A pesquisa estabelece critérios para a aplicabilidade do método geofísico GPR (Ground Penetrating Radar), conhecido também por Radar de Penetração, em áreas sujeitas à fonte de contaminação em subsuperfície por substâncias orgânicas, em particular, por hidrocarbonetos, produzida por vazamento em postos de serviços. A solução deste problema pelos métodos diretos é muito complexa, principalmente pelo fato de contaminantes orgânicos moverem-se em subsuperfície de maneira dispersa e descontínua. Em contrapartida, devem ser imediatamente detectados e mapeados, pois podem apresentar riscos de incêndio e explosões. Esta tese avalia a aplicabilidade do método GPR no estudo de vazamento de combustíveis em postos de serviço na cidade de São Paulo. As condições propostas podem ser consideradas como as piores possíveis do ponto de vista do método, aliando as limitações inerentes do GPR com as condições geológicas, de ocupação e presença de ruídos em ambiente altamente urbanizado. A metodologia proposta constitui-se de levantamento de campo com o GPR, execução de processamento dos dados, interpretação dos radargramas processados e sondagens a trado em locais sem contaminação e suspeitos de contaminação de acordo com a interpretação para a confirmação da mesma. Um critério numérico é estabelecido para a apresentação dos resultados na forma de mapa de isolinhas para delinear a pluma de contaminação. As seções de GPR obtidas do local de estudo foram processadas e apresentaram anomalias na forma de ausência de reflexão de sinal denominadas por \"zonas de sombra\" ou \"apagão\". A ausência de reflexão provavelmente ocorreu devido ao fato do contaminante em subsuperfície expulsar parte da água contida no meio e, portanto, provocar um processo de \"homogeneização\" do ponto de vista eletromagnético. Outra observação que reforça a idéia da homogeneização causada pela diminuição da constante dielétrica é feita através do cálculo de velocidade que apresentou valores maiores nas áreas contaminadas e valores menores em locais sem indícios de contaminação. Apesar das condições de campo, o método possibilitou a delineação da pluma de contaminação além da extensão detectada por métodos diretos, o que mostra ser aplicável e eficiente para detecção de contaminação por vazamento de tanque subterrâneo de armazenamento de gasolina em postos de serviços. Conclui-se que a utilização de antenas blindadas do GPR na cidade de São Paulo viabiliza a delineação da pluma de contaminação por vazamento de gasolina proveniente de tanque subterrâneo de armazenamento em posto de serviço / The present research establishes criterion for the applicability of the GPR (Ground Penetrating Radar) method in areas with organic contamination caused by leakage in gas stations. The solution of this problem by means of direct methods is very complex due to the discontinuous and disperse movement of the contaminant in subsurface. Otherwise, these problems must be detected rapidly due to the inherent fire and explosion risks. This thesis evaluates the applicability of the GPR method to study leakage from a gas station in São Paulo city. The conditions of this proposal may be considered as being the worst to apply the GPR method, considering the intrinsic limitations of the method, the degree of occupation and the noise inherent to a highly urbanized environment. The proposed methodology is based on the field data acquisition, data processing, interpretation of the radargrams, and execution of boreholes in contaminated and non-contaminated areas as suggested by the interpretation. A numerical criterion was established to allow representation of the conclusions in an isovalues map to allow the identification of the contamination extent. The GPR sections were processed and presented anomalies consisting of lack of reflection that were called as \"shadow zones\" . That lack of reflection is probably due to the fact that the contaminant purges part of the water present in the medium, provoking a \"homogenization\" from the electromagnetic point of view. Another observation that reinforces this idea, caused by the decreasing of the dielectric constant, is the presence of larger velocity values in the contaminated areas and lower values in the non-contaminated ones. Despite the difficult field conditions, the method allowed to detect the contamination plume farther from the extension initially defined by direct methods, and showed that it is applicable and efficient to detect contamination due to leakage from underground gasoline vessels in gas stations. In addition, it was noted that the analysis was possible due to the use of shielded antennas, that allows to work in noisy environments.

