Para representar o comportamento de compressão dos resíduos sólidos urbanos (RSU), têm-se utilizado teorias da mecânica dos solos (adensamento de argilas, estado crítico ou solo reforçado com fibras) ou modelos que representam a biodegradação dos materiais orgânicos, assim como ajustes empíricos de dados de monitoramento de campo a funções matemáticas. Algumas tentativas vêm sendo realizadas para descrever todos os diversos mecanismos de compressão a que estão submetidos os maciços sanitários. Esta pesquisa investiga a capacidade de dois modelos viscoelásticos para prever o comportamento de RSU submetidos a carregamento vertical constante sem deformação lateral. O primeiro é o modelo tridimensional de Kelvin-Voigt, que foi aplicado para compressão confinada, e o segundo baseia-se na junção em série de dois corpos de Kelvin-Voigt. Os parâmetros elásticos do primeiro modelo são: módulo de cisalhamento G , módulo de elasticidade E, módulo volumétrico k e coeficiente de Poisson v, os quais podem ser expressos pelo módulo edométrico M; o parâmetro viscoso foi denominado H3. No segundo modelo, há dois parâmetros elásticos, M1 e M2, e dois parâmetros viscosos, H4 e H5. Utilizaram-se dados da literatura de ensaios de campo (sobrecarga por aterro de solo compactado e ensaio de placa) e laboratório (ensaio de adensamento edométrico), para estimar os parâmetros e avaliar a capacidade dos modelos de prever a evolução dos recalques de RSU em compressão confinada. O primeiro modelo viscoelástico não conseguiu representar adequadamente os ensaios de laboratório, enquanto o segundo modelo proporcionou boa aderência das curvas teóricas aos dados experimentais, tanto de campo como de laboratório, com coeficientes de determinação r² maiores ou iguais a 0,87. Os valores dos parâmetros elásticos M do primeiro modelo e M1 M2 foram estimados entre 0,80 e 6,65 MPa. Os parâmetros viscosos H3 do primeiro modelo e H4 e H5 do segundo modelo apresentaram variação de ordens de grandeza. Esta grande variação pode ser devida à diferente composição dos resíduos, como também de poder ter ocorrido uma contribuição significativa da biodegradação no ensaio de campo de maior duração (600 dias), incorporando a perda de massa sólida ao parâmetro viscoso. Os valores de H3, H4 e H5 nos ensaios de laboratório foram estimados na ordem de 10-¹ a 106 kPa.dia, sendo o parâmetro H4 de 2,5 a 142 vezes o valor de H5. A estimativa dos parâmetros viscosos deve ser melhorada pela aplicação do segundo modelo viscoelástico a mais ensaios, procurando correlacionar as faixas de valores a características do material, como a composição e a idade dos RSU. / Compression of municipal solid waste (MSW) has been represented by theories of soil mechanics (consolidation of clays, critical state or soil reinforcement with fibers), by models based on the degradation of organic matter, and by empirical fittings of field monitoring data to mathematical functions. Some attempts have been made to describe all compression mechanisms to which MSW masses are subjected. This research investigates the efficiency of two viscoelastic models to predict MSW compression under a constant vertical load without lateral deformation. The first is the three-dimensional Kelvin-Voigt model, which was simplified to confined compression, and the second results from linking in series two Kelvin-Voigt bodies. The elastic parameters of the first model are: the shear modulus G, modulus of elasticity E, volumetric modulus k and Poisson\'s ratio v, which can be expressed by the edometric modulus M; the viscous parameter was named H3. The second model has two elastic parameters, M1 and M2, and two viscous parameters, H4 and H5. Data from field and laboratory tests were used to estimate parameters and to evaluate the efficiency of the two models in predicting the evolution of MSW settlements in confined compression. The first viscoelastic model could not adequately represent the laboratory tests, while the second model provided good adhesion of the theoretical curves to field and laboratory data, with determination coefficients r² equal or higher than 0.87. The values of the elastic parameters M of the first model and M1 and M2 of the second model were estimated between 0.80 and 6.65 MPa. Viscous parameters H3 of the first model and H4 and H5 of the second model varied in a large range of values. This variation may be due to the different composition of the waste, but also a significant contribution of biodegradation in the longer field trial (600 days) may have occurred, incorporating loss of solid matter to the viscous parameter. The values of H3 , H4 and H5 in laboratory tests were estimated in the order of 10-1 to 106 kPa.dia, with H4 parameter 2.5 to 142 times higher than H5. The evaluation of the viscous parameters could be improved by the application of the second viscoelastic model to a greater number of tests in order to correlate ranges of values to MSW composition and age.

