Admite-se normalmente na Mecânica dos Solos que os solos que são expansivos em presença d\'água, são contrácteis ao perderem umidade, e vice-versa. Nas regiões tropicais, encontra-se solos, como por exemplo as argilas e solos argilosos sedimentares de baixadas ou ainda argilas e solos argilosos saprolíticos, que assim se comportam quanto às propriedade de expansão e de contração. Graças à atuação do clima quente e úmido das regiões tropicais, os solos se formam e se desenvolvem rápida e intensamente. Os solos tropicais saprolíticos e lateríticos podem apresentar composição mineralógica e estrutura peculiares resultantes destes processos de intemperismo. Dadas estas características, eles podem se comportar de forma particular sob diversos aspectos e, em especial neste trabalho, são abordadas suas \"anomalias\" quanto à expansão e à contração. Há solos tropicais, como as argilas e solos argilosos lateríticos, que são geralmente pouco expansivos, embora contrácteis. De outro lado, existem siltes e solos siltosos micáceos e/ou caulínicos saprolíticos que são frequentemente muito expansivos, apesar de serem pouco ou não contrácteis. Hipóteses sobre os mecanismos envolvidos nos processos de expansão e de contração são feitas na tentativa de compreender o comportamento particular destes solos. Algumas propriedades dos solos de grande interesse à pavimentação, como resistência e perda de resistência em presença d\'água, deformações em geral, fissuras e trincas de contração, entre outras, dependem também do tipo de comportamento do solo à expansão e à contração. Ensaios em amostras compactadas mostram como alguns tipos de comportamento podem ser previstos através da expansão e da contração.Estuda-se os efeitos da secagem dos solos compactados, fenômeno comum nas regiões tropicais, seja logo após a construção. Como já na fase de utilização das rodovias. Constata-se que para solos argilosos e siltosos saprolíticos, como para grande parte dos solos transportados, a secagem é em geral prejudicial, tornando o solo compactado potencialmente mais expansivo e com maior perda de capacidade de suporte em contato com a água. Contrariamente, há alguns tipos de solos lateríticos onde a secagem imprime efeitos benéficos irreversíveis ao solo, gerando uma diminuição na expansão e na perda de resistência quando em presença d\'água. Propõe-se ensaios de reexpansão com medida da capacidade de reabsorção d\'água após secagem de pastilhas moldadas no limite de liquidez e da resistência à penetração do cone para identificar estes solos tropicais lateríticos que possam apresentar melhorias de comportamento pela secagem após compactação. A secagem promove cimentação entre as partículas do solo com a formação de \"agregados\". Utiliza-se ensaios cíclicos de secagem-infiltração em corpos de prova compactados para a verificação da estabilidade destes \"agregados\" em presença d\'água, ou seja, da durabilidade desta transformação. Chamam-se solos \"auto-estabilizantes\" aqueles que por desidratação formam \"agregados\" estáveis e duráveis. Na conclusão do presente trabalho, valendo-se do comportamento diferenciado à expansão e à contração de certos grupos de solos tropicais, novos critérios são estabelecidos como proposta para uma classificação geotécnica de solos tropicais para aplicação viária. / In Soil Mechanics it is widely accepted that soils which swell when wet shrink as their water content diminishes and vice versa. In tropical regions there are soils such as sedimentary clay soils or even saprolitic clay soils which conform to this pattern of shrinking and swelling. Because of the hot, wet, tropical climate soil formation and evolution is rapid and intense. These weathering processes may result in saprolitic and lateritic soils having a distinctive mineralogical composition and structure. Given these characteristics they may exhibit unusual behavior patterns in may ways. This paper deals specifically with those anomalies concerning soil shrinkage and swelling. There are some tropical soils, for example lateritic soils, which swell very little and yet can shrink considerably. On the other hand there are various types of micaceous and/or kaolinic saprolitic silt soils which can swell considerably but which shrink very little or not at all. This work contains some hypotheses concerning the mechanisms involved in these swelling and shrinking processes in attempt to understand the special behavior pattern of these soils. Some soil properties which are of great importance to pavement, such as strength and strength loss when contact with water occurs, deformation in general, fissures and cracks due to shrinkage, also depend on the type of soil behavior patterns observed in shrinkage and swelling. Tests on compacted samples have shown how some types of behavior can be predicted through shrinkage and swelling. Studies have been made of the effects of the drying of compacted soils, a common phenomenon in tropical regions, which may occur shortly after construction is completed or when the highways are already operative.These studies show that for both saprolitic silt and clay soils drying has usually a detrimental effect by making the compacted soil more susceptible to swelling and leading to a greater loss of bearing capacity when rewet. However, there are some types of lateritic soils where drying has irreversible beneficial effects on the soil, reducing both swelling and strength loss. As part of my research I used reswelling tests that measure the capacity for water re-absorption of dried soil pats and the fall cone penetration strength after the re-absorption in order to identify those lateritic tropical soils that benefit from drying after compaction. These soils have a self-bonding capacity which facilitates the formation of \"aggregates\". Cycle tests of drying-rewetting were conducted on compacted specimens to verify the stability of the \"aggregates\" when the water content changes or in the other words, the durability of this transformation. Those soils which when dehydrated form stable aggregates are called \"self-stabilizing\". In the final part of my work, new criterias based on the different behavior patterns of certain tropical soils for swelling and shrinkage are established as part of a new geotechnical classification of tropical soils for road construction purposes.

