A presente dissertação apresenta um estudo experimental e de simulação de fluxo de água investigando os efeitos de chuvas torrenciais sobre o solo existente em um talude da região de São Vendelino. Para este estudo foi selecionada uma encosta na qual houve duas ocorrências de rupturas rasas que deram origem a corridas de detritos num evento importante que ocorreu no local em dezembro de 2000. Ao longo da cicatriz deixada por uma delas, foram realizados ensaios de caracterização e determinadas as propriedades hidráulicas do solo a partir de ensaios de campo e de laboratório. Os ensaios de campo compreenderam ensaios com o permeâmetro de Guelph, ensaios com piezômetros de tubo aberto e infiltrômetro de anel duplo. Em laboratório foram realizados ensaios utilizando dois diferentes permeâmetros de parede flexível. Foi feita também a determinação da curva característica do solo através do método do papel-filtro. A partir das propriedades hidráulicas do solo, da geometria do talude e espessura dos materiais, obtidas a partir de topografia, foram realizadas análises de fluxo utilizando o programa Seep/W simulando a precipitação medida de 148 mm/2 h que deflagrou as corridas de detritos de dezembro de 2000. As análises mostraram que, como o solo coluvionar tem uma condutividade hidráulica bastante elevada, ocorre a infiltração de toda a chuva ocorrida. As análises de fluxo mostraram uma elevação progressiva do nível freático com o tempo, o qual atinge a superfície do terreno no trecho crítico do talude (trecho de maior inclinação) após cerca de 95 minutos de precipitação. Análises de estabilidade simplificadas (talude infinito) mostram fatores de segurança próximos da unidade com o nível freático em 80% da camada de solo coluvionar, considerando o trecho mais íngreme do talude. Embora com algumas simplificações de análise, estes resultados mostram que as análises de fluxo e de ruptura, utilizando dados reais medidos em campo, são muito promissores pois conseguem modelar de forma adequada a ruptura ocorrida (FS=1,0). / This dissertation presents an experimental study and a simulation of hydraulic flow in a slope at São Vendelino region, to investigate the effects of torrential rains on the existing soil. A natural slope was selected in which two shallow slope failures had occurred in December 2000 during a serious debris flow event. Soil characterization tests and hydraulic properties have been determined in the laboratory on soil samples taken close to one of the scars left by the failures. The field tests involved Guelph permeameter, stand pipe piezometers and doublering infiltrometer tests. Tests on two different flexible wall permeameter tests and the determination of the moisture-suction characteristic curve have also been carried out in the laboratory. Using the measured soil hydraulic properties, the slope geometry and soil covering depths obtained through topography, some hydraulic flow analyses have been carried out. The SEEP/W software was used and the measured precipitation of 148mm/ 2h, which caused the debris flow event of December 2000, was simulated. The analyses have shown that all the precipitation can infiltrate, as the soil has a large hydraulic conductivity, and there is a progressive rising of the phreatic line with time. This level of water reaches the soil surface in the critical length of the slope (the length with the larger inclination) after 95 min of rain. Simplified slope stability analysis (infinite slopes) had shown values of safety factors close to one in the critical length of the slope when the phreatic line is at 80% depth of the colluvium soil. Although there are some simplifications in the analysis, these results show that the flow and the stability analyses using the real data collected from field tests modeled in an appropriate way the real failure (FS~1,0).

No presente trabalho, a técnica de solidificação/estabilização de solos contaminados, foi analisada por meio de ensaios de resistência à compressão simples e ensaios de condutividade hidráulica em permeâmetro de parede flexível. O solo residual de arenito Botucatu (SRAB) foi utilizado como matriz, o óleo diesel foi utilizado como contaminante, e o cimento Portland CP V – ARI foi utilizado como o agente cimentante. Foram realizadas microscopias petrográficas dos materiais encapsulados, no intuito de analisar a estrutura do material para diferentes porcentagens de óleo diesel. Para os ensaios de condutividade hidráulica foi projetado e construído um permeâmetro de parede flexível, conforme a norma Americana ASTM D 5084/90, com adaptações para ensaiar amostras contaminadas, percoladas com água ou com percolados químicos. Para os ensaios de resistência à compressão simples utilizou-se de 0 a 50% de cimento (em relação ao peso de solo seco) e de 0 a 100% de contaminante (em relação ao peso de líquidos na amostra), correspondente à umidade ótima da amostra obtida através do ensaio de compactação. Para os ensaios de condutividade hidráulica foram utilizados os percentuais de 0 a 30% de cimento e 0 a 40% de óleo diesel. A resistência à compressão simples aumenta quanto maior for a quantidade de cimento, e diminui quanto maior for a quantidade de contaminante. Em amostras sem óleo diesel, a condutividade hidráulica diminui quanto maior for a quantidade de cimento. Para amostras sem cimento, a condutividade hidráulica diminui para quantidades de até 20% de óleo diesel, voltando a aumentar para quantidades maiores de 20% de óleo Para o SRAB com adição de cimento e óleo diesel, verifica-se uma tendência no comportamento, onde inicialmente a condutividade hidráulica diminui e volta a aumentar com o aumento da quantidade de óleo diesel. Foi observado que quanto maior a quantidade de cimento, menor a quantidade de óleo diesel necessária para a obtenção do mínimo valor de condutividade hidráulica para o material.