Made available in DSpace on 2014-06-12T16:30:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4915_1.pdf: 5602221 bytes, checksum: c45faefdd4f34f76d6866eaff892f3f9 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O presente trabalho propõe-se a analisar o desempenho do Radar de penetração no solo como ferramenta para definição de substrato de pavimento rodoviário flexível, apoiada em testes integrados de GPR e dados geodésicos. Este trabalho constou de três fases bem distintas: a primeira se compôs de estudos para definição da base cartográfica de apoio à coleta de dados GPR; a segunda fase se resumiu à coleta de dados radargramétricos e posterior processamento em programa Gradix. É destacado os locais escolhidos para estudos de imageamento. O primeiro trecho bastante deteriorado (com defeitos e recalques) e outro bem conservado. A pesquisa utilizou equipamento SIR3000, fabricado pela GSSI, e antenas de 200 e 400MHz. O perfil obtido é uma função (x,z) onde as distancias são cotadas no eixo dos x e duplo tempo de propagação no eixo dos z em nano-segundos. Os meios foram definidos através de reflexões eletromagnéticas. A limitação nominal das antenas disponíveis limitou uma melhor definição dos refletores. As observações foram realizadas atravessando as estações (verão e inverno) tendo a preocupação de observar o nível freático local

A pesquisa estabelece critérios para a aplicabilidade do método geofísico GPR (Ground Penetrating Radar), conhecido também por Radar de Penetração, em áreas sujeitas à fonte de contaminação em subsuperfície por substâncias orgânicas, em particular, por hidrocarbonetos, produzida por vazamento em postos de serviços. A solução deste problema pelos métodos diretos é muito complexa, principalmente pelo fato de contaminantes orgânicos moverem-se em subsuperfície de maneira dispersa e descontínua. Em contrapartida, devem ser imediatamente detectados e mapeados, pois podem apresentar riscos de incêndio e explosões. Esta tese avalia a aplicabilidade do método GPR no estudo de vazamento de combustíveis em postos de serviço na cidade de São Paulo. As condições propostas podem ser consideradas como as piores possíveis do ponto de vista do método, aliando as limitações inerentes do GPR com as condições geológicas, de ocupação e presença de ruídos em ambiente altamente urbanizado. A metodologia proposta constitui-se de levantamento de campo com o GPR, execução de processamento dos dados, interpretação dos radargramas processados e sondagens a trado em locais sem contaminação e suspeitos de contaminação de acordo com a interpretação para a confirmação da mesma. Um critério numérico é estabelecido para a apresentação dos resultados na forma de mapa de isolinhas para delinear a pluma de contaminação. As seções de GPR obtidas do local de estudo foram processadas e apresentaram anomalias na forma de ausência de reflexão de sinal denominadas por \"zonas de sombra\" ou \"apagão\". A ausência de reflexão provavelmente ocorreu devido ao fato do contaminante em subsuperfície expulsar parte da água contida no meio e, portanto, provocar um processo de \"homogeneização\" do ponto de vista eletromagnético. Outra observação que reforça a idéia da homogeneização causada pela diminuição da constante dielétrica é feita através do cálculo de velocidade que apresentou valores maiores nas áreas contaminadas e valores menores em locais sem indícios de contaminação. Apesar das condições de campo, o método possibilitou a delineação da pluma de contaminação além da extensão detectada por métodos diretos, o que mostra ser aplicável e eficiente para detecção de contaminação por vazamento de tanque subterrâneo de armazenamento de gasolina em postos de serviços. Conclui-se que a utilização de antenas blindadas do GPR na cidade de São Paulo viabiliza a delineação da pluma de contaminação por vazamento de gasolina proveniente de tanque subterrâneo de armazenamento em posto de serviço / The present research establishes criterion for the applicability of the GPR (Ground Penetrating Radar) method in areas with organic contamination caused by leakage in gas stations. The solution of this problem by means of direct methods is very complex due to the discontinuous and disperse movement of the contaminant in subsurface. Otherwise, these problems must be detected rapidly due to the inherent fire and explosion risks. This thesis evaluates the applicability of the GPR method to study leakage from a gas station in São Paulo city. The conditions of this proposal may be considered as being the worst to apply the GPR method, considering the intrinsic limitations of the method, the degree of occupation and the noise inherent to a highly urbanized environment. The proposed methodology is based on the field data acquisition, data processing, interpretation of the radargrams, and execution of boreholes in contaminated and non-contaminated areas as suggested by the interpretation. A numerical criterion was established to allow representation of the conclusions in an isovalues map to allow the identification of the contamination extent. The GPR sections were processed and presented anomalies consisting of lack of reflection that were called as \"shadow zones\" . That lack of reflection is