Corrida de detritos é um tipo de movimento que se caracteriza por uma massa fluída bastante densa, constituída por lama, água, rochas e outros detritos, capaz de atingir elevadas velocidades e possuir elevado potencial de destruição. Essas características colocam esse tipo de movimento entre os mais catastróficos desastres naturais, com grande potencial de destruição, principalmente quando ocorre em áreas urbanizadas, onde os prejuízos e perdas podem ser enormes. Como apoio para definição de medidas de prevenção ou mitigação desses desastres, as ferramentas computacionais para modelagem desses movimentos têm se mostrado de grande utilidade, sendo que para isso atualmente existem diferentes abordagens. Nesse sentido, o atual trabalho se baseia na aplicação do software RAMMS em um estudo de caso a fim de verificar a aplicabilidade dessa ferramenta no estudo de casos típicos de corridas de massa em condições brasileiras. Este software, desenvolvido pelo órgão suíço WSL, se baseia no modelo de atrito de Voellmy-Salm, que divide a resistência ao cisalhamento em duas parcelas: atrito seco e atrito turbulento, sendo que para cada uma destas parcelas existe um coeficiente característico, sendo, respectivamente, μ e ξ. Neste trabalho é feita a análise de movimentos de massa que ocorreram no Rio de Janeiro no ano de 1996, nos canais dos rios Quitite e Papagaio, em que foi mobilizado cerca de 130.000m³ de material por cerca 1,5 km. Neste trabalho é feita uma retroanálise desses movimentos através do software RAMMS, de modo a se obter a calibração dos parâmetros de atrito do modelo Voellmy-Salm. Para isso foram realizadas diversas simulações dos movimentos de massa, fazendo-se a comparação dos resultados com os dados dos movimentos reais. As análises realizadas possibilitaram a calibração dos parâmetros de atrito do modelo Voellmy-Salm de modo a reproduzir de maneira satisfatória os movimentos ocorridos. Para o coeficiente de atrito seco (μ), os valores obtidos ficaram entre 0,075 para o material mais fino e 0,25 para o material mais grosseiro. Para o coeficiente de atrito turbulento (ξ) o valor obtido também foi variável de acordo com o trecho, entre 150 e 400 m/s², aproximadamente. Também foi observado que ambos os parâmetros apresentam variação ao longo do trecho da corrida. Esses valores podem vir a servir de base para estudos de novos movimentos em condições similares, através do software RAMMS, auxiliando assim em programas para prevenção ou mitigação das consequências relacionadas às corridas de detritos. / Debris flows is a mass movement characterized as a dense fluid, consisting of mud, water, rocks and other debris, which is able to reach high speeds and to have a high destructive potential. These characteristics classify this type of mass movement among the most catastrophic natural disasters, with great potential for destruction especially when it occurs in urban areas, where losses can be enormous. Computational tools to model these movements have proved to be very useful as support for studies of preventive or mitigation measures for such disasters and there are a number of different approaches currently. The current work is based on the application of RAMMS software in a case study to verify the applicability of this tool on the study of cases under Brazilian conditions. The software was developed by the Swiss agency WSL and is based on the Voellmy-Salm friction model, which divides the shear resistance into two portions: dry friction and turbulent friction, and for each of these portions assumes a characteristic coefficient, μ and ξ, respectively. In this work the analysis of the debris flows that occurred in the Quitite and Papagaio streams, Rio de Janeiro, 1996, which mobilized about 130.000m³ of material for about 1.5 km. Back analysis of these movements were performed using the software RAMMS to obtain calibration parameters for the friction model of Voellmy-Salm. For this purpose, several simulations of mass movements were performed allowing the comparison of the results with data from real movements. These analyzes had allowed the parameters calibration of the Voellmy-Salm friction model which reproduced satisfactorily the movements. For the coefficient of dry friction (μ), the values obtained were between 0.075, for fine material, and 0.25, for coarse material. For the turbulent friction coefficient (ξ) the values were also variable between 150 and 400 m/s, approximately, according to the geometric segment studied. It was also observed that both parameters changed along the stretch. These values may be used as a base for studies of new movements in similar conditions using RAMMS software and can help in prevention or mitigation of debris flows.

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.