Este estudo tem como objetivo analisar os comportamentos hidráulico, mecânico e microestrutural de misturas compostas, por solo residual arenito Botucatu e bentonita sódica, com e sem adição de cimento, quando permeadas por água (H2O), soda cáustica (NaOH), na concentração de 5% e ácido sulfúrico (H2SO4) na mesma concentração para sua possível utilização em barreiras de contenção de contaminantes do tipo slurry wall. O arenito, solo areno-siltoso característico da região de São Leopoldo/ RS, compõe a matriz das misturas, sendo que a bentonita sódica confere a estas características impermeabilizantes, imprescindíveis às barreiras hidráulicas de contenção. O cimento, além de fazer com que a mistura adquira resistência, interfere na reatividade da barreira, mediante os contaminantes utilizados. A estimativa da eficiência destas misturas baseou-se na comparação entre os valores do coeficiente de condutividade hidráulica, resistência à compressão simples e parâmetros de compressibilidade determinados através dos ensaios de compressão confinada, apresentados nos ensaios com e sem contaminação, conjuntamente com a análise microestrutural das misturas nas mesmas situações. Foram feitas análises químicas por Difração de Raios-x, Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Análise Química Elementar (EDS) visando à explicação ordinária das causas microestruturais que levam as misturas a determinado comportamento sob percolação de contaminantes. Na busca do efeito de cada componente sobre o comportamento final de determinada mistura, houve a necessidade de realizar análises químicas e microscópicas individuais, também sob interferência ou não de substâncias agressivas. A partir deste estudo foi possível inferir que a mistura solo-cimentobentonita, é adequada à utilização como barreira vertical quando o contaminante for ácido sulfúrico, por no mínimo 20 semanas, já que a eficiência da mesma foi comprovada pela realização de ensaios no permeâmetro de parede rígida, considerado adequado para este tipo. O uso da mistura solo bentonita para barreiras verticais pode ser emergencial visto que quando o contaminante for soda cáustica a mistura resiste por 4 dias. / The objective of this study is to analyze the hydraulic, mechanical and micro-structural conduct of composite mixtures of Botucatu residual soil and sodic bentonite, with and without cement addition, when permeated by water (H2O), caustic soda (NaOH) in a concentration of 5% and sulfuric acid in the same concentration to their possible utilization in contention of contaminant barriers of the slurry walls type. The sandy soil constitutes part of the matrix of the mixtures. The sodic bentonite confers to these mixture essential waterproof characteristics of hydraulic barriers of containment. The cement interferes on the barrier reactivity moreover add resistance to the mixture by the contaminants that were utilized. The efficiency estimation of these mixtures was established by comparison between hydraulic conductive coefficient, unconfined compression strength and one dimensional compressibility presented on the tests with or without contamination, with the mixture micro-structural and chemical analysis on the same situations: X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, Elemental Chemical Analysis (EDS), they want to explain the micro-structural causes that make the mixtures to determinate behavior by percolating of contaminants. Searching the effect of all components about the final behavior of determined mixture there was the necessity to carry out chemical and microscopically individual analysis also by aggressive or non-aggressive substances interference. After completed the study, it is possible to affirm that the soil-cement-bentonite mixture, is good for using as a vertical barrier when the contaminant is sulfuric acid, based on the results of rigid wall permeameter, adequate for this kind of mixture. The use of soilbentonite mixture as vertical barrier for caustic soda could be done just in emergency cases and for a short period of time, once that after some time the barrier reduces drastically its efficiency.