probably due to the fact that the contaminant purges part of the water present in the medium, provoking a \"homogenization\" from the electromagnetic point of view. Another observation that reinforces this idea, caused by the decreasing of the dielectric constant, is the presence of larger velocity values in the contaminated areas and lower values in the non-contaminated ones. Despite the difficult field conditions, the method allowed to detect the contamination plume farther from the extension initially defined by direct methods, and showed that it is applicable and efficient to detect contamination due to leakage from underground gasoline vessels in gas stations. In addition, it was noted that the analysis was possible due to the use of shielded antennas, that allows to work in noisy environments.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Esta pesquisa investigou a formação de depósitos arenosos localizados na planície costeira da Baixada de Sepetiba, em Itaguaí, estado do Rio de Janeiro. A deposição sedimentar e a evolução desta área, na Baixada de Sepetiba tem sido estudada nas três últimas décadas, principalmente, porque é um ambiente de depósitos arenosos antigo de idade Holocênica a Pleistocênica que corresponde a uma linha de praia, originada com eventos transgressivos e/ou regressivos que tiveram seu ápice durante o Quaternário. A metodologia de Radar de Penetração no Solo (GPR) é usada, principalmente nos casos de trabalho em que se estuda um ambiente costeiro arenoso. Este campo da Geofísica tem sido usado para examinar características, tais como: a espessura de depósitos arenosos, a profundidade de um aqüífero, a detecção de uma rocha ou um aqüífero, e determina a direção de progradação. Esta pesquisa usa técnicas de radar de penetração no solo (GPR) para analisar as estruturas, em subsuperfície desde que o ambiente estudado seja definido como linha de costa, as margens de uma lagoa mixohalina, chamada Baía de Sepetiba. Neste trabalho realizamos um total de 11 perfis, que foram processados pelo software ReflexWin. Durante o processamento do dado aplicamos alguns filtros, tais como: subtract-mean (dewow), bandpassfrequency e ganhos. E as melhores imagens dos perfis foram realizadas usando-se uma antena de 200 MHz (canal 1) e outra antena de 80 MHz. Neste caso, obtivemos imagens de alta resolução a uma profundidade de até 25 metros. / This research investigated the formation of sandstones located in the coastal plain region of Sepetiba, in Itaguaí, Rio de Janeiro State. The deposition sedimentary and the evolution of the coastal plain Sepetiba has been studied in the last three decades, mainly because it is an ancient environment of sandy deposits formed during the Holocene. In addition, diverse authors define the sediments as deposited at beaches originated with transgressive and/or regressive that peaked during the Quaternary. The methodology of Ground Penetrating Radar (GPR) was here used to study the coastal sandy environment. This geophysical technique has been used to examine characteristics such as: thickness of the sand deposits, the detection of the bedrock and to determinate the direction of progradation. This research also used the technique of ground penetrating radar to analyze the structures in the subsurface since the environment studied can be defined as the shoreline, the margins of lagoon, called Sepetiba Bay. In this work we realized a total of eleven (11) profiles, which have been processed with the software Reflex win. During data processing apply some filters, such as: subtract mean (dewow), bandpassfrequency and gains. And the much better images of radargramas have been realized using a 200 MHz antenna (channel 1) and an antenna 80 MHz In this case, obtained images of radargramas with high resolution to 25 meters depth. The results were used to build sections and their interpretations allowed to conclude that the studied sedimentary sequence was deposited in delta and shorelines Quaternary environments.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Esta pesquisa investigou a formação de depósitos arenosos localizados na planície costeira da Baixada de Sepetiba, em Itaguaí, estado do Rio de Janeiro. A deposição sedimentar e a evolução desta área, na Baixada de Sepetiba tem sido estudada nas três últimas décadas, principalmente, porque é um ambiente de depósitos arenosos antigo de idade Holocênica a Pleistocênica que corresponde a uma linha de praia, originada com eventos transgressivos e/ou regressivos que tiveram seu ápice durante o Quaternário. A metodologia de Radar de Penetração no Solo (GPR) é usada, principalmente nos casos de trabalho em que se estuda um ambiente costeiro arenoso. Este campo da Geofísica tem sido usado para examinar características, tais como: a espessura de depósitos arenosos, a profundidade de um aqüífero, a detecção de uma rocha ou um aqüífero, e determina a direção de progradação. Esta pesquisa usa técnicas de radar de penetração no solo (GPR) para analisar as estruturas, em subsuperfície desde que o ambiente estudado seja definido como linha de costa, as margens de uma lagoa mixohalina, chamada Baía de Sepetiba. Neste trabalho realizamos um total de 11 perfis, que foram processados pelo software