residual soil (SRJ), transition residual soil (SRT) and mature residual soil (SRM). To evaluate the influence of suction on the value of coefficient of earth pressure at rest, each sample of soil were tested into three different levels of moisture which correspond of following conditions: more humid, with suction of 10 kPa; interme-diate, with 40 kPa of suction; and more dry, with 100 kPa. The K0 values obtained in the tests ranged from 0,50 to 0,65. In general, the results attended the expected trend. However, due to the great heterogeneity of the studied material, it is neces-sary to perform repetitions of tests in order to obtain representative data.

[pt] A pesquisa aponta para a possibilidade de realizar a reação de redução de CO2 (CO2RR) para a formação de nanomateriais de carbono por ablação a laser pulsado(PLA) de alvos magnéticos de Ferro(Fe) e Níquel(Ni) em água pura deionizada. Os materiais coloidais sintetizados foram caracterizados por diferentes técnicas de espectroscopias ópticas (UVVis, ICP-MS, FTIR e Raman) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), revelando a presença de nanopartículas de óxidos e hidróxidos de metais de transição, junto com nanomaterial orgânico. Esse último, é bem visível por TEM, espectroscopia de raio-X por dispersão em energia (EDS), espectroscopia por perda de energia de elétrons (EELS), e espectroscopia Raman, que indica a presença de carbono amorfo grafítico e vibrações CH. No caso do nanomaterial obtido do Níquel, os resultados FTIR confirmam a presença da fase do hidróxido beta-Ni(OH)2, enquanto as medidas Raman e TEM sugerem também a presença de nano-folhas de Ni(HCO3)2. Os resultados experimentais foram enfim discutidos no contexto da origem e da evolução de moléculas simples e complexas de interesse astroquímico, com foco especial nas espécies potencialmente formadas na superfície de pequenos corpos metálicos do Sistema Solar e grãos de poeira cósmica do meio interestelar. / [en] The proposed research points to the possibility to perform CO2 reduction reaction (CO2RR) to solid carbon nanomaterials by the pulsed laser ablation (PLA) of magnetic target of iron (Fe) and nickel (Ni) in pure deionized water. The synthesized colloidal dispersions were characterized by different optical spectroscopies (UV-Vis, ICP-MS, FTIR and Raman) and transmission electron microscopy (TEM), revealing the presence of nanosized transition metal oxide and hydroxide nanoparticles, together with organic nanomaterial. The latter is well visible by TEM, energy-dispersive X-Ray spectroscopy (EDS), electron energy-loss spectroscopy(EELS), and Raman spectroscopy, which indicates the presence of amorphous graphitic carbon and CH vibrations. In the case of Ni derived nanomaterial, FTIR results confirm the presence of a beta-Ni(OH)2 hydroxide phase, while Raman and TEM measurements suggest also the presence of Ni(HCO3)2 nanosheets. The experimental results were finally discussed in the frame of the origin and evolution of simple and complex molecules of astrochemical interest, with special focus on those species potentially formed on the surface of metallic minor bodies in the solar system and cosmic dust grains in the interstellar medium(ISM).