Knowledge on soil water infiltration is essential for the solution of problems concerning irrigation and drainage areas and those related to water and soil conservation research. In that regard, the aim of this paper was to model water infiltration rate and hydraulic conductivity in saturated soil by means of pedotransfer functions for soils of various physical characteristics in 16 sites in Rio Grande do Sul and 04 sites in Uruguay. For each site, the following variables were determined: water infiltration rate, density (soil and particle), soil porosity (macro, micro and total), texture (clay, silt and sand), initial soil moisture content, saturation and water content at 1, 6, 10, 100, 500, 1500 KPa, and hydraulic conductivity (which was measured in seven sites only). Experimental water infiltration rate was obtained by use of the Double-ring infiltrometer and data were adjusted with Kostiakov s and Horton s model. Artificial rainfalls were applied by using a simulator with stationary and oscillating nozzles. Six plots measuring 0,5 m2 were delimited by galvanized steel boards inserted into the soil. Each board was equipped with a gutter at the lower part to collect runoff water (measured at 5-minute intervals). Smith s mathematical model as modified by Cabeda was used to describe infiltration rate. Experimental hydraulic conductivity in saturated soil was carried out by using Guelph s parameter. Kostiakov1s, Horton s and Smith s parameters were adjusted by means of multivariate equations. In comparison to Kostiakov s, Horton s model resulted in overestimation of soil water capacity. For Argissolo 01 and 02 and Chernossolo, cross-comparison between Kostiakov and Horton s model and Smith s model revealed overestimation of water infiltration rate by use of Kostiakov and Horton s model. While for Latossolo 12, Neossolo, and Vertissolo 01, water infiltration values were underestimated. In determining multivariate equations for the estimation of Kostiakov and Horton s models parameters, physical-hydraulic variables adopted were density (soil and particle), soil porosity (macro, micro and total), texture (clay, silt and sand), initial soil moisture content and saturation, and water content at 1, 6, 10, 100, 500, 1500 KPa. Such equations performed suitably for all the soils investigated. The pedofunction originated from the correlation between water infiltration rate obtained by means of Kostiakov and Horton s pedofunctions and water infiltration rate obtained by means of Smith s model can adequately predict water infiltration rate as estimated by Smith s model. Obtaining pedofunction equations by use of multivariate equations for estimating hydraulic conductivity in saturated soil solo by Guelph s model is suitable for estimating the model parameters. / O conhecimento da infiltração da água no solo é fundamental para a solução de problemas relativos as áreas de irrigação e drenagem e conservação da água e do solo. Deste modo, o objetivo desse trabalho foi modelar a taxa de infiltração de água no solo e a condutividade hidráulica em solo saturado através de funções de pedotransferência, para solos com diferentes características físicas, em 16 diferentes locais no Rio Grande do Sul e quatro no Uruguai. Em cada local foi determinada a taxa de infiltração de água no solo, densidade (do solo e de partícula), porosidade do solo (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia), conteúdo volumétrico de água inicial e na saturação do solo e conteúdo volumétrico de água nas tensões de 1, 6, 10, 100, 500, 1500 KPa e a condutividade hidráulica (determinada apenas em sete locais). A taxa de infiltração de água no solo a campo foi obtida por meio do infiltrômetro dos duplos anéis concêntricos e os dados foram ajustados pelo modelo de Kostiakov e Horton. Chuvas artificiais foram aplicadas utilizando-se um simulador estacionário de bicos múltiplos e oscilantes. Seis parcelas de 0,5 m2 foram delimitadas por chapas metálicas galvanizadas cravadas no solo, contendo na parte inferior uma calha coletora, para recolher a água de escoamento superficial (mensurado em intervalos de cinco minutos). O modelo matemático usado para descrever a taxa de infiltração foi o de Smith modificado por Cabeda. A determinação da condutividade hidráulica em solo saturado a campo foi realizada utilizando o permeâmetro de Guelph. Os parâmetros dos modelos Kostiakov, Horton e Smith foram ajustados através de equações multivariadas. Observou-se que a capacidade de infiltração de água no solo estimada pelo modelo de Horton apresentou uma superestimava, em relação ao modelo estimado de Kostiakov. Ao comparar os modelos de Kostiakov e Horton com o de Smith, observa-se uma superestimativa da taxa de infiltração de água no solo, utilizando o modelo de Kostiakov e o de Horton, para o Argissolo 01 e 02 e Chernossolo. Para o Latossolo 12, Neossolo, e Vertissolo 01, houve uma subestimativa nos valores de infiltração de água. Na determinação das equações multivariadas, para estimativa dos parâmetros dos modelos de Kostiakov e Horton, as variáveis físico-hidrícas utilizadas foram densidade (do solo e de partícula), porosidade do solo (macro, micro e total), textura (argila, silte e areia), conteúdo volumétrico de água inicial e na saturação do solo e conteúdo volumétrico de água nas tensões de 1, 6, 10, 100, 500, 1500 KPa. Estas equações apresentaram desempenho satisfatório em todos os solos estudados. A pedofunção originada da correlação entre a taxa de infiltração de água no solo obtida através das pedofunções de Kostiakov e Horton, com a taxa de infiltração de água no solo obtida pelo modelo de Smith, prevê satisfatoriamente a taxa de infiltração de água no solo estimada pelo modelo de Smith. A obtenção das equações de pedofunções, através de equações multivariadas, para estimativa a condutividade hidráulica em solo saturado pelo modelo de Guelph, pode ser utilizada satisfatoriamente para estimativa dos parâmetros do modelo.