Esta pesquisa integrou estudos geológicos, hidrogeológicos, geoquímicos e de isótopos estáveis no município de Sete Lagoas (MG), Brasil, com o objetivo de entender a circulação da água em terreno cárstico e propor alternativas para o seu melhor uso, a fim de se evitar problemas geotécnicos. A área é constituída por calcários neoproterozoicos da Formação Sete Lagoas, onde se desenvolveram condutos cársticos, dando origem ao aquífero homônimo, o qual está coberto por sedimentos cenozoicos inconsolidados e, ocasionalmente, por rochas metasedimentares neoproterozoicas da Formação Serra de Santa Helena. Foi observado que neste aquífero a porosidade primária é muito baixa e a secundária (micro-fraturas) é igualmente reduzida, devido ao preenchimento por calcita. O grande volume de água subterrânea migra através da porosidade terciária caracterizada dominantemente por dois planos de acamamentos carstificados e, em menor grau, por fraturas sub-verticais carstificadas. A recarga, relacionada às chuvas que ocorrem no período de outubro a dezembro, se dá através de sumidouros, entradas de cavernas e onde o calcário está sob os sedimentos cenozoicos. Um detalhado estudo avaliando os efeitos de escala permitiu também o estabelecimento da distribuição das permeabilidades do Aquífero Sete Lagoas. Outros resultados obtidos também estabeleceram que as extrações de águas subterrâneas estão associadas aos eventos geotécnicos cársticos localizados na área urbana do município. A elevada extração das águas subterrâneas faz com que o plano de acamamento carstificado mais raso, em algumas áreas, esteja inteiramente na zona não saturada, provocando os eventos geotécnicos. Um mapa de risco geotécnico identifica, a partir da litologia e do nível de água subterrânea, cinco níveis. Este tipo de mapeamento deveria orientar as extrações e os cuidados na ocupação do terreno urbano em Sete Lagoas, prevenindo ou retardando a ocorrência de novas subsidências ou colapsos. / This research integrated geological, hydrogeological, geochemical, and stable isotope studies conducted in the municipality of Sete Lagoas (MG), Brazil, in order to understand the water circulation in a karst terrain and to propose alternatives for a better water use, aiming to avoid geotechnical problems. The area is constituted by Neoproterozoic limestones from the Sete Lagoas Formation, where karst conduits were developed, giving origin to the homonymous aquifer, which is covered by Cenozoic unconsolidated sediments and, occasionally, by Neoproterozoic metasedimentary rocks from the Serra de Santa Helena Formation. It was observed that in this aquifer the primary porosity is very low and the secondary porosity (micro -fractures) is also reduced, due to the filling by calcite. The great volume of groundwater migrates through the tertiary porosity characterized by two dominant solutionally enlarged bedding planes and, to a lesser extent, by sub-vertical enlarged fractures. The recharge, related to rainfall occurring from October to December, takes place through sinkholes, caves entrances, and where the limestones are under the Cenozoic sediments. A detailed study evaluating the scale effects also allowed the establishment of permeability distributions of the Sete Lagoas Aquifer. Other results obtained also established that the groundwater extractions are associated to karst geotechnical events located in the urbanized area of the municipality. The high groundwater extractions make the shallowest solutionally enlarged bedding plane, in some points, entirely in the unsaturated zone, causing geotechnical events. A geotechnical map identifies five levels of risk, based on the lithology and the groundwater level interaction. This type of mapping should guide the groundwater extractions and caring the urban land occupation in Sete Lagoas, preventing or delaying the occurrence of new subsidences or collapses.