ReflexWin. Durante o processamento do dado aplicamos alguns filtros, tais como: subtract-mean (dewow), bandpassfrequency e ganhos. E as melhores imagens dos perfis foram realizadas usando-se uma antena de 200 MHz (canal 1) e outra antena de 80 MHz. Neste caso, obtivemos imagens de alta resolução a uma profundidade de até 25 metros. / This research investigated the formation of sandstones located in the coastal plain region of Sepetiba, in Itaguaí, Rio de Janeiro State. The deposition sedimentary and the evolution of the coastal plain Sepetiba has been studied in the last three decades, mainly because it is an ancient environment of sandy deposits formed during the Holocene. In addition, diverse authors define the sediments as deposited at beaches originated with transgressive and/or regressive that peaked during the Quaternary. The methodology of Ground Penetrating Radar (GPR) was here used to study the coastal sandy environment. This geophysical technique has been used to examine characteristics such as: thickness of the sand deposits, the detection of the bedrock and to determinate the direction of progradation. This research also used the technique of ground penetrating radar to analyze the structures in the subsurface since the environment studied can be defined as the shoreline, the margins of lagoon, called Sepetiba Bay. In this work we realized a total of eleven (11) profiles, which have been processed with the software Reflex win. During data processing apply some filters, such as: subtract mean (dewow), bandpassfrequency and gains. And the much better images of radargramas have been realized using a 200 MHz antenna (channel 1) and an antenna 80 MHz In this case, obtained images of radargramas with high resolution to 25 meters depth. The results were used to build sections and their interpretations allowed to conclude that the studied sedimentary sequence was deposited in delta and shorelines Quaternary environments.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-07T16:26:23Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoContaminacaoHidrocarbonetos.pdf: 41584794 bytes, checksum: 41f866ddd99a53516013534f91781996 (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Item sem assunto. on 2014-08-07T16:28:11Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-08-07T16:44:35Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoContaminacaoHidrocarbonetos.pdf: 41584794 bytes, checksum: 41f866ddd99a53516013534f91781996 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-18T11:33:42Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoContaminacaoHidrocarbonetos.pdf: 41584794 bytes, checksum: 41f866ddd99a53516013534f91781996 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-18T11:33:42Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstudoContaminacaoHidrocarbonetos.pdf: 41584794 bytes, checksum: 41f866ddd99a53516013534f91781996 (MD5) Previous issue date: 2007 / O trabalho apresenta os resultados de um levantamento Geofísico utilizando o método Radar de Penetração de Solo (GPR) ou Georadar para detectar possíveis zonas de contaminação provocadas por vazamentos de derivados de hidrocarbonetos em postos de serviços da região urbana do município de Abaetetuba, no estado do Pará. A metodologia foi aplicada em postos de serviços porque eles constituem uma das principais fontes potenciais urbanas de contaminação do solo e de aqüíferos rasos por combustíveis. Conceitos básicos sobre a contaminação por derivados do petróleo e sua interação com o subsolo são apresentados, juntamente com os princípios básicos que permitem o entendimento do funcionamento do método GPR para o problema abordado. Durante o trabalho, foram realizadas medidas do nível de água em poços rasos, visando a elaboração de um mapa de fluxo subterrâneo. A interpretação geofísica foi auxiliada pelo conhecimento do comportamento do fluxo hídrico subterrâneo local, que mostra o sentido de movimentação da provável contaminação. A correlação entre os dados de GPR, os dados de fluxo e as informações sobre o histórico dos postos levaram a classificá-los em suspeitos de produzir contaminação e possivelmente contaminados. / The work presents the results of a geophysical survey using the Ground Penetrating Radar (GPR) method to detect possible zones of contamination caused by derivatives of hydrocarbons in service stations of the urban region of the city of Abaetetuba, in the state of Pará. The methodology was applied in service stations because they are the main potential source of soil and ground water contamination by fuel in the cities. Basic concepts about oil and contamination and its interaction with the ground are presented, together with the basic principles that allow the understanding of the GPR method as applied to the addressed problem. During the work, the depth to the water table was measured to construct an underground flow map. The geophysical interpretation was assisted by the knowledge of the local underground water flow that gives indication on the direction of contamination movement. The correlation of the GPR data with the underground flow and the information about the stations history allowed to classify them as suspected of producing contamination and possibly contaminated.