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2319739 bytes, checksum: 8d787f013c376eae45142c8b694720cf (MD5) Previous issue date: 2012-02-16 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Constructed wetland systems of horizontal subsurface flow (CW-SSHF) are systems used in wastewater treatment. The objective of the present study was to assess possible changes in hydrodynamic conditions, through analysis of hydraulic conductivity and forms of nitrogen in CW-SSHF. In this study, six CW-SSHF were installed with dimensions of 0.6 m x 0.5 m x 2.0 m in height, width and length, respectively, with no bottom slope, filled with pea gravel and maintained in a greenhouse for the treatment of swine wastewater (ARS). CW-SSHF1 and CW-SSHF4 were not cultivated with any plant species (control), while CW-SSHF2 and CW-SSHF5 were planted with Tifton 85 (Cynodon spp.), and CW-SSHF3 and CW-SSHF6 were planted with Alligator weed (Alternanthera philoxeroides). During the experimental period six samples were collected of the influent (ARSA) and effluent (ARSE) of each CW-SSHF. Five hydraulic conductivity tests were also conducted along the length of the systems as a function of time, in order to evaluate the effects of vegetation, position and time on this variable. For comparison, hydraulic conductivity was determined in one CW-SSHF filled with pea gravel and submitted to flow of clean water. In all CW-SSHF an average organic loading rate of 411 kg ha-1 d-1 was applied with average flow of 0.069 m3 d-1, where the hydraulic retention time was equal to 3.6 d. The monitoring period was 63 days. At the end of the experiment, the plants were cut and the dry material yield was determined. The analysis of variance of hydraulic conductivity showed that only the interaction of position and vegetation effects was significant at the level of 10% probability. Hydraulic conductivity values in the thirds ranged from 1,392 m d-1 to 2,834 m d-1, where the differences between thirds of the CW-SSHF primarily occurred between the planted and non-planted systems by the Tukey test level 10% probability. All CW-SSHF presented average hydraulic conductivity values less than those obtained the system with clean water, which was 2680 m d-1. Dry matter yields in the different thirds of the bed ranged from 6.0 to 9.8 t ha-1 in the CW-SSHF planted with Tifton 85 and Alligator weed during the growth period of 60 days. The removal efficiency of total nitrogen (NT) and ammonium (N-NH4+) was considered low, ranging from 8 to 15% and 3 to 13%, respectively. Nitrate (N-NO3-) removal efficiency ranged from 45 to 53%. In all cases, the cultivated CW-SSHF showed higher efficiency for nitrogen removal. The CW-SSHF did not provide conditions which favored the occurrence of nitrification/denitrification. / Os sistemas alagados construídos de escoamento horizontal subsuperficial (SACs-EHSS) são sistemas utilizados no tratamento de águas residuárias. Com a realização deste estudo, objetivou-se avaliar possíveis alterações nas condições hidrodinâmicas, via análise da condutividade hidráulica, e nas formas do nitrogênio em SACs-EHSS. Para possibilitar este estudo, foram instalados seis SACs-EHSS, nas dimensões de 0,6 m x 0,5 m x 2,0 m de altura, largura e comprimento, respectivamente, sem declividade de fundo, preenchidos com brita zero e mantidos em casa de vegetação, para se efetuar o tratamento de água residuária de suinocultura (ARS). Os SAC-EHSS1 e SAC-EHSS4 não foram cultivados com qualquer espécie vegetal (controle), os SAC-EHSS2 e SAC-EHSS5 foram cultivados com capim tifton 85 (Cynodon spp.) e os SAC-EHSS-EHSS3 e SAC-EHSS6 cultivados com alternanthera (Alternanthera philoxeroides). Durante o período experimental foram coletadas seis amostras do afluente (ARSA) e do efluente (ARSE) de cada SAC-EHSS. Realizaram-se, também, cinco testes de condutividade hidráulica, ao longo do sistema e ao longo do tempo, a fim de se avaliar os efeitos da vegetação, posição e tempo sobre esta variável. A título de comparação, determinou-se a condutividade hidráulica em um SACs-EHSS preenchido com brita e submetido a escoamento de água limpa. Em todos os SACs-EHSS foi aplicada, em média, uma taxa de carregamento orgânico de 411 kg ha-1 d-1 e vazão média de 0,069 m3 d-1, sendo o tempo de detenção hidráulica igual a 3,6 d. O período de monitoramento foi de 63 dias. Ao final do experimento, foi feito um corte das plantas e determinada a produtividade de matéria seca. A análise de variância dos dados de condutividade hidráulica demonstrou que apenas a interação dos efeitos posição e vegetação foi significativa, em nível de 10 % de probabilidade. Os valores de condutividade hidráulica para os terços variaram de 1.392 m d-1 a 2.834 m d-1, sendo que as diferenças entre os terços dos SACs-EHSS ocorreram, basicamente, entre os vegetados e não vegetados, pelo teste Tukey, em nível de 10% de probabilidade. Todos os SACs-EHSS apresentaram condutividade hidráulica média inferior à obtida na brita limpa, que foi de 2.680 m d-1. A produtividade de matéria seca nos terços do leito variou de 6,0 a 9,8 t ha-1, nos SACs-EHSS cultivados com tifton 85 e alternanthera, em um período de 60 dias de cultivo. A eficiência na remoção de nitrogênio total (NT) e amônio (N-NH4+) foram consideradas baixas, variando de 8 a 15% e 3 a 13%, respectivamente. A eficiência de remoção de nitrato (N-NO3-) variou de 45 a 53%. Em todos os casos, os SACs-EHSS cultivados apresentaram maior eficiência na remoção de nitrogênio. Os SACs-EHSS não proporcionaram condições que favorecessem a ocorrência de nitrificação/desnitrificação.