Esta pesquisa integrou estudos geológicos, hidrogeológicos, geoquímicos e de isótopos estáveis no município de Sete Lagoas (MG), Brasil, com o objetivo de entender a circulação da água em terreno cárstico e propor alternativas para o seu melhor uso, a fim de se evitar problemas geotécnicos. A área é constituída por calcários neoproterozoicos da Formação Sete Lagoas, onde se desenvolveram condutos cársticos, dando origem ao aquífero homônimo, o qual está coberto por sedimentos cenozoicos inconsolidados e, ocasionalmente, por rochas metasedimentares neoproterozoicas da Formação Serra de Santa Helena. Foi observado que neste aquífero a porosidade primária é muito baixa e a secundária (micro-fraturas) é igualmente reduzida, devido ao preenchimento por calcita. O grande volume de água subterrânea migra através da porosidade terciária caracterizada dominantemente por dois planos de acamamentos carstificados e, em menor grau, por fraturas sub-verticais carstificadas. A recarga, relacionada às chuvas que ocorrem no período de outubro a dezembro, se dá através de sumidouros, entradas de cavernas e onde o calcário está sob os sedimentos cenozoicos. Um detalhado estudo avaliando os efeitos de escala permitiu também o estabelecimento da distribuição das permeabilidades do Aquífero Sete Lagoas. Outros resultados obtidos também estabeleceram que as extrações de águas subterrâneas estão associadas aos eventos geotécnicos cársticos localizados na área urbana do município. A elevada extração das águas subterrâneas faz com que o plano de acamamento carstificado mais raso, em algumas áreas, esteja inteiramente na zona não saturada, provocando os eventos geotécnicos. Um mapa de risco geotécnico identifica, a partir da litologia e do nível de água subterrânea, cinco níveis. Este tipo de mapeamento deveria orientar as extrações e os cuidados na ocupação do terreno urbano em Sete Lagoas, prevenindo ou retardando a ocorrência de novas subsidências ou colapsos. / This research integrated geological, hydrogeological, geochemical, and stable isotope studies conducted in the municipality of Sete Lagoas (MG), Brazil, in order to understand the water circulation in a karst terrain and to propose alternatives for a better water use, aiming to avoid geotechnical problems. The area is constituted by Neoproterozoic limestones from the Sete Lagoas Formation, where karst conduits were developed, giving origin to the homonymous aquifer, which is covered by Cenozoic unconsolidated sediments and, occasionally, by Neoproterozoic metasedimentary rocks from the Serra de Santa Helena Formation. It was observed that in this aquifer the primary porosity is very low and the secondary porosity (micro -fractures) is also reduced, due to the filling by calcite. The great volume of groundwater migrates through the tertiary porosity characterized by two dominant solutionally enlarged bedding planes and, to a lesser extent, by sub-vertical enlarged fractures. The recharge, related to rainfall occurring from October to December, takes place through sinkholes, caves entrances, and where the limestones are under the Cenozoic sediments. A detailed study evaluating the scale effects also allowed the establishment of permeability distributions of the Sete Lagoas Aquifer. Other results obtained also established that the groundwater extractions are associated to karst geotechnical events located in the urbanized area of the municipality. The high groundwater extractions make the shallowest solutionally enlarged bedding plane, in some points, entirely in the unsaturated zone, causing geotechnical events. A geotechnical map identifies five levels of risk, based on the lithology and the groundwater level interaction. This type of mapping should guide the groundwater extractions and caring the urban land occupation in Sete Lagoas, preventing or delaying the occurrence of new subsidences or collapses.

La presente investigación tuvo como objetivo principal, determinar el riesgo geotécnico de excavaciones profundas utilizando anclajes post-tensados en edificaciones de Lima Metropolitana, aplicando métodos probabilísticos a partir de un abordaje estadístico simple, basado en la hipótesis fundamental de la distribución normal gaussiana de las variables envueltas.En primer lugar, se utilizó el parámetro fundamental de los anclajes post-tensados, la capacidad última de adherencia en la interacción suelo-lechada de cemento τult, (resistencia en la ruptura). Este parámetro se obtuvo de dieciséis (16) ensayos de arrancamiento a escala natural de anclajes post-tensados cimentados en el conglomerado de Lima Metropolitana, obtenidos de la tesis de maestría de Puelles (2011). En segundo lugar, se realizó un diseño de anclajes post-tensados de edificaciones en Lima Metropolitana de 3, 4 y 5 anillos de 10.50, 13.50 y 16.50 m de profundidad respectivamente. Para ello, se utilizó la metodología FHWA con el objetivo de obtener la capacidad de carga de diseño (TD) de anclajes post-tensados. Además, se ejecutó modelos y modelamientos en el software Slide v6.0 (método equilibrio límite), para realizar el análisis de estabilidad de los mismos. Para ello, se tuvo en cuenta las siguientes variables: los parámetros geotécnicos representativos de Lima Metropolitana, la profundidad de estudio (10.50 a 16.50 m.) y la sobrecarga de edificaciones colindantes. Por último, con los parámetros obtenidos (τult y TD) se definió las curvas estadísticas de distribución de solicitación y resistencia. Luego, se aplicó los métodos probabilísticos e interpretación respectiva, determinado