Atualmente, um dos problemas ambientais mais graves é a contaminação dos solos e das águas subterrâneas. Na Europa, já foram identificadas 300.000 áreas contaminadas ou potencialmente contaminadas e estima-se que exista 1,5 milhão. Nos Estados Unidos da América, já foram identificadas mais de 63.000. No Brasil, 1.336 áreas contaminadas foram identificadas apenas no Estado de São Paulo. Das tecnologias de remediação de áreas contaminadas, a biorremediação tem a vantagem de destruir os poluentes. No entanto, para aplicação de tal tecnologia, é necessário determinar a biodegradação dos compostos orgânicos no solo. No Brasil, faltam estes dados, pois os solos tropicais possuem características bem diferentes dos solos de regiões de clima temperado. O método respirométrico de Bartha, adaptado de uma norma holandesa, é um método simples e economicamente viável para determinar a atividade microbiológica pela geração de gás carbônico e, indiretamente, a biodegradação de contaminantes orgânicos no solo. No presente trabalho, foi estudada a sua aplicabilidade para um latossolo, tipo de solo predominante no Estado de São Paulo, utilizando como contaminante orgânico, o fenantreno. A partir dos resultados obtidos, foi possível verificar que o gás carbônico gerado não era resultante apenas da biodegradação do contaminante, mas também de reações abióticas ocorridas no solo, principalmente as de equilíbrio do carbonato de cálcio, adicionado para neutralizar o pH. Tal constatação dificulta a análise dos resultados obtidos nos ensaios de respirometria, já que o procedimento descrito na norma brasileira NBR 14283/99 relaciona diretamente a geração do gás carbônico à biodegradação do contaminante. Apesar desta dificuldade, foi possível verificar a biodegradação do fenantreno por microrganismos indígenas, que resistiram ao processo de esterilização. Verificou-se ainda, neste trabalho de pesquisa, a dificuldade de esterilização do solo em autoclave, o que limita a avaliação de remoção de contaminantes por outros mecanismos, tais como volatilização e adsorção. / Nowadays, one of the most serious environmental problems is the contamination of soil and groundwater. In Europe, 300,000 contaminated or potentially contaminated sites have already been identified and there it is estimated that 1.5 million contaminated sites exist. In the United States of America, more than 63,000 have already been identified. In Brazil, 1,336 contaminated sites have been identified in the State of São Paulo. Of the remediation technologies that can be applied for the recovery of these sites, bioremediation has the advantage of destroying the contaminants, but it is necessary to determine the degree to which they biodegrade in the soil. In Brazil, this data is lacking, since tropical soil has different characteristics than the soil of regions with temperate climates. Bartha’s respirometric method, adapted from a Dutch norm, is a simple and economically viable method for determining carbon dioxide generation and, indirectly, the biodegradation of organic contaminants in the soil. In this research, this method’s applicability was studied for a typical tropical soil, predominant in the State of São Paulo, using phenantrene as an organic contaminant. Based on the results of this study, it was possible to verify that the carbon dioxide generated resulted not only from the biodegradation of the contaminant, but also from abiotic reactions that occurred in the soil, mainly from the balance of calcium carbonate, added to neutralize the pH. This fact makes the analysis of the results of the respirometric tests more difficult, since the procedure described in Brazilian norm NBR 14283/99 relates the generation of carbon dioxide directly to the biodegradation of the contaminant. Despite this difficulty, it was possible to verify the biodegradation of the phenantrene for indigenous microorganisms. Furthermore, this research verified the difficulty of sterilizing the soil, which would make it difficult to evaluate the removal of contaminants by other mechanisms, such as volatilization and adsorption.

Os efluentes de esgoto tratado quando dispostos nos cursos d’água têm ocasionado sérios impactos ambientais pelo aporte de matéria orgânica e nutrientes, principalmente N e P. Por outro lado, diversos países têm feito a disposição dos efluentes tratados no solo, mediante a irrigação de plantas, com triplo propósito: tratamento complementar, fonte d’água e de nutrientes ao sistema solo-planta. Então, instalaram-se dois experimentos em condições controladas, na USP/ESALQ, em Piracicaba (SP), com amostras de terra de um Latossolo Vermelho distrófico e efluente secundário de esgoto tratado (ESET), ambos oriundos de Lins (SP). O objetivo principal do presente trabalho foi avaliar o potencial de uso e o impacto da utilização deste resíduo como fonte de N e água. No primeiro experimento, empregou-se o delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos, quatro repetições e onze períodos de incubação das amostras de terra (de 0 a 10 semanas). Foram aplicados semanalmente 0, 100, 150 e 200 mL de efluente (contendo 49 mg L-1 de N-total, predominantemente na forma de N-NH4+) por