O avanço da tecnologia da informação e da aplicação de computadores na indústria de mineração permitiu a automatização de várias atividades da cadeia de valor mineral (CVM). As atividades da cadeia de valor mineral podem ser divididas em atividades de suporte e em atividades primárias. Os sistemas ERP (Enterprise and Resource Planning) têm fornecido por muitos anos a plataforma para a integração eficiente das atividades de suporte da mineração. No entanto, apesar dos avanços obtidos com a aplicação dos computadores em nichos técnicos específicos, não se conseguiu até o presente momento, integrar efetivamente as atividades primárias da cadeia de valor mineral. As principais razões para isto, são tanto as incertezas existentes no processo produtivo, que diferentemente de outros setores industriais são intrínsecas ao negócio da mineração, quanto as dificuldades para se medir e gerenciar convenientemente os indicadores chave de desempenho (KPIs-Key Performance Indicators), relevantes à cadeia de valor mineral. A medição e controle dos KPIs é fundamental para a quantificação dos eventuais benefícios da aplicação de tecnologia e do potencial de retorno do investimento em recursos humanos e financeiros, necessários à integração das atividades primárias da cadeia de valor mineral. Esta tese não se propõe a integrar a cadeia de valor mineral, mas a demonstrar como a integração da atividade geotécnica da CVM gera benefícios tangíveis, que permitem antever os benefícios de sua completa integração e assim a tese avança a um ponto do controle geotécnico que é o monitoramento da estabilidade de taludes em minas em operação, para demonstrar que a aplicação de metodologias de monitoramento e controle adequadas, impactam positivamente nos KPIs e consequentemente nas atividades da cadeia de valor mineral, relacionadas a eles. O objetivo desta tese é também o de comprovar a importância do monitoramento eficaz dos KPIs para a integração das atividades geotécnicas da cadeia de valor mineral exemplificando seu impacto na eficiência, qualidade e economicidade dos processos envolvidos e assim, comprovar a eficaz possibilidade de integração destas atividades da cadeia de valor mineral e a possibilidade de extrapolação da integração para o restante da mesma. Neste sentido o trabalho desenvolve-se primeiramente no intuito de determinar os principais KPIs controlados em algumas das mais importantes empresas de mineração brasileiras. Pela correta identificação das métricas e do contexto gerencial em que estes estão inseridos é possível demonstrar a importância e o impacto de seu mapeamento e medição para a gestão efetiva do negócio da mineração. Uma nova tecnologia de monitoramento de taludes que faz uso de equipamentos de radar imageadores é apresentada e explicada, assim como vários exemplos de sua utilização ao redor do mundo são descritos, ressaltando-se os resultados obtidos e sua influência na medição e gerenciamento dos KPIs envolvidos. Finalmente, uma nova metodologia escalonada e com pontos de decisão é proposta para a integração da cadeia de valor mineral e aplicada a dois projetos desenvolvidos pelo autor, que são apresentados e discutidos para demonstrar e comprovar os benefícios econômicos advindos de sua aplicação. Para esses projetos, o autor planejou e executou a coleta de dados, procedeu a suas análises, avaliou seus impactos econômicos e comprovou a relevância do estudo realizado. / The advance of information technology and computer application to the mining industry has allowed the automation of several activities of the mineral value chain (MVC). The activities of the mineral value chain can be divided in support and primarily activities. ERP (Enterprise and Resource Planning) systems have provided, for many years, the platform for the efficient integration of the support activities in mining. Despite all the advance gathered with the application of computers to specific technical niches, the effective integration of the primarily activities of the mineral value chain has not been obtained to date. The main reasons for this fact are the uncertainties existent in the production process that differently from other industrial sectors, are intrinsic to the mining business, as well as the difficulties to measure and manage the key performance indicators (KPIs) that are relevant to the mineral value chain. The measurement and control of KPIs is fundamental for quantifying the eventual benefits of the application of technology and the potential for the return of