así el riesgo geotécnico para cada caso de estudio. / The main objective of this research was to determine the geotechnical risk of deep excavations using post-tensioned anchors in buildings in Metropolitan Lima, applying probabilistic methods based on a simple statistical approach, based on the fundamental hypothesis of the Gaussian normal distribution of the variables wrapped. Firstly, the fundamental parameter of the post-tensioned anchors was used, the ultimate capacity of adhesion in the soil-cement grout interaction τult, (resistance to rupture). This parameter was obtained from sixteen (16) natural scale pull-out tests of post-tensioned anchorages cemented in the conglomerate of Metropolitan Lima, obtained from the master's thesis of Puelles (2011). Secondly, a design of post-tensioned anchorages of buildings in Metropolitan Lima of 3, 4 and 5 rings of 10.50, 13.50 and 16.50 m depth, respectively, was carried out. For this, the FHWA methodology was used with the objective of obtaining the design load capacity (TD) of post-tensioned anchors. In addition, models and modeling were executed in the Slide v6.0 software (limit equilibrium method), to perform their stability analysis. For this, the following variables were taken into account: the representative geotechnical parameters of Metropolitan Lima, the study depth (10.50 to 16.50 m.) And the overload of neighboring buildings. Finally, with the obtained parameters (τult and TD) the statistical curves of the distribution of stress and resistance were defined. Then, the probabilistic methods and respective interpretation were applied, thus determining the geotechnical risk for each case study. / Tesis

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 8940462 bytes, checksum: bb57b1d34a1eb4c30a66bfac57f3d6fd (MD5) Previous issue date: 2013-11-06 / In recent decades the city of Viçosa (MG) has been undergoing a rapid and uncontrolled urban growth in the settlement process is done without any planning, disregarding laws and regulations of land use. As a result of this process is the development of geological-geotechnical risk areas, in which the occurrence of mass movements becomes something common during the rainy season, resulting in economic losses and, in most severe cases, loss of lives. In order to assess the real situation of risk areas of the city, this work presents the results of geological and geotechnical mapping of risk areas associated with mass movements in urban areas of Viçosa city, throughout the registration of points and areas of different risk degrees in accordance with the criteria defined by the Brazilian Ministry of Cities. The study area covers 51 districts of the municipality, of which 32 have presented risk areas and where 101 points and 45 risk areas were mapped and inserted in a georrefered data bank. In a second phase of the present research an analysis was done taking into account the use and occupation of urban soil, the slope of the urban area and federal and municipal urban legislation, in order to correlate land use and occupation of the city with both Federal Law No. 6.766/79 and Municipal Law No. 1.469/01, which regulates the maximum natural slope allowed for occupation of urban areas. As a result, 36 neighborhoods have occupied areas in discordance with those laws, where the natural land slope is greater than the maximum allowed, and totaling approximately 1,674 dwellings. Both methodologies can allow the municipal government to find solutions, interventions, monitoring and prevention of risk areas and better management and planning of urban growth of the city. / Nas últimas décadas a cidade de Viçosa (MG) vem passando por um acelerado e desordenado ritmo de crescimento urbano, em que o processo de ocupação é feito sem planejamento, desrespeitando leis e normas de ocupação do solo. O resultado deste processo é o surgimento de áreas de risco, em que a ocorrência de movimentos de massa passa a ser algo frequente nos períodos chuvosos, acarretando em perdas econômicas e, nos casos mais graves, perdas humanas no município. Visando a necessidade de avaliar a real situação das áreas de risco do município, este trabalho teve como objetivo realizar o mapeamento das áreas de risco geológico-geotécnicos associadas a movimentos de massas na área urbana de Viçosa-MG, através do cadastro de pontos e áreas de diferentes graus de risco geológico-geotécnico, de acordo com os critérios definidos pelo Ministério das Cidades. A área em estudo abrange 51 bairros do município, dos quais 32 apresentaram pontos ou áreas de risco. No total, foram mapeados 101 pontos e delimitadas 45 áreas de risco, que foram cadastradas em um banco de dados devidamente georreferenciado em ambiente SIG. Em uma segunda fase do trabalho foi feita uma análise levando em consideração o uso e ocupação do solo urbano, a declividade da área urbana e a legislação urbanística, com objetivo de correlacionar o uso e ocupação no município com as disposições da Lei Federal n° 6.766/79 e da Lei Municipal n° 1.469/01, que dispõem e regulamentam sobre a declividade máxima do terreno para o parcelamento de solo urbano. Constatou-se que em Viçosa 36 bairros apresentam áreas em que a ocupação descumpre a legislação, nas quais a declividade do terreno é superior à máxima permitida, totalizando aproximadamente 1.674 moradias em situação irregular. Ambas as metodologias permitem ao poder público municipal a busca de soluções, intervenções, monitoramento e prevenção de áreas de risco e uma melhor gestão e planejamento do crescimento urbano do município.