kg de solo. O efluente foi aplicado nas amostras de solo simulando-se uma irrigação por superfície. Sete dias após a última adição de efluente, as unidades experimentais foram sucessivamente desmontadas e determinaram-se os teores de N-mineral mediante extração com solução KCl 2 mol L-1 e leitura por espectrometria de absorção molecular. Os teores de N-NO3-, bem como de N-mineral total aumentaram com o aumento da taxa de aplicação do ESET. Em média, 36% do N-efluente não foi recuperado, tendo certamente, sido perdido por volatilização e/ou denitrificação. O segundo experimento, consistiu na adição de ESET nos vasos cultivados com de milho, em casa-de-vegetação. O delineamento experimental empregado foi o de blocos completos casualizados, com cinco repetições e cinco tratamentos a saber: (i) irrigação com água e adubação mineral completa, exceto N; (ii) irrigação com água e adubação mineral completa; (iii) somente irrigação com efluente, sem nenhuma adição de fertilizante mineral; (iv) irrigação com efluente e adubação mineral completa, exceto N; (v) irrigação com efluente e adubação mineral completa. As plantas receberam efluente de acordo com a necessidade de irrigação, por 58 dias após a emergência. Decorrido este período, as plantas foram colhidas, avaliaram-se a quantidade de matéria seca, o conteúdo de nutrientes e de elementos tóxicos. Os mesmos elementos/nutrientes foram determinados nas amostras de solo e ainda, pH e CE. O efluente mostrou-se eficiente em substituir totalmente a água de irrigação, porém parcialmente a fertilização nitrogenada e não nutriu adequadamente as plantas na ausência total de fertilizantes minerais. Por outro lado, o ESET de Lins mostrou-se pobre em metais pesados, constituindo-se em um fator positivo para sua utilização na agricultura. Também, as unidades experimentais irrigadas com ESET tiveram menor acidificação. Todavia, tanto o teor de Na nas amostras de terra quanto o conteúdo deste nutriente pelas plantas foram influenciados pelo ESET. Os altos teores de Na no efluente de Lins poderiam, pelo menos em parte, ser explicados pelo fato da água consumida no município de Lins ser originalmente rica em Na. / Normally, sewage effluents are treated in the sewage plants, and they are discharged into rivers. This practice has contributed to environmental impact because of the input of organic matter and nutrients, mainly N and P. On the other hand, several countries have been using this wastewater for crop irrigation with three purposes: complementary treatment, water and nutrients sources to the soil-plant system. Two experiments were carried out at USP/ESALQ, under controlled conditions, in Piracicaba - SP (Brazil) with samples of Red Latosol and secondary-treated sewage effluent (STSE) from Lins (SP), with the aim at evaluating the potential and the impact of this wastewater as nitrogen and water sources. In the first experiment, it was used a randomized complete design with four treatments and four replications, and eleven periods of soil samples incubation (0 to 10 weeks). The rates of effluent application were 0, 100, 150 and 200 mL of STSE (49 mg L-1 of N-total, predominantly N-NH4+) per week per kg of soil. It was similar to a surface irrigation. Seven days after the last effluent application, the samples were collected to analyze the total mineral nitrogen though extraction with KCl 2 mol L-1 and it was measured by molecular absorption spectrometry. It was observed that the mineral N concentration increased with application rate of STSE, mainly N-NO3-. About 36% of N-effluent probably were lost through denitrification or volatilization. The second experiment was carried out to observe corn plants irrigated with STSE in pots, in the greenhouse. The experimental design was randomized blocks with five replications, and five treatments. The treatments were: (i) irrigation with water plus mineral fertilization, but N; (ii) irrigation with water plus the whole fertilization; (iii) irrigation with STSE alone; (iv) irrigation with STSE plus mineral fertilization, but N; (v) irrigation with STSE plus the whole fertilization. The experimental period was 58 days after corn plant emergency. Then, the plants were harvested, and the nutrient concentrations as well as toxic elements, in soil sample and plants were analyzed. It was determined the pH and EC in each soil sample. Lins’ effluent was poor in heavy metals and these elements were not problematic in the soil-plant system. This effluent substituted completely the irrigation water except for the mineral fertilizer, although it affected the uptake of nutrients. It was observed smaller soil acidification of the treatments that received effluent. There were not differences between the whole fertilization plus irrigation with water or STSE, due to the same production of dry matter by corn plants. The major problem of Lins’ STSE was the high Na concentration, and the content this of element was greatly increased by plants and the Na accumulated in the soil samples. This high concentration of Na in the Lins’ effluent could be, in part, due to the fact that the water consumed by the Lins’ population is naturally rich in this element.