the investments in human and financial resources, needed to integrate the primarily activities of the mineral value chain. This thesis is not aimed at integrating the mineral value chain, but to demonstrate how the integration of the geotechnical activity of the MVC generates tangible benefits that allow foreseeing the benefits of its complete integration, so this thesis reaches a point of the geotechnical control that is the slope stability monitoring of operational mines, in order to demonstrate that the application of adequate methodologies of monitoring and control, impact positively on the KPIs and consequently on the activities of the mineral value chain related to them. The objective of this thesis is also to prove the importance of the effective monitoring of KPIs for the integration of the geotechnical activities of the mineral value chain and its impact in the efficiency, quality and economics of the processes involved, in order to prove the effective possibility of the integration of this activity of the mineral value chain thus demonstrating the possibility to extrapolate the integration results to the remaining chain inter-activities. In this sense, the work is developed primarily with the aim of determining the main KPIs that are controlled in some of the most important Brazilian mining companies. Through the correct identification of the metrics and management context in which they are inserted, it is possible to demonstrate the importance and impact of their mapping and measurement for the effective management of the mining business. A new technology for slope monitoring that uses imaging radar equipment is presented and explained as well as several examples of its utilization around the world are described, emphasizing the results obtained and their influence for the measurement and management of the involved KPIs. Finally, a new staggered methodology, with decision points is proposed for the integration of the mineral value chain and applied to two projects developed by the author, which are presented and discussed in order to demonstrate and to prove the economic benefits obtained from its application. For these projects, the author planned and executed the data collection, data analysis, economic assessment and proved the relevance of the work performed.

O uso de reforços geossintéticos tem se apresentado como uma solução eficiente que permite reduzir os custos de implantação de estruturas de contenção. Seu comportamento pode ser estudado com a utilização de softwares de elementos finitos na intenção de obter configurações ainda mais econômicas. Neste trabalho foram simulados muros de solo reforçados com geossintéticos (MSRG) pelo método dos elementos finitos (software Plaxis 8.2), analisando-se como parâmetro o deslocamento máximo da face dos muros e a máxima força mobilizada no reforço. Inicialmente, desenvolveu-se e calibrou-se um modelo numérico a partir de um modelo físico construído e monitorado encontrado na literatura. Em seguida construiu-se um modelo numérico de MSRG hipotético e realizaram-se estudos paramétricos com as variáveis: tipo de solo, priorizando-se solos finos tropicais; rigidez e espaçamento do reforço; e inclinação e altura do muro. Os resultados corroboraram a bem sucedida prática nacional de construção de muros reforçados com solos finos tropicais, sendo que a coesão se mostrou um parâmetro importante no comportamento de MSRG construídos com solos finos. / The use of geosynthetic reinforcements is an efficient solution that reduces the costs of implantation of containment structures. Their behavior can be studied by the use of finite element software, with the goal to obtain more economical configurations. In this study, geosynthetic reinforced retaining walls (MSRG) were simulated by the finite element method (software Plaxis 8.2), analyzing as a parameter the maximum face displacement and the maximum force mobilized in the reinforcement. Initially, a numeric model was developed and calibrated from a constructed and monitored physical model of the literature. After, a numerical model of hypothetical MSRG was constructed and parametric studies were done with the following variables: soil type, prioritizing tropical fine soils; reinforcement stiffness and spacing, and slope and height of the wall. The results corroborated the successful brazilian practice at the building reinforced MSRG with tropical fine soils, due cohesion being an important parameter in the behavior of MSRGs constructed with fine soils.