Não são raros os casos onde os locais escolhidos para a implantação de determinadas obras não apresentam condições adequadas ou desejadas do ponto de vista geotécnico. Diversas metodologias foram criadas para enfrentar tal problema, seja por substituição de material, realocação da obra, uso de soluções estruturais, melhoria do material, etc. A melhoria de solos utilizando repetições de queda livre de um peso a determinada altura com o intuito de compactar o solo é uma das técnicas mais básicas e antigas que se tem relato. Esse procedimento, quando utilizadas grandes massas e alturas, é conhecido como Compactação Dinâmica. O estudo dessa prática no Brasil é extremamente raro, visto que não é atualmente praticada, apesar da sua ampla utilização mundial. A fim de se conhecer e estudar o comportamento, em termos de resistência e condutividade hidráulica, de solo residual do Estado do Rio Grande do Sul (RS) quando utilizada a Compactação Dinâmica, foi proposto um estudo, em escala real, com o objetivo de avaliar as possíveis melhorias no campo experimental da Universidade de Passo Fundo, na cidade de Passo Fundo – RS. O solo encontrado na região de Passo Fundo possui características interessantes para o estudo da compactação dinâmica, como alto teor de argila, altos índices de vazios e leve cimentação natural. No presente trabalho, foi realizada a compactação dinâmica de campo com massas de 5,5 t e 10,0 t, com alturas de queda de 1,5 a 3,0 m. Nos cinco ensaios realizados, foram feitas medidas do afundamento após cada golpe, bem como coletadas amostras do fundo das crateras. A profundidade estimada de melhoria abaixo do fundo da cratera, de acordo com o modelo de densificação indicado, é de cerca de 3,30 m. Nos ensaios de laboratório realizados nas amostras indeformadas coletadas (natural e pós-compactação), percebeu-se uma redução de duas ordens de grandeza na condutividade hidráulica, passando de 10-5 para 10-7 m/s. Nos ensaios triaxiais, verificou-se aumento da resistência, com ângulo de atrito passando de 26,6o para 35,3o, sem alteração do intercepto coesivo (aproximadamente 14 kPa). Por fim, realizados ensaios oedométricos, pode-se notar que a tensão de plastificação aumentou de 70 para 300 kPa, com mudança significativa do comportamento do material. / Are not rare the situations where the site chosen to build structures does not present good geotechnical soil conditions. Many techniques have been created to deal with this issue, replacing the original soil, change the site, using structural solutions, improving the existing soil, etc. Improving the existing soil using a free falling weight dropped at determined height with the objective to densify the soils is one of the oldest and basic techniques known. Such procedure, when using really heavy masses and high dropping elevations is called Dynamic Compaction (also called Heavy Tamping). The study of this technique in Brazil is extremely rare, since it is not used in the current practice, although it has wide use in the world. With the objective of understanding and studying the behavior, in terms of resistance and permeability, of a residual soil of Passo Fundo (RS) when compacted using Dynamic Compaction, a field and laboratory investigation was proposed. An experimental field, located in the city of Passo Fundo (RS) was the site chosen to execute the proposed study. The soil founded there has some interesting characteristics to the dynamic compaction study, such as high content of clay, a high void ratio and a bonded structure. In the present study, the Dynamic Compaction was executed using steel blocks with 5,5 and 10,0 t. The dropping heights used were 1.5 and 3.0 meters. In the 5 points where the technique was tested, measurements of the displacements where made after each drop of the mass. Undisturbed samples were collected in the bottom of the crater after finished the compaction. The depth of the densified soil, below the crater was estimated at about 3,30 m. According to laboratory tests, a strong reduction of the permeability was observed, from 10-5 to 10-7 m/s. In the triaxials test, the soil showed an increase in strength. The friction angle changed from 26.6º to 35.5º, while the cohesion intercept did not change (approximately 14 kPa). According to oedometric tests, the plastification pressure increased from 70 to 300 kPa, with a change in the behavior of the material.