Made available in DSpace on 2017-07-25T19:29:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ValterAssami.pdf: 1493027 bytes, checksum: b7055c6cb6163590aa97d192d094742d (MD5) Previous issue date: 2010-10-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Surface application of lime in no-till system (NTS), result in a gradient between surface and subsurface soil layers due to acidity amelioration. Liming and nitrogen fertilization can change chemical soil profile and modify soil quality (biological, physical and chemical). The aim of this study was to investigate the magnitude of the chemical and physical changes of soil due to surface liming, cover crop management and nitrogen fertilization. The experimental design was a complete randomized block, in a split-plot on loamy, kaolinitic, thermic Typic Hapludox in Ponta Grossa, Parana State, Brazil, and 30 years under NTS. The main plots consisted of dolomite lime applied on soil surface without incorporation (control, 4, 8 and 12 Mg ha-1 of lime) in May 2004. The subplots were represented by winter crop management: without black oat cover crop (SCA); with black oat cover crop (CCA) and black oat fertilized with 180 kg ha-1 of N (CCA+N). After corn (Zea mays L.) harvest, in May 2009 (60 months after liming application), samples of soil layers 0 - 5, 5 - 10 and 10 - 20 cm were collected for determination of: pH; point of zero salt effect (PZSE), ΔpH, electrical conductivity (EC), total acidity (H+Al); content of exchangeable aluminum (Al), calcium (Ca), magnesium (Mg) and potassium (K); effective cation exchange capacity (CECE), available phosphorus (P), total nitrogen (TN) and total organic carbon (TOC). In this occasion, samples undisturbed were token from 0-10 and 10-20 cm layers and performed to macroporosity, microporosity, total porosity (TP) and bulk density (BD). Samples blocks of soil were also collected to measure the tensile strength of aggregates (TS). The surface liming, after five years of its use in soil managed for 30 years in NTS provides increase of Ca and Mg in all layers studied. When high levels of ammonium nitrate were applied on black oat, had an increase of soil acidification and reduction of Ca and Mg in the layer 0 - 5 and 5 - 10 cm. The liming and cover crop of black oat, with and without N application favored the accumulation of TOC and TN in all layers studied. Treatments with black oat provided increment of pH, EC, Ca, Mg, and TN in the layer 10 - 20 cm, showing the importance of vegetation for the improvement of soil fertility. The cover crop of black oat allied to liming under NTS consolidated had little change in the attributes PZSE, ΔpH and EC, but the values of the electrochemical properties obtained were adequate to the soil managed in the NTS. The treatments with black oat combined with liming reduced the macroporosity and contributed to the increase in RT at 0 - 10 cm. It was found that the lime in the level of 8 Mg ha-1 combined with lime and without black oat increased the microporosity at the layer 0 - 10 cm of the soil. In the layer 10 - 20 cm, the limestone associated with treatments of oat reduced macroporosity and increase microporosity of the soil. Key-words: electrochemical properties, tropical soil, dolimitic lime, agriculture conservationist. / A aplicação superficial de calcário, no sistema plantio direto (SPD), resulta em um gradiente entre a superfície e camadas subsuperficiais do solo na correção da acidez. A calagem e a fertilização nitrogenada proporcionam modificações químicas no perfil do solo capaz de influenciar a qualidade (biológica, física e química) do solo. O objetivo desse trabalho foi verificar a magnitude das alterações químicas, eletroquímicas e físicas do solo devido à calagem superficial, manejo da cobertura vegetal e adubação nitrogenada. O delineamento experimental empregado foi o de blocos completos ao acaso com parcelas subdivididas em um Latossolo Vermelho textura média manejado há 30 anos no SPD no Paraná, Brasil. As parcelas receberam calagem superficial (controle, 4, 8 e 12 Mg ha-1 de calcário) em maio de 2004. Nas subparcelas, foram estabelecidos os seguintes tratamentos: sem cobertura de aveia (SCA); com cobertura de aveia (CCA) e com cobertura de aveia fertilizada anualmente com 180 kg ha-1 de nitrogênio mineral (nitrato de amônio) (CCA+N). Em maio de 2009 (60 meses após a calagem), amostras de solo das camadas de 0 - 5, 5 - 10 e 10 - 20 cm foram coletadas para determinação de: pH, ponto de efeito salino nulo (PESN), delta pH (ΔpH), condutividade elétrica (CE), acidez total; teores trocáveis de alumínio (Al), cálcio (Ca), magnésio (Mg) e potássio (K); capacidade de troca catiônica efetiva (CTCe), fósforo disponível (P Mehlich-1), nitrogênio total (NT) e carbono orgânico total (COT). Amostras de solo indeformados das camadas de 0 - 10 e 10 - 20 cm foram coletadas, na mesma ocasião, visando à determinação dos atributos: macroposidade, microporosidade, porosidade total (PT) e densidade do solo (Ds). Blocos de solo foram coletados para quantificar a resistência tênsil (RT) de agregados. A calagem superficial, após 5 anos de sua aplicação em solo manejado há 30 anos no SPD proporcionou correção da acidez, aumento de Ca e Mg trocáveis em todas as camadas estudadas. Quando altas doses de nitrato de amônio foram aplicadas na aveia preta, ocorreu aumento da acidificação do solo e redução dos teores de Ca e Mg trocáveis na camada de 0 - 5 e 5 - 10 cm. A calagem e a cobertura de aveia preta, sem e com aplicação de N, favoreceram o acúmulo de COT e NT em todas as camadas estudadas. Os tratamentos com aveia preta proporcionaram incremente de pH, CE, Ca, Mg e NT na camada de 10 - 20 cm, evidenciando importância da cobertura vegetal para o melhoria da fertilidade do solo. A cobertura de aveia preta aliada à calagem superficial sob SPD consolidado pouco alteraram os atributos PESN, ΔpH e CE, porém os valores dos atributos eletroquímicos obtidos foram adequados ao manejo do solo no SPD. Os tratamentos com aveia preta aliada a calagem superficial reduziu a macroporosidade e contribui para o aumento da RT na camada de 0 - 10 cm. Verificou-se que na dose de 8 Mg ha-1 de calcário (saturação por bases estimada de 65%) aliado aos tratamentos com e sem aveia preta favoreceram os maiores valores de microporosidade na camada de 0 - 10 cm. A calagem associado aos tratamentos da aveia preta reduziu a macroporosidade e aumento da microporosidade na camada de 10 - 20 cm do solo.