A presente dissertação versa sobre a determinação do parâmetro de adesão entre nata de cimento e rocha. Este parâmetro é de fundamental importância no dimensionamento de grampos e tirantes ancorados, sistemas de contenção frequentemente executados que utilizam da técnica de ancoragem. Ensaios de arrancamento in loco são comumente realizados para avaliar essa tensão de aderência, no entanto, muitas vezes, apenas se tornam viáveis financeiramente durante a etapa de execução das obras. A metodologia Composite Cylinder Bond Test (CCBT) permite a determinação da adesão de maneira mais simples e com menor custo, por meio de ensaios de laboratório utilizando corpos de prova mistos de rocha e nata de cimento, sendo, por isto, uma interessante alternativa para a etapa de definição paramétrica de projetos. Neste contexto, foram estudadas três litologias sedimentares do município de Caçapava do Sul/RS – aqui chamadas de conglomerado, arenito muito fino e arenito médio – pertencentes à Formação Varzinha. A caracterização dessas litologias foi realizada por meio de lâminas delgadas e outros ensaios de caracterização de laboratório A classificação textural do conglomerado é de conglomerado arenoso, o arenito muito fino é classificado como arenito lamoso e o arenito médio é classificado como arenito. Do ponto de vista composicional, o arenito muito fino é classificado como arcóseo, enquanto o arenito médio é classificado como arcóseo lítico. Noventa ensaios CCBT, além de ensaios de resistência à compressão simples das rochas e da nata de cimento foram realizados. As tensões de adesão médias obtidas dos ensaios de laboratório foram de 2,52 MPa para o conglomerado, 1,84 MPa para o arenito muito fino e 1,43 MPa para o arenito médio. Foi realizada uma avaliação de intervalos de confiança de valores de tensão de adesão, conforme a distribuição t-student. Concluiu-se que não apenas a resistência das rochas influencia nessa capacidade de adesão, mas também a capacidade de absorção d’água e a porosidade. Maiores valores dessas duas propriedades na rocha favorecem a adesão entre os dois materiais. Os valores encontrados em laboratório são compatíveis com dados de literatura de campo em rochas similares. / This dissertation evaluates the determination of the adhesion parameter between cement grout and rock. This parameter is of great importance on design of two systems frequently executed that use the technique of anchoring: rock anchors and bolts. Pull out field tests are commonly carried out to evaluate this bond strength, however, they are normally only economically feasible during the construction stage. The Composite Cylinder Bond Test (CCBT) methodology allows the adhesion determination in a simpler and cheaper way, by laboratory tests using mixed samples of rock and cement grout. Therefore, the CCBT is an interesting alternative to project definition of adhesion values. In this context, three different sedimentary lithologies from Caçapava do Sul/RS, Southern Brazil, were studied. The lithologies – called here as conglomerate, fine sandstone and medium sandstone – belong to Varzinha Formation. The characterization of these lithologies were made by thin sections and characterization laboratory tests The textural classification of the conglomerate was sandy conglomerate, the fine sandstone was classified as muddy sandstone, and the medium sandstone was classified as sandstone. In the view of their composition, the fine sandstone was classified as arkose, while the medium sandstone was classified as lithic arkose. Ninety CCBT tests, besides unconfined compression tests on rock and cement grout specimens were carried out. The average adhesion values obtained from laboratory tests were 2,52 MPa for the conglomerate, 1,84 MPa for the fine sandstone and 1,43 MPa for the medium sandstone. An evaluation of confidence intervals of adhesion was also carried out, according to t-student distribution. It was concluded that the adhesion strength was influenced not only by the unconfined compressive strength of the rocks, but also by their water absorption and porosity. Larger values of these two properties increased the adhesion between the two materials. The values obtained from laboratory tests are compatible with literature field data in similar rocks.

O conjunto estaca-solo submetido a carregamentos horizontais é caracterizado por um comportamento não-linear. A propagação das tensões no solo próximo à estaca decai rapidamente em função do espaçamento, porém para estacas próximas, caracterizando um grupo de estacas, pode haver uma sobreposição de tensões, gerando zonas com tensões elevadas, que formam áreas de plastificação maiores. A interação da sobreposição destas zonas plastificadas, resultam em maiores deformações para o grupo de estacas, ante comparadas com o equivalente de soma da capacidade individual de cada estaca (Chaudhry, 1994). Deste comportamento, deriva-se o chamado efeito de grupo, que age como um redutor da eficiência total das estacas. Através de modelos numéricos tridimensionais, avaliou-se o efeito de espaçamento entre estacas em solo natural, onde fatores de eficiência do grupo foram propostos. O comportamento de estacas carregadas lateralmente é conhecido por ter seu comportamento diretamente relacionado com as características da parte superior do solo. Recomendações feitas há mais de 30 anos já lidavam com este comportamento {e.g. Simons eMenzies (1975); Broms (1972)}, e tratavam com soluções que melhoravam a capacidade de carga lateral, com a substituição