Barreiras impermeáveis são uma necessidade em várias obras de engenharia e, em geral, naquelas destinadas à disposição de resíduos, como os aterros e as lagoas de efluentes. Solos compactados têm sido largamente utilizados para essa finalidade. Nesse sentido, esses solos devem ter características apropriadas, como baixa permeabilidade, as quais devem permanecer frente às solicitações de obra. Este trabalho trata do estudo da potencialidade do uso de solos lateríticos compactados em barreiras impermeáveis para sistemas de contenção de resíduos. Neste estudo avaliaram-se os efeitos da umidade e da energia de compactação em duas propriedades importantes para a finalidade desejada, a permeabilidade e a contração, por meio de corpos de prova de dimensões reduzidas, tal qual utilizado na metodologia MCT. Verificou-se que, em geral, a condutividade hidráulica diminuiu com o aumento da umidade, até a umidade ótima, permanecendo praticamente constante ou diminuindo ligeiramente a partir daí. O aumento da energia de compactação diminuiu as condutividades hidráulicas de forma pronunciada no ramo seco da curva de compactação, mas após a umidade ótima as variações foram pequenas para energias acima de 12 golpes. As mínimas condutividades hidráulicas obtidas foram da ordem de '10 POT.-7' cm/s para vários solos ensaiados. Outro fator que também influenciou na diminuição da condutividade hidráulica dos solos foi o aumento da porcentagem de argila. No que se refere às contrações dos solos, o aumento da umidade acarretou em aumento das contrações axiais, que atingiram valores máximos da ordem de 4%. Os solos mais arenosos apresentaram as menores contrações axiais, não ultrapassando valores da ordem de 1%, enquanto para os solos argilosos as contrações médias foram da ordem de 2%. O aumento da energia de compactação acarretou ligeiro aumento das contrações axiais / Impermeable barriers are a need in several engineering works, specially in waste containment systems and effluents ponds. Compacted soils have been used for that purpose. In that sense, the candidate soils should have appropriate characteristics, such as low permeability, which must remain throughout the design life. This work deals with the potentiality of using lateritic compacted soils in impermeable barriers for waste containment systems. In this study the influence of the water content and the compacting energy on the permeability and on the shrinkage of those soils was studied, through specimens of reduced dimensions, as used in the MCT methodology. It was verified that, in general, the hydraulic conductivity decreased with the increase of the water content, until the optimum water content, staying practically constant since then. The increase of the compacting energy reduced the hydraulic conductivities in the dry side of the compacting curve, but beyond the optimum water content the variations were small for energies larger than 12 blows. The lower hydraulic conductivities obtained were of the order of '10 POT.-7' cm/s for several soils. Hydraulic conductivity was also reduced with the increase of the clay percentage. Regarding soil shrinkage the increase of the water content caused an increase on the axial shrinkage that reached maximum values in the order of 4%. The sandy soils presented the smallest axial shrinkage (lower than 1%), while for the clayey soils the average shrinkage reached about 2%. The increase of the compacting effort caused a little increase of the axial shrinkage

A homogeneidade do solo em sistema de plantio direto, é um assunto questionável, pois alguns autores têm considerado que, com o passar do tempo, há aumento da homogeneidade do solo, outros têm verificado a redução. A hipótese deste trabalho é que em sistema de plantio direto consolidado existe correlação e dependência espacial dos atributos físicos-hídrico do solo e do desenvolvimento vegetativo da soja, sendo a cokrigagem colocalizada interpolador mais representativo destas correlações. O objetivo foi avaliar a variabilidade espacial de atributos físicos do solo e do desenvolvimento vegetativo da soja em sistema de plantio direto, adotado há mais de 19 anos. O trabalho foi desenvolvido na fazenda-escola da Universidade Estadual de Ponta Grossa - Paraná. A área de estudo tem como cultura a soja e está inserida em um relevo cuja declividade máxima, no sentido da pendente, é de aproximadamente 10 %. Nesta área, foram avaliados atributos físicos e hídrico do solo, como: densidade do solo (Ds), granulometria (areia e argila) e condutividade hidráulica saturada (Kfs). Avaliou-se, ainda, atributos de planta: altura da planta, estádio reprodutivo e stand. Para tais avaliações, foi demarcado um grid com espaçamento 10 x 10 metros, onde as avaliações foram realizadas em cada ponto. A análise dos dados foi efetuada por geoestatística, utilizando o pacote de programas GEOSTAT, para todas as variáveis que apresentaram dependência espacial. Foi obtido mapa de krigagem, e para todas as que apresentaram correlação, mapas de cokrigagem e cokrigagem colocalizada. A precisão de tais mapas foi obtida por meio dos menores valores de variância e a raiz quadrada do erro médio (RMSE). Verificou-se existência de dependência espacial na área em estudo, sendo a declividade um dos fatores responsáveis pela variação e o outro fator pode ser atribuído ao manejo uniforme adotado na área. Existiu