Na Serra do Espinhaço Meridional, o predomínio de uma litologia quartzítica, associada a processos tectônicos diversos, proporcionou a formação de um complexo sistema de falhas, fraturas e dobramentos que, aparentemente, controlam a sedimentação quaternária e a rede de drenagem. Esta última, por sua vez, possui importante papel na formação de ambientes hidromórficos e na formação de turfeiras. Baseado na hipótese de que as turfeiras se formam em decorrência do controle exercido por estruturas quartzíticas sobre a rede de drenagem, gerando hidromorfismo, este trabalho objetiva estudar a relação entre morfoestratigrafia, hidrologia e os processos de formação das turfeiras a partir de uma análise espacial do meio físico, da configuração do embasamento rochoso, analisado pelo Radar de Penetração do solo (GPR), e de mudanças climáticas ocorridas no Pleistoceno e Holoceno. A análise do meio físico foi realizada a partir de uma compilação de cartas geológicas da área e do mapeamento das principais feições geomorfológicas, analisadas a partir de modelos gerados em sistemas de informação geográfica (SIG). A partir de uma análise detalhada dos produtos supracitados, foram selecionadas cinco microbacias hidrográficas com padrões geomorfológicos favoráveis a formação de turfeiras (planícies quartzíticas, vales suspensos, vales encaixados e vales alongados ladeado por vertentes suaves). Foram realizadas análises das geoformas e da drenagem por estereoscopia e transeções com o GPR. A cronologia dos eventos, bem como, a estratigrafia e a origem da MO foram analisadas por datações por C14, granulometria e fracionamento isotópico da MO, respectivamente. As turfeiras se formam, preferencialmente, em depressões formadas sobre litotipos mais susceptíveis ao intemperismo confinados entre quartzitos altamente resistentes onde a umidade tende a ser mantida. Dados do GPR mostram que as turfeiras ocorrem também associadas ao excesso de umidade mantido por soleiras quartzíticas em subsuperfície nos vales alongados adaptados a falhas e nos vales suspensos. Os soterramentos de turfeiras foram favorecidos por lineamentos tectônicos de direção E - W que controlam parcialmente a drenagem e a sedimentação na porção mediana da área. As variações nos processos sedimentares apresentam forte relação com mudanças climáticas ocorridas no Holoceno e Pleistoceno. Pelo menos seis períodos de mudanças climáticas foram observadas: entre 30.251 a 12.418 anos AP o clima favoreceu a deposição de MO; de 12.418 a 7.890 anos AP os processos erosivos foram mais intensos; de 7.890 a 3.280 anos AP o clima quente e úmido favoreceu o deposito de MO e, nos últimos 2.590 anos AP, o clima foi semelhante ao atual com 3 períodos breves favoráveis a deposição de turfa observado por camadas discretas de MO. / The morphology of the Serra do Espinhaço Meridonal is associated with various tectonic processes. In combination with the prevalence of a quartzite lithology this caused the formation of a complex system of faults, fractures and folds that control the Quaternary sedimentation and drainage network. Impeded drainage cause hydromorphic environments in which organic matter (OM) may accumulate, causing the formation of peatlands. Based on the hypothesis that the formation of peatlands in this area is controlled by impeded drainage of quartzite structures, the aims of this thesis were (i) to study the relationship between morphology, stratigraphy and hydrology, (ii) to determine the influence of this relationship on the formation of peatlands, and (iii) to interpret this in the context of climatic changes in the Pleistocene and Holocene. This will be done by a spatial analysis of the physical environment of five watersheds. The watersheds were selected based on geomorphological patterns that favor peat formation, including quartzite plains, hanging valleys and elongated valleys flanked by gentle slopes. The configuration of the rocky basement will be determined with Ground Penetrating Radar (GPR), a compilation of geological maps of the area will be made, and the main geomorphological features will be examined using Geographic Information Systems (GIS) models. The chronology, stratigraphy and origin of OM were analyzed by C14 dating, particle size and isotopic fractionation, respectively. The results indicate that the peatlands are preferentially formed on rock types other than quartzite, which are occasionally located between the highly resistant quartzite rocks. Because this material is more susceptible to weathering, depressions were formed in which water tends to accumulate, thereby providing conditions that favor peat formation. However, GPR data showed that peatlands were also formed on quartzite rocks when the subsurface showed elongated valleys adapted to crashes and hanging valleys. Burried peat was found at some places, which was related to tectonic lineament patterns with an east-west direction. These tectonic lineament patterns partially controlled the drainage and sedimentation in the central part of the area. Variation in sedimentary processes (peat formation vs. mineral influx/erosion) was found to be strongly related to climatic changes in the Holocene and Pleistocene. At least six periods of climate change were observed: between 30.251 and 12.418 yr BP climate favored the deposition of OM, between 12,418 and 7890 yr BP erosion processes were more intense; between 7.890 - 3.280 yr BP a hot and humid climate favored peat formation, and the last 2.590 years the climate was similar to the current favorable with three brief periods of peat deposition were observed.