da parte superior do solo por um material mais rígido. Embora estas soluções melhorassem a capacidade de carga lateral, a técnica reflete uma prática de substituição de material. Neste trabalho, uma técnica de melhoramento de solo, lidando com areia cimentada é apresentada, estudando numericamente o comportamento de grupos de estacas submetidos a carregamentos laterais. As conclusões apontam fatores de eficiência próximos a unidade em espaçamentos superiores a 6 diâmetros, porém com a tendência a inexistir somente em espaçamentos superiores a 10 diâmetros. A inserção da camada de solo cimento no topo do grupo de estaca, mostrou uma expressiva melhora de seu comportamento, eliminando por total a perda de eficiência devido ao efeito de grupo. / The soil-pile set when subjected to lateral loads is characterized by a non-linear behavior. The stress distribution on the soil near the pile decays rapidly in magnitude with radial distance, but for closely spaced piles within a group, these yielded zones of the soil around individual piles overlap, forming larger yielded zones in the soil surrounding the pile group. The interaction arising due to overlapping of these yielded zones results in a larger deflection for the group of piles before the lateral resistance equivalent to that for a single pile (Chaudhry, 1994). Based on this behavior, the group effect is derived, which acts as a reducer of the piles efficiency. Through tridimensional numerical models, the effects of the pile spacing in natural soil were evaluated, and group efficiency factors had been proposed. The behavior of laterally loaded piles is well known to be straightly related to characteristics of the upper part of the soil. Recommendations of over 30 years in past already dealt with this behavior {e.g. Simons and Menzies (1975); Broms (1972)}, and treated with solutions that improved the lateral resistance, by substituting the upper part of the soil with a more rigid material. Besides those solutions improved the lateral resistance, the technique reflects a practice of material replacement. Here, a ground improvement technique, dealing with cemented sand is presented, studying numerically the behavior of piles subjected to lateral forces. Conclusions shows group efficiency factors close to unity on spacing larger than 6 diameters, but tending to disappear only on spacing larger than 10 diameters. The insertion of a soil cement layer on the top of the pile group has shown an expressive improvement on its behavior, eliminating the loss of efficiency due to the group effect.

[pt] A análise quantitativa de risco à saúde humana (AqR) devido a uma determinada área contaminada vem se verificando como importante ferramenta na gestão ambiental bem como a concretização de dano ambiental, tanto no Brasil como em outros países. Os procedimentos para AqR consistem em passos seqüenciados de forma orgânica e lógica e englobam características legais, aspectos toxicológicos e mecanismos de transporte. Apesar de não haver uma lei específica que regule a AqR, o Direito Ambiental permite que estas metodologias sejam plenamente aplicadas tanto no âmbito administrativo quanto no âmbito judicial para a caracterização de dano ambiental. As metodologias de AqR se valem de modelos fármaco-cinéticos que relacionam a exposição ao composto químico à possibilidade de causar danos à saúde humana. A Geotecnia Ambiental estuda o transporte e comportamento dos contaminantes nos solos e nas águas subterrâneas. A AqR se mostra um problema complexo e permeado por inúmeras incertezas e variabilidades. Foi proposta a utilização do método do segundo momento de primeira ordem (FOSM) para quantificar as incertezas relacionadas com a estimativa dos parâmetros de transporte a serem usadas em um modelo analítico de transporte de soluto em meios porosos (Domenico). O estudo de caso consiste na aplicação do programa desenvolvido para esta finalidade (SeRis). O método se mostra computacionalmente econômico e o estudo de caso, dentro das idealizações, identificou os parâmetros com maior importância relativa e apresentou uma variância total razoável para o resultado. / [en] The quantitative human health risk assessment (AqR) due a contaminated site has became an important tool at Environmental Managenment and at the identification of environmental harm, at Brazil and other countries. The AqR procedures consists in logical sequence of actions concerned about legal aspects, toxicological matter and transport phenomena. In spite of the absence of a single law that could regulate specifically the AqR, the Environmental Law, as a whole, allows that AqR methodologies to be fully applied at governamental and judicial levels. The AqR procedures are base on pharmaco-kinetics models that quantitatively relates the exposure to the chemicals to human harm potency. The Environmental Geotechnics studies the fate and transport of contaminants at soil and groundwater. AqR is complex and full of uncertainties and variabilities subject. It have been proposed the application of the first order second moment method (FOSM) to quantify the uncertainties related to the estimation of the transport parameters to be used in the analytical transport model of solute in porous media (Domenico). It have been developed a specific software that meets this objective (SeRis). This software proved to be computationally efficient. The case study example indicated the relative importance of the considered parameters and presented a reasonable total system variance.