Preloading without a surcharge is a common method for ground improvement. Thereare however uncertainties related to the number of site investigations and the partialfactor method has been identified as a problem. This thesis proposes a probabilisticdesign approach, using a Monte Carlo simulation to calculate the failure probabilityin the serviceability limit state for preloading without a surcharge. The methodwas applied to a case where the possibility of using preloading without a surchargewas determined. A parameter influence and sensitivity analysis were performed todetermine what parameters were most important for the calculation. Problems withthe generation of random samples for the parameters; preconsolidation pressure andlimit pressure were identified, and four different methods of generating the randomsamples were tested, and discussed.The failure probability was calculated as a function of preloading time which wasused to determine what preloading time is needed to fall below the acceptable failureprobability of 5%. The required preloading time was found to be 580 days. Themost important parameters were found to be preconsolidation pressure, the modulusM0 and the coefficient of vertical consolidation.The proposed method is working and has several advantages, among them are theability to calculate the failure probability and the compatibility with the observationalmethod. The model uncertainty has been discussed, and a general commentis that with more research can the model uncertainty be decreased. Only 1D consolidationis considered in the method, this simplification is very practical as 2D and3D effects often can be neglected.

Vid geotekniska arbeten är osäkerheter oundvikliga, men i stället för att hantera dessa som okända parametrar kan geotekniker med hjälp av bayesiansk statistik hantera geotekniska osäkerheter som slumpmässiga variabler med en sannolikhetsfördelning. I detta arbete har den bayesianska metoden utökad multivariabelanalys (EMA) tillämpats för bedömning av odränerad skjuvhållfasthet (𝑐u) i leror längs med Göta älv. Analysen har genomförts för områdena Smådala och Sörängen lokaliserade i lilla Edet längs med Göta älv, med mätdata från fem geotekniska mätmetoder i fält- och laboratorium: CPT-sondering (CPT), CRS-försök (CRS), direkta skjuvförsök (DSS), vingförsök (Vb) och fallkonförsök (Kon). Beräkningarna har genomförts i två steg: först har den totala osäkerheten för skattningen av 𝑐u bestämts separat för varje metod med hjälp av varianskoefficienten (𝐶𝑂𝑉tot) och sedan har samtliga 𝐶𝑂𝑉tot viktats med en EMA för en uppdaterad, mer tillförlitlig, total osäkerhet (𝐶𝑂𝑉tot,viktad). Resultaten visar 𝐶𝑂𝑉tot,viktat ≈ 2– 3,5 % för Smådala och 𝐶𝑂𝑉tot,viktat ≈ 1– 2 % för Sörängen. Slutsatsen är att bayesiansk statistik kan bidra till att kvantifiera geotekniska osäkerheter och därmed öka förståelsen dessa. Dock har osäkerheter vid bedömningen av vissa parametrar i 𝐶𝑂𝑉tot uppmärksammats, vilket kan innebära att osäkerheten från modellfelet (𝜗) kan öka osäkerheten vid skattningen av 𝑐u. Därför rekommenderas att storleken på 𝜗 vid bedömning av 𝐶𝑂𝑉tot bör undersökas och adderas till modellen för att möjliggöra användning av EMA i praktiken. / Uncertainties are inevitable in geotechnical investigations. However, instead of viewing these uncertainties as unknown parameters they could be managed with Bayesian statistics where the uncertainties are viewed as random variables with a statistical distribution. In this master thesis, the Bayesian method extended multivariate analysis (EMA) has been used for evaluation of the undrained shear strength (𝑐u) in clay along the Göta älv river. The analysis has been applied for the areas Smådala and Sörängen in the region Lilla Edet along the river, and with data from five geotechnical investigations methods from field- and laboratory testing: cone penetration test (CPT), constant rate of strain test (CRS), direct simple shear test (DSS), vane shear test (Vb) and fall cone test (Kon). The calculations were performed in two steps: first the calculation of the total uncertainty from the estimation of 𝑐u for each investigation method with the coefficient of variation (𝐶𝑂𝑉tot) and secondly the weighting of all the different 𝐶𝑂𝑉tot with an EMA to achieve an updated estimation of the uncertainties (𝐶𝑂𝑉tot,viktad). The results show that 𝐶𝑂𝑉tot,viktat ≈ 2– 3,5 % in Smådala and 𝐶𝑂𝑉tot,viktat ≈ 1– 2 % in Sörängen. The conclusion is that the usage of Bayesian statistics could increase the understanding of geotechnical uncertainties as well as give tools to quantify them. Although, there were uncertainties with the estimation of some parameters within 𝐶𝑂𝑉tot and thus the uncertainty from the so-called model error (𝜗) could increase the uncertainty in the estimation of 𝑐u. Therefore, it is suggested that the magnitude of 𝜗 when estimating 𝐶𝑂𝑉tot should be investigated and added to the model to enable the usage of EMA in practice.