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.

Os efluentes de esgoto tratado quando dispostos nos cursos d’água têm ocasionado sérios impactos ambientais pelo aporte de matéria orgânica e nutrientes, principalmente N e P. Por outro lado, diversos países têm feito a disposição dos efluentes tratados no solo, mediante a irrigação de plantas, com triplo propósito: tratamento complementar, fonte d’água e de nutrientes ao sistema solo-planta. Então, instalaram-se dois experimentos em condições controladas, na USP/ESALQ, em Piracicaba (SP), com amostras de terra de um Latossolo Vermelho distrófico e efluente secundário de esgoto tratado (ESET), ambos oriundos de Lins (SP). O objetivo principal do presente trabalho foi avaliar o potencial de uso e o impacto da utilização deste resíduo como fonte de N e água. No primeiro experimento, empregou-se o delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos, quatro repetições e onze períodos de incubação das amostras de terra (de 0 a 10 semanas). Foram aplicados semanalmente 0, 100, 150 e 200 mL de efluente (contendo 49 mg L-1 de N-total, predominantemente na forma de N-NH4+) por kg de solo. O efluente foi aplicado nas amostras de solo simulando-se uma irrigação por superfície. Sete dias após a última adição de efluente, as unidades experimentais foram sucessivamente desmontadas e determinaram-se os teores de N-mineral mediante extração com solução KCl 2 mol L-1 e leitura por espectrometria de absorção molecular. Os teores de N-NO3-, bem como de N-mineral total aumentaram com o aumento da taxa de aplicação do ESET. Em média, 36% do N-efluente não foi recuperado, tendo certamente, sido perdido por volatilização e/ou denitrificação. O segundo experimento, consistiu na adição de ESET nos vasos cultivados com de milho, em casa-de-vegetação. O delineamento experimental empregado foi o de blocos completos casualizados, com cinco repetições e cinco tratamentos a saber: (i) irrigação com água e adubação mineral completa, exceto N; (ii) irrigação com água e adubação mineral completa; (iii) somente irrigação com efluente, sem nenhuma adição de fertilizante mineral; (iv) irrigação com efluente e adubação mineral completa, exceto N; (v) irrigação com efluente e adubação mineral completa. As plantas receberam efluente de acordo com a necessidade de irrigação, por 58 dias após a emergência. Decorrido este período, as plantas foram colhidas, avaliaram-se a quantidade de matéria seca, o conteúdo de nutrientes e de elementos tóxicos. Os mesmos elementos/nutrientes foram determinados nas amostras de solo e ainda, pH e CE. O efluente mostrou-se eficiente em substituir totalmente a água de irrigação, porém parcialmente a fertilização nitrogenada e não nutriu adequadamente as plantas na ausência total de fertilizantes minerais. Por outro lado, o ESET de Lins mostrou-se pobre em metais pesados, constituindo-se em um fator positivo para sua utilização na agricultura. Também, as unidades experimentais irrigadas com ESET tiveram menor acidificação. Todavia, tanto o teor de Na nas amostras de terra quanto o conteúdo deste nutriente pelas plantas foram influenciados pelo ESET. Os altos teores de Na no efluente de Lins poderiam, pelo menos em parte, ser explicados pelo fato da água consumida no município de Lins ser originalmente rica em Na. / Normally, sewage effluents are treated in the sewage plants, and they are discharged into rivers. This practice has contributed to environmental impact because of the input of organic matter and nutrients, mainly N and P. On the other hand, several countries have been using this wastewater for crop irrigation with three purposes: complementary treatment, water and nutrients sources to the soil-plant system. Two experiments were carried out at USP/ESALQ, under controlled conditions, in Piracicaba – SP (Brazil) with samples of Red Latosol and secondary-treated sewage effluent (STSE) from Lins (SP), with the aim at evaluating the potential and the impact of this wastewater as nitrogen and water sources. In the first experiment, it was used a randomized complete design with four treatments and four replications, and eleven periods of soil samples incubation (0 to 10 weeks). The rates of effluent application were 0, 100, 150 and 200 mL of STSE (49 mg L-1 of N-total, predominantly N-NH4+) per week per kg of soil. It was similar to a surface irrigation. Seven days after the last effluent application, the samples were collected to analyze the total mineral nitrogen though extraction with KCl 2 mol L-1 and it was measured by molecular absorption spectrometry. It was observed that the mineral N concentration increased with application rate of STSE, mainly N-NO3-. About 36% of N-effluent probably were lost through denitrification or volatilization. The second experiment was carried out to observe corn plants irrigated with STSE in pots, in the greenhouse. The experimental design was randomized blocks with five replications, and five treatments. The treatments were: (i) irrigation with water plus mineral fertilization, but N; (ii) irrigation with water plus the whole fertilization; (iii) irrigation with STSE alone; (iv) irrigation with STSE plus mineral fertilization, but N; (v) irrigation with STSE plus the whole fertilization. The experimental period was 58 days after corn plant emergency. Then, the plants were harvested, and the nutrient concentrations as well as toxic elements, in soil sample and plants were