Submitted by Stéfany Moreira (stemellra@yahoo.com.br) on 2013-02-28T16:02:54Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstudoNuméricoComportamento.pdf: 27938888 bytes, checksum: 5b2329c94a69e16145d8d44fcca64390 (MD5) / Approved for entry into archive by Neide Nativa (neide@sisbin.ufop.br) on 2013-03-01T17:37:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstudoNuméricoComportamento.pdf: 27938888 bytes, checksum: 5b2329c94a69e16145d8d44fcca64390 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-01T17:37:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_EstudoNuméricoComportamento.pdf: 27938888 bytes, checksum: 5b2329c94a69e16145d8d44fcca64390 (MD5) Previous issue date: 2011 / O objetivo desta dissertação consiste na aplicação do método dos elementos finitos (MEF), através da utilização do programa computacional ANLOG (Análise Não Linear de Obras Geotécnicas), para análise do comportamento mecânico, sob condição de equilíbrio estático e deformação plana, de pilhas de estéril de mineração, realçando os aspectos relacionados à geometria, às condições de contorno, às propriedades constitutivas (tanto do material da pilha quanto do terreno de fundação) e ao processo construtivo. Este trabalho visa contribuir para o maior entendimento do comportamento mecânico das pilhas de estéril (aterros) de modo a colaborar para a elaboração de projetos mais seguros e viáveis. Para representação do comportamento constitutivo foram adotados os modelos: linear-elástico e elástico perfeitamente plástico adotando o critério de Mohr-Coulomb modificado. No que diz respeito à simulação do processo construtivo adota-se a técnica de “ligar a gravidade” juntamente com o procedimento da malha dinâmica. Algumas análises preliminares são apresentadas com o objetivo de verificar a utilização do programa computacional ANLOG na análise tensão- deformação deste tipo de obra geotécnica. Neste caso, optou-se por apresentar situações as quais possuíam solução analítica e/ou numérica conhecida e disponível na literatura. Em seguida, considerando as normas reguladoras de mineração no que diz respeito à elaboração e apresentação de projeto de disposição de estéril em pilha, várias configurações geométricas de pilhas de estéril, dispostas em encostas e construídas pelo método ascendente, foram analisadas com o intuito de avaliar a aplicação destas normas reguladoras e verificar o comportamento das pilhas á luz da análise elastoplástica de equilíbrio estático. Por fim, um estudo de caso da pilha de estéril de Mont Jardin da Nickel SLN em New Caledonia é apresentado e os resultados desta análise numérica são comparados com os resultados obtidos por Omraci et al. (2002). __________________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: The objective of this dissertation is the application of the finite element method (FEM), by using the computer program ANLOG (Nonlinear Analysis Geotecnhical Constructions) for static analysis of mechanical behavior of mining sterile piles under plane strain condition, highlighting tha aspects of geometry boundary conditions, the constitutive properties (both material, pile and foundation) and the construction process. This work aims to contribute to better understanding of the mechanical behavior of mining sterile piles leading to the development of safer and reliable projects. The constitutive behavior of materials was represented by linear elastic model and elasticperfectly plastic model adopting the Modified Mohr-Coulomb criterion. Regarding the simulation of the construction process adopts the technique of "gravity turn" along with the dynamic mesh procedure. Some preliminary analysis is presented in order to verify the use of computer program ANLOG for stress-strain analysis of this type of geotchnical work. In this case, it was presented situations in wwhich analytical or numerical solution were known and available in the literature. Then, considering the regulatory standards formining regarding to elaboration and presentation of mining waste dump's project, several geometric configurations of hillside piles built by the ascending method, were analyzed in order to verify the regulatory standards and the behavior of these piles in the light of the elastoplastic analysis of static equilibrium. Finally, a case study of Mont Jardin's waste dump of Nickel SLN in New Caledonia is presented and the results of this numerical analysis are compared with results obtained by Omraci et al. (2002).