A presente tese de doutoramento versa sobre o estudo das propriedades geotécnicas de solos residuais não saturados ocorrentes no município de Ubatuba, litoral norte do Estado de São Paulo. O estudo das propriedades geotécnicas foi realizado a partir de uma abordagem macro e micromorfológica, buscando estabelecer a relação existente entre a água presente no solo e sua variação sazonal. Os procedimentos e técnicas utilizadas permitiram diferenciar os horizontes de intemperismo quanto à microestrutura e porosidade, bem como caracterizar seus comportamentos físico e hídrico. Os ensaios geotécnicos, in situ e em laboratório, forneceram informações importantes sobre as propriedades dos materiais, tais como: índices físicos, distribuição granulométrica, limites de Atterberg, curvas de retenção de água e condutividade hidráulica saturada. Os dados registrados pelos equipamentos instalados no campo (pluviômetros, sensores GMS e FDR) permitiram avaliar a relação existente entre os eventos pluviométricos com a distribuição de umidade e sucção matricial ao longo dos perfis de alteração. Além disso, utilizouse metodologia geofísica de forma inédita na geotecnia brasileira para a determinação de perfis de umidade em solos residuais tropicais. Em termos gerais, os resultados obtidos permitiram estabelecer algumas relações entre as propriedades mecânicas e hidráulicas e as peculiaridades micromorfológicas dos horizontes de solos. Os resultados desse trabalho poderão ainda indicar áreas prioritárias para o monitoramento das variáveis climatológicas e geotécnicas, podendo fornecer apreciáveis subsídios para um futuro aperfeiçoamento dos parâmetros técnicos utilizados em Planos Preventivos de Defesa Civil (PPDC). / This doctoral thesis focusing on the study of the geotechnical properties of unsaturated residual soils occurring in the municipal district of Ubatuba, north coast of the State of Sao Paulo. The study of geotechnical properties was conducted from a macro and micromorfology approach, seeking to establish the relationship between the water present in the residual soil and its seasonal variations. The procedures and techniques enabled differentiate the horizons of weathering in relation to the microstructure and porosity, and characterize its physical-hydraulic behaviours. The laboratory and in situ geotechnical tests, provided important information about the properties of materials, such as: physical index, grain-size distribution, Atterberg limits, water retention curve and saturated hydraulic conductivity. The data registered by equipments installed in the field (pluviometers, FDR and GMS sensors) enabled to evaluate the relationship between the rainfall events with the distribution of moisture and suction matrix along the soil profiles. In addition, was used geophysical methodology in order unprecedented in brazilian geotechnical for the determination of moisture profiles in residual tropical soils. Overall, the results allowed establish some relationship between the hydraulic and mechanical properties and the micromorphological peculiarities of the horizons of soils. The results of this study may also indicate priority areas for monitoring the climatological and geotechnical variables, and may provide appreciable subsidies for a future improvement of the technical parameters used in Civil Defense Prevention Plans (PPDC).