analyzed. It was determined the pH and EC in each soil sample. Lins’ effluent was poor in heavy metals and these elements were not problematic in the soil-plant system. This effluent substituted completely the irrigation water except for the mineral fertilizer, although it affected the uptake of nutrients. It was observed smaller soil acidification of the treatments that received effluent. There were not differences between the whole fertilization plus irrigation with water or STSE, due to the same production of dry matter by corn plants. The major problem of Lins’ STSE was the high Na concentration, and the content this of element was greatly increased by plants and the Na accumulated in the soil samples. This high concentration of Na in the Lins’ effluent could be, in part, due to the fact that the water consumed by the Lins’ population is naturally rich in this element.

Esta dissertação apresenta os procedimentos experimentais e resultados obtidos na caracterização geotécnica de um solo residual de granulito envolvido na instabilização de uma encosta no município de Gaspar, SC, com o objetivo de contribuir para a compreensão dos processos desencadeadores das instabilidades de encostas em Santa Catarina. O movimento rotacional extremamente rápido envolveu um volume de cerca de 110.000 m³, e provocou a morte de duas pessoas. A ruptura ocorreu uma semana depois de um episódio de elevada precipitação pluviométrica (cerca de 440mm em 2 dias). Este estudo compreendeu a execução de ensaios de laboratório para determinação de propriedades geotécnicas do solo residual de granulito e uma análise simplificada da estabilidade da encosta. Foram realizados ensaios de caracterização física, difração de Raios-X, compressibilidade, expansibilidade, condutividade hidráulica e resistência ao cisalhamento com ensaios tipo ring shear, cisalhamento direto, ensaios triaxiais tipo CIU e com trajetória de tensões especial, em amostras indeformadas e remoldadas. O solo tem uma textura predominantemente siltosa, com a fração tamanho argila (aproximadamente 15%) composta principalmente por caulinitas. As análises de microscopia mostraram que grande parte dos minerais argilosos se encontra na forma de grumos com tamanho de silte. Estes grumos se desagregam quando submetidos a esforços mecânicos de cisalhamento. O solo residual apresenta um baixo coeficiente de condutividade hidráulica (da ordem de 10-7 a 10-8 m/s) e os ensaios mostraram uma redução de cerca de uma ordem de magnitude do coeficiente com o aumento da tensão de confinamento até 400 kPa. Os ensaios oedométricos revelaram a natureza estruturada de solo e a dificuldade de determinação da tensão de pré-adensamento do solo. Os ensaios de cisalhamento direto em corpos de prova remoldados e em corpos de prova indeformados forneceram parâmetros de resistência ao cisalhamento de pico similares (ø’~25º e c’ =10 kPa). Ensaios triaxiais em corpos de prova indeformados utilizando uma trajetória de tensões com acréscimo de poropressão indicaram parâmetros de resistência ø’ =32,5º e c’ =12,5 kPa. O ângulo de atrito interno residual (ring shear) determinado neste solo foi de 9º. As análises de estabilidade realizadas mostraram que a encosta passa a apresentar instabilidade quando o nível de água no interior do maciço atinge a cota 59m acima do nível do mar. / This dissertation presents the experimental procedures and results obtained in the geotechnical characterization of a granulite residual soil involved in a landslide of a cut slope in the town of Gaspar, SC, with the objective of understanding the processes involved in such failure. This rotational extremely rapid slide involved a soil volume of around 110.000 m³ and caused the deaths of two people. The failure occurred a week after an episode of high rainfall (about 440mm in 2days). This study included the implementation of laboratory tests to determine geotechnical properties of the granulite residual soil and a simplified analysis of slope stability. The tests carried out include: physical characterization, X-ray diffraction analysis, compressibility, expansibility, hydraulic conductivity, and shear strength tests: ring shear, direct shear and triaxial CIU type with special stress path on undisturbed and remolded specimens. This soil has a sandy-silt texture, with the clay size (approximately 15%) composed mainly of kaolinite. Microscopic analyses showed that most of the clay minerals are in the form of silt size blocks. These blocks suffer disintegration when subjected to mechanical shear. The residual soil has a low coefficient of hydraulic conductivity (10-7 to 10- 8 m/s) and the tests showed a reduction of about one order of magnitude of the coefficient as the confining stress was the increased up to 400 kPa. The oedometer tests revealed the structured nature of soil and the difficulty of determining the preconsolidation pressure. Direct shear tests on remolded and undisturbed samples revealed similar peak shear strength parameters (ø'~25°, c' =10 kPa). Strength parameters of ø'= 32,5° and c' = 12,5 kPa were obtained in triaxial tests on undisturbed samples following a stress path that lead the soil to failure by increase of pore pressure. The angle of internal friction at residual condition (ring shear) of this soil was 9°. The stability analysis carried out showed that the slope becomes unstable when the water level within the slope reaches the elevation of 59m above sea level.