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 4571311 bytes, checksum: d283703263efe3572fa1ac4afa57f8c4 (MD5) Previous issue date: 2008-02-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / This research addresses the application of a technique to a soil from the Southeast of Brazil and representing significant portion of the Brazilian territory in order to produce new products herein named modified soils. This conversion was based on the manipulation of the soil chemical and mineralogical compositions in order to change its geotechnical behavior. The laboratory testing program encompassed the following steps: (i) chemical, mineralogical and geotechnical characterization of the soil; (ii) development of chemical and mineralogical procedures for soil modification; (iii) chemical and geotechnical characterizations of the modified soils. Based on the testing data, conclusions are as follow: (i) good performance of the developed procedures for soil modification, which can be applied to field conditions after minor adjustment; (ii) the applied treatments produced significant variation in the chemical soil parameters, specially in the CEC; (iii) the treatments were responsible for significant geotechnical chances in the soil plasticity and compaction parameters, and for minor changes in the soil unconfined compression strength, hydraulic conductivity, compressibility and shear strength determined through triaxial tests. / Nesta pesquisa, buscou-se aplicar a um solo de ocorrência significativa na região Sudeste e em parte expressiva do território brasileiro uma técnica para a sua conversão em novos produtos, aqui denominados de solos modificados . Essa técnica teve por base a modificação das composições química e mineralógica do solo em estudo, com intuito de alterar os seus padrões de comportamento geotécnico. O programa de estudo de laboratório abrangeu: (i) caracterizações química, mineralógica e geotécnica do solo em estudo; (ii) desenvolvimento de processos capazes de promover alterações nas propriedades químicas e mineralógicas, com vistas à produção de solos modificados ; (iii) caracterizações química e geotécnica dos solos modificados . Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que: (i) os métodos desenvolvidos para a modificação do solo em estudo mostraram-se adequados para as finalidades previstas, bem como apresentaram a vantagem de poderem ser, com pequenas adaptações, implementados em trabalhos de campo; (ii) os tratamentos provocaram mudanças significativas nos parâmetros químicos, em especial na CTC do solo; (iii) os tratamentos conferiram ao solo analisado mudanças geotécnicas significativas nos seus parâmetros de plasticidade (redução do LL e LP) e de compactação (aumento do peso específico aparente seco máximo e queda no teor ótimo de umidade) e, em menor escala, nos de resistência à compressão não-confinada, condutividade hidráulica, compressibilidade e resistência ao cisalhamento determinada em ensaios triaxiais.

Neste trabalho foram realizados estudos referentes ao comportamento mecânico e ao contato nata-rocha de dois arenitos da Serra do Espigão, no estado de Santa Catarina, localizados em um trecho de 700m na BR-116 km 108 com histórico de problemas de instabilidade de encostas. No local, observam-se duas formações geológicas, a Formação Rio do Rastro, composta por sedimentos transicionais em pacotes de arenitos e lamitos, e a Formação Botucatu, composta por arenitos eólicos. Neste estudo foram obtidas mais de uma centena de amostras que foram submetidas a análises de lâmina delgada e difratometria de raio X, além de ensaios de granulometria, compressão simples e ensaios CCBT (Composity Cylinder Bond Test). As amostras foram extraídas diretamente da face do talude e também de blocos remanescentes de rupturas no bordo da pista através de uma perfuratriz manual. Para o arenito Botucatu, foram realizados cortes em posição paralela, perpendicular e angular em relação ao plano de estratificação natural da rocha sedimentar. No ensaio de compressão simples avaliou-se a influência da estratificação do arenito Botucatu, bem como a variação na resistência de amostras embebidas e, ainda, a relevância da profundidade amostral na resistência. Os resultados revelaram que a estratificação do arenito Botucatu apresenta forte influência na resistência desta. Para o arenito Rio do Rastro não foram observados planos de estratificação em escala amostral. Ambos os arenitos apresentam considerável queda de resistência ao serem embebidos. Os resultados dos ensaios CCBT puderam ser comparados com ensaios de arrancamento em campo, apresentando valores numéricos muito próximos. A adesão obtida através do ensaio CCBT representa o limite inferior de resistência de contato, podendo ser utilizado diretamente como parâmetro de projeto da adesão nata-rocha. Observou-se em laboratório que o material pulverizado do corte dos corpos de prova compostos tem influência na adesão nata-rocha uma vez que este material promove a colmatação da superfície porosa. As análises de lâmina delgada e difração de raio X contribuíram para a caracterização e identificação geológica dos materiais estudados, bem como para a interpretação dos resultados. / In this research, the grout-rock contact and the mechanical behavior of two sandstones were studied. The samples were collected from a highway cut slope (700m long) at km 108 of BR- 116 from Serra do Espigão in the State of Santa Catarina, which has an history of instability problems. There are two geological Formations: Rio do Rastro Formation, composed of transitional sediment packages of sandstones and mudstones and the Botucatu Formation composed of eolian sandstones. In this work more than one hundred samples were taken for optical thin section microscopy and X-ray diffraction, and tests of grading, uniaxial compression tests and CCBT (Composity Cylinder Bond Test). Samples were taken directly from the slope and also from rock blocks toppled by the road using a portable hand drill. For sampling Botucatu sandstone cuts were made in order to obtain specimens with the natural stratification parallel, perpendicular and angular in relation to its axis. Uniaxial compression test were used to evaluate the influence of these angles of stratification of Botucatu sandstone and the influence of previous soaking. For Rio do Rastro sandstone specimens no bedding planes were observed at the sample scale. The results showed that the Botucatu sandstone strength has a strong influence with respect to its stratification. Both sandstones exhibit considerable loss in strength due to soaking. Pullout field test results which compared well with CCBT. The CCBT results represents the lower limit of rock-grout contact strength and can be used directly as the bond strength design parameter. In the laboratory tests it was also observed that the powdered material resultant from the specimens cutting operations have a considerable influence on the grout-rock bond strength as this material promotes clogging of the porous surface. The grading and the microscopic and diffraction analyses contributed to the characterization and identification of geological materials studied and the results interpretation.