correlação direta e positiva entre Kfs e areia e negativa com argila. Os atributos que influenciaram positivamente o desenvolvimento da planta foram a Kfs e, negativamente, a densidade do solo (Ds). Quanto aos métodos de estimação, o que obteve o mapa mais representativo da condição real, para a maioria das variáveis estudadas, foi a cokrigagem colocalizada. Apenas para a correlação argila x areia não houve ganho no uso da cokrigagem colocalizada, por isso, a cokrigagem ordinária foi a mais indicada. / The homogeneity of the soil in no-tilled system is being a highly controversial question, as some authors have claimed that there is an increasing in the soil homogeneity over time, while others have proven it to be reduced. The hypothesis is that in established no-tillage system is no correlation and spatial dependence of the physical-hydric soil properties and soybean vegetative development, cokriging-located interpolator being most representative of these correlations The objective was to evaluate the spatial variability of the soil physical attributes and soybean vegetative growth along 19-years of no-tillage system. The study was carried out at the farm-school from the Universidade Estadual de Ponta Grossa - Paraná. The area was cultivated with soybean in a topossequence with a maximum slope of10 %. In this area, were evaluated physical and hydrical soil properties, e.g. soil bulk density (Ds), soil texture (sand and clay) and saturated hydraulic conductivity (Kfs). It was also evaluated plant characteristics such as plant height, reproductive stage and standFor these assessments, it was delimited a 10 x 10 meters grid, where the assessments were carried out in each point. The data analysis was performed using a specific geostatistic software GEOSTAT, for all spatial-dependent variables. A kriging map was obtained from the results, and for all those correlated variables cokriging maps and cokriging-located have been also performed. The maps accuracy were achieved from the smallest values of variance and square root of the mean error (RMSE). The results indicated the existence of spatial dependence in the study area with the slope and soil management the mainly dependent factors, wherein in the latter the spatial variability is disregarded. Kfs was direct and positively correlated with sand, and a negatively with clay. The soil attribute that influenced positively the plant development was Kfs, whilst the bulk density (Ds) influenced negatively. With regard to the estimative methods, cokriging-located produced the most accurate and representative map of the real conditions for most of the variables. The low correlation between sandy and clay fractions makes the ordinary cokriging is being more appropiate than the cokriging-located.

Este estudo tem como objetivo analisar os comportamentos hidráulico, mecânico e microestrutural de misturas compostas, por solo residual arenito Botucatu e bentonita sódica, com e sem adição de cimento, quando permeadas por água (H2O), soda cáustica (NaOH), na concentração de 5% e ácido sulfúrico (H2SO4) na mesma concentração para sua possível utilização em barreiras de contenção de contaminantes do tipo slurry wall. O arenito, solo areno-siltoso característico da região de São Leopoldo/ RS, compõe a matriz das misturas, sendo que a bentonita sódica confere a estas características impermeabilizantes, imprescindíveis às barreiras hidráulicas de contenção. O cimento, além de fazer com que a mistura adquira resistência, interfere na reatividade da barreira, mediante os contaminantes utilizados. A estimativa da eficiência destas misturas baseou-se na comparação entre os valores do coeficiente de condutividade hidráulica, resistência à compressão simples e parâmetros de compressibilidade determinados através dos ensaios de compressão confinada, apresentados nos ensaios com e sem contaminação, conjuntamente com a análise microestrutural das misturas nas mesmas situações. Foram feitas análises químicas por Difração de Raios-x, Microscopia Eletrônica de Varredura (SEM) e Análise Química Elementar (EDS) visando à explicação ordinária das causas microestruturais que levam as misturas a determinado comportamento sob percolação de contaminantes. Na busca do efeito de cada componente sobre o comportamento final de determinada mistura, houve a necessidade de realizar análises químicas e microscópicas individuais, também sob interferência ou não de substâncias agressivas. A partir deste estudo foi possível inferir que a mistura solo-cimentobentonita, é adequada à utilização como barreira vertical quando o contaminante for ácido sulfúrico, por no mínimo 20 semanas, já que a eficiência da mesma foi comprovada pela realização de ensaios no permeâmetro de parede rígida, considerado adequado para este tipo. O uso da mistura solo bentonita para barreiras verticais pode ser emergencial visto que quando o contaminante for soda cáustica a mistura resiste por 4 dias. / The objective of this study is to analyze the hydraulic, mechanical and micro-structural conduct of composite mixtures of Botucatu residual soil and sodic bentonite, with and without cement addition, when permeated by water (H2O), caustic soda (NaOH) in a concentration of 5% and sulfuric acid in the same concentration to their possible utilization in contention of contaminant barriers of the slurry walls type. The sandy