Na Serra do Espinhaço Meridional, o predomínio de uma litologia quartzítica, associada a processos tectônicos diversos, proporcionou a formação de um complexo sistema de falhas, fraturas e dobramentos que, aparentemente, controlam a sedimentação quaternária e a rede de drenagem. Esta última, por sua vez, possui importante papel na formação de ambientes hidromórficos e na formação de turfeiras. Baseado na hipótese de que as turfeiras se formam em decorrência do controle exercido por estruturas quartzíticas sobre a rede de drenagem, gerando hidromorfismo, este trabalho objetiva estudar a relação entre morfoestratigrafia, hidrologia e os processos de formação das turfeiras a partir de uma análise espacial do meio físico, da configuração do embasamento rochoso, analisado pelo Radar de Penetração do solo (GPR), e de mudanças climáticas ocorridas no Pleistoceno e Holoceno. A análise do meio físico foi realizada a partir de uma compilação de cartas geológicas da área e do mapeamento das principais feições geomorfológicas, analisadas a partir de modelos gerados em sistemas de informação geográfica (SIG). A partir de uma análise detalhada dos produtos supracitados, foram selecionadas cinco microbacias hidrográficas com padrões geomorfológicos favoráveis a formação de turfeiras (planícies quartzíticas, vales suspensos, vales encaixados e vales alongados ladeado por vertentes suaves). Foram realizadas análises das geoformas e da drenagem por estereoscopia e transeções com o GPR. A cronologia dos eventos, bem como, a estratigrafia e a origem da MO foram analisadas por datações por C14, granulometria e fracionamento isotópico da MO, respectivamente. As turfeiras se formam, preferencialmente, em depressões formadas sobre litotipos mais susceptíveis ao intemperismo confinados entre quartzitos altamente resistentes onde a umidade tende a ser mantida. Dados do GPR mostram que as turfeiras ocorrem também associadas ao excesso de umidade mantido por soleiras quartzíticas em subsuperfície nos vales alongados adaptados a falhas e nos vales suspensos. Os soterramentos de turfeiras foram favorecidos por lineamentos tectônicos de direção E - W que controlam parcialmente a drenagem e a sedimentação na porção mediana da área. As variações nos processos sedimentares apresentam forte relação com mudanças climáticas ocorridas no Holoceno e Pleistoceno. Pelo menos seis períodos de mudanças climáticas foram observadas: entre 30.251 a 12.418 anos AP o clima favoreceu a deposição de MO; de 12.418 a 7.890 anos AP os processos erosivos foram mais intensos; de 7.890 a 3.280 anos AP o clima quente e úmido favoreceu o deposito de MO e, nos últimos 2.590 anos AP, o clima foi semelhante ao atual com 3 períodos breves favoráveis a deposição de turfa observado por camadas discretas de MO. / The morphology of the Serra do Espinhaço Meridonal is associated with various tectonic processes. In combination with the prevalence of a quartzite lithology this caused the formation of a complex system of faults, fractures and folds that control the Quaternary sedimentation and drainage network. Impeded drainage cause hydromorphic environments in which organic matter (OM) may accumulate, causing the formation of peatlands. Based on the hypothesis that the formation of peatlands in this area is controlled by impeded drainage of quartzite structures, the aims of this thesis were (i) to study the relationship between morphology, stratigraphy and hydrology, (ii) to determine the influence of this relationship on the formation of peatlands, and (iii) to interpret this in the context of climatic changes in the Pleistocene and Holocene. This will be done by a spatial analysis of the physical environment of five watersheds. The watersheds were selected based on geomorphological patterns that favor peat formation, including quartzite plains, hanging valleys and elongated valleys flanked by gentle slopes. The configuration of the rocky basement will be determined with Ground Penetrating Radar (GPR), a compilation of geological maps of the area will be made, and the main geomorphological features will be examined using Geographic Information Systems (GIS) models. The chronology, stratigraphy and origin of OM were analyzed by C14 dating, particle size and isotopic fractionation, respectively. The results indicate that the peatlands are preferentially formed on rock types other than quartzite, which are occasionally located between the highly resistant quartzite rocks. Because this material is more susceptible to weathering, depressions were formed in which water tends to accumulate, thereby providing conditions that favor peat formation. However, GPR data showed that peatlands were also formed on quartzite rocks when the subsurface showed elongated valleys adapted to crashes and hanging valleys. Burried peat was found at some places, which was related to tectonic lineament patterns with an east-west direction. These tectonic lineament patterns partially controlled the drainage and sedimentation in the central part of the area. Variation in sedimentary processes (peat formation vs. mineral influx/erosion) was found to be strongly related to climatic changes in the Holocene and Pleistocene. At least six periods of climate change were observed: between 30.251 and 12.418 yr BP climate favored the deposition of OM, between 12,418 and 7890 yr BP erosion processes were more intense; between 7.890 - 3.280 yr BP a hot and humid climate favored peat formation, and the last 2.590 years the climate was similar to the current favorable with three brief periods of peat deposition were observed.

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