O conjunto estaca-solo submetido a carregamentos horizontais é caracterizado por um comportamento não-linear. A propagação das tensões no solo próximo à estaca decai rapidamente em função do espaçamento, porém para estacas próximas, caracterizando um grupo de estacas, pode haver uma sobreposição de tensões, gerando zonas com tensões elevadas, que formam áreas de plastificação maiores. A interação da sobreposição destas zonas plastificadas, resultam em maiores deformações para o grupo de estacas, ante comparadas com o equivalente de soma da capacidade individual de cada estaca (Chaudhry, 1994). Deste comportamento, deriva-se o chamado efeito de grupo, que age como um redutor da eficiência total das estacas. Através de modelos numéricos tridimensionais, avaliou-se o efeito de espaçamento entre estacas em solo natural, onde fatores de eficiência do grupo foram propostos. O comportamento de estacas carregadas lateralmente é conhecido por ter seu comportamento diretamente relacionado com as características da parte superior do solo. Recomendações feitas há mais de 30 anos já lidavam com este comportamento {e.g. Simons eMenzies (1975); Broms (1972)}, e tratavam com soluções que melhoravam a capacidade de carga lateral, com a substituição da parte superior do solo por um material mais rígido. Embora estas soluções melhorassem a capacidade de carga lateral, a técnica reflete uma prática de substituição de material. Neste trabalho, uma técnica de melhoramento de solo, lidando com areia cimentada é apresentada, estudando numericamente o comportamento de grupos de estacas submetidos a carregamentos laterais. As conclusões apontam fatores de eficiência próximos a unidade em espaçamentos superiores a 6 diâmetros, porém com a tendência a inexistir somente em espaçamentos superiores a 10 diâmetros. A inserção da camada de solo cimento no topo do grupo de estaca, mostrou uma expressiva melhora de seu comportamento, eliminando por total a perda de eficiência devido ao efeito de grupo. / The soil-pile set when subjected to lateral loads is characterized by a non-linear behavior. The stress distribution on the soil near the pile decays rapidly in magnitude with radial distance, but for closely spaced piles within a group, these yielded zones of the soil around individual piles overlap, forming larger yielded zones in the soil surrounding the pile group. The interaction arising due to overlapping of these yielded zones results in a larger deflection for the group of piles before the lateral resistance equivalent to that for a single pile (Chaudhry, 1994). Based on this behavior, the group effect is derived, which acts as a reducer of the piles efficiency. Through tridimensional numerical models, the effects of the pile spacing in natural soil were evaluated, and group efficiency factors had been proposed. The behavior of laterally loaded piles is well known to be straightly related to characteristics of the upper part of the soil. Recommendations of over 30 years in past already dealt with this behavior {e.g. Simons and Menzies (1975); Broms (1972)}, and treated with solutions that improved the lateral resistance, by substituting the upper part of the soil with a more rigid material. Besides those solutions improved the lateral resistance, the technique reflects a practice of material replacement. Here, a ground improvement technique, dealing with cemented sand is presented, studying numerically the behavior of piles subjected to lateral forces. Conclusions shows group efficiency factors close to unity on spacing larger than 6 diameters, but tending to disappear only on spacing larger than 10 diameters. The insertion of a soil cement layer on the top of the pile group has shown an expressive improvement on its behavior, eliminating the loss of efficiency due to the group effect.