soil constitutes part of the matrix of the mixtures. The sodic bentonite confers to these mixture essential waterproof characteristics of hydraulic barriers of containment. The cement interferes on the barrier reactivity moreover add resistance to the mixture by the contaminants that were utilized. The efficiency estimation of these mixtures was established by comparison between hydraulic conductive coefficient, unconfined compression strength and one dimensional compressibility presented on the tests with or without contamination, with the mixture micro-structural and chemical analysis on the same situations: X-ray diffraction, scanning electronic microscopy, Elemental Chemical Analysis (EDS), they want to explain the micro-structural causes that make the mixtures to determinate behavior by percolating of contaminants. Searching the effect of all components about the final behavior of determined mixture there was the necessity to carry out chemical and microscopically individual analysis also by aggressive or non-aggressive substances interference. After completed the study, it is possible to affirm that the soil-cement-bentonite mixture, is good for using as a vertical barrier when the contaminant is sulfuric acid, based on the results of rigid wall permeameter, adequate for this kind of mixture. The use of soilbentonite mixture as vertical barrier for caustic soda could be done just in emergency cases and for a short period of time, once that after some time the barrier reduces drastically its efficiency.

A presente dissertação apresenta um estudo experimental e de simulação de fluxo de água investigando os efeitos de chuvas torrenciais sobre o solo existente em um talude da região de São Vendelino. Para este estudo foi selecionada uma encosta na qual houve duas ocorrências de rupturas rasas que deram origem a corridas de detritos num evento importante que ocorreu no local em dezembro de 2000. Ao longo da cicatriz deixada por uma delas, foram realizados ensaios de caracterização e determinadas as propriedades hidráulicas do solo a partir de ensaios de campo e de laboratório. Os ensaios de campo compreenderam ensaios com o permeâmetro de Guelph, ensaios com piezômetros de tubo aberto e infiltrômetro de anel duplo. Em laboratório foram realizados ensaios utilizando dois diferentes permeâmetros de parede flexível. Foi feita também a determinação da curva característica do solo através do método do papel-filtro. A partir das propriedades hidráulicas do solo, da geometria do talude e espessura dos materiais, obtidas a partir de topografia, foram realizadas análises de fluxo utilizando o programa Seep/W simulando a precipitação medida de 148 mm/2 h que deflagrou as corridas de detritos de dezembro de 2000. As análises mostraram que, como o solo coluvionar tem uma condutividade hidráulica bastante elevada, ocorre a infiltração de toda a chuva ocorrida. As análises de fluxo mostraram uma elevação progressiva do nível freático com o tempo, o qual atinge a superfície do terreno no trecho crítico do talude (trecho de maior inclinação) após cerca de 95 minutos de precipitação. Análises de estabilidade simplificadas (talude infinito) mostram fatores de segurança próximos da unidade com o nível freático em 80% da camada de solo coluvionar, considerando o trecho mais íngreme do talude. Embora com algumas simplificações de análise, estes resultados mostram que as análises de fluxo e de ruptura, utilizando dados reais medidos em campo, são muito promissores pois conseguem modelar de forma adequada a ruptura ocorrida (FS=1,0). / This dissertation presents an experimental study and a simulation of hydraulic flow in a slope at São Vendelino region, to investigate the effects of torrential rains on the existing soil. A natural slope was selected in which two shallow slope failures had occurred in December 2000 during a serious debris flow event. Soil characterization tests and hydraulic properties have been determined in the laboratory on soil samples taken close to one of the scars left by the failures. The field tests involved Guelph permeameter, stand pipe piezometers and doublering infiltrometer tests. Tests on two different flexible wall permeameter tests and the determination of the moisture-suction characteristic curve have also been carried out in the laboratory. Using the measured soil hydraulic properties, the slope geometry and soil covering depths obtained through topography, some hydraulic flow analyses have been carried out. The SEEP/W software was used and the measured precipitation of 148mm/ 2h, which caused the debris flow event of December 2000, was simulated. The analyses have shown that all the precipitation can infiltrate, as the soil has a large hydraulic conductivity, and there is a progressive rising of the phreatic line with time. This level of water reaches the soil surface in the critical length of the slope (the length with the larger inclination) after 95 min of rain. Simplified slope stability analysis (infinite slopes) had shown values of safety factors close to one in the critical length of the slope when the phreatic line is at 80% depth of the colluvium soil. Although there are some simplifications in the analysis, these results show that the flow and the stability analyses using the real data collected from field tests modeled in an appropriate way the real failure (FS~1,0).