Esta dissertação apresenta os procedimentos experimentais e resultados obtidos na caracterização geotécnica de um solo residual de granulito envolvido na instabilização de uma encosta no município de Gaspar, SC, com o objetivo de contribuir para a compreensão dos processos desencadeadores das instabilidades de encostas em Santa Catarina. O movimento rotacional extremamente rápido envolveu um volume de cerca de 110.000 m³, e provocou a morte de duas pessoas. A ruptura ocorreu uma semana depois de um episódio de elevada precipitação pluviométrica (cerca de 440mm em 2 dias). Este estudo compreendeu a execução de ensaios de laboratório para determinação de propriedades geotécnicas do solo residual de granulito e uma análise simplificada da estabilidade da encosta. Foram realizados ensaios de caracterização física, difração de Raios-X, compressibilidade, expansibilidade, condutividade hidráulica e resistência ao cisalhamento com ensaios tipo ring shear, cisalhamento direto, ensaios triaxiais tipo CIU e com trajetória de tensões especial, em amostras indeformadas e remoldadas. O solo tem uma textura predominantemente siltosa, com a fração tamanho argila (aproximadamente 15%) composta principalmente por caulinitas. As análises de microscopia mostraram que grande parte dos minerais argilosos se encontra na forma de grumos com tamanho de silte. Estes grumos se desagregam quando submetidos a esforços mecânicos de cisalhamento. O solo residual apresenta um baixo coeficiente de condutividade hidráulica (da ordem de 10-7 a 10-8 m/s) e os ensaios mostraram uma redução de cerca de uma ordem de magnitude do coeficiente com o aumento da tensão de confinamento até 400 kPa. Os ensaios oedométricos revelaram a natureza estruturada de solo e a dificuldade de determinação da tensão de pré-adensamento do solo. Os ensaios de cisalhamento direto em corpos de prova remoldados e em corpos de prova indeformados forneceram parâmetros de resistência ao cisalhamento de pico similares (ø’~25º e c’ =10 kPa). Ensaios triaxiais em corpos de prova indeformados utilizando uma trajetória de tensões com acréscimo de poropressão indicaram parâmetros de resistência ø’ =32,5º e c’ =12,5 kPa. O ângulo de atrito interno residual (ring shear) determinado neste solo foi de 9º. As análises de estabilidade realizadas mostraram que a encosta passa a apresentar instabilidade quando o nível de água no interior do maciço atinge a cota 59m acima do nível do mar. / This dissertation presents the experimental procedures and results obtained in the geotechnical characterization of a granulite residual soil involved in a landslide of a cut slope in the town of Gaspar, SC, with the objective of understanding the processes involved in such failure. This rotational extremely rapid slide involved a soil volume of around 110.000 m³ and caused the deaths of two people. The failure occurred a week after an episode of high rainfall (about 440mm in 2days). This study included the implementation of laboratory tests to determine geotechnical properties of the granulite residual soil and a simplified analysis of slope stability. The tests carried out include: physical characterization, X-ray diffraction analysis, compressibility, expansibility, hydraulic conductivity, and shear strength tests: ring shear, direct shear and triaxial CIU type with special stress path on undisturbed and remolded specimens. This soil has a sandy-silt texture, with the clay size (approximately 15%) composed mainly of kaolinite. Microscopic analyses showed that most of the clay minerals are in the form of silt size blocks. These blocks suffer disintegration when subjected to mechanical shear. The residual soil has a low coefficient of hydraulic conductivity (10-7 to 10- 8 m/s) and the tests showed a reduction of about one order of magnitude of the coefficient as the confining stress was the increased up to 400 kPa. The oedometer tests revealed the structured nature of soil and the difficulty of determining the preconsolidation pressure. Direct shear tests on remolded and undisturbed samples revealed similar peak shear strength parameters (ø'~25°, c' =10 kPa). Strength parameters of ø'= 32,5° and c' = 12,5 kPa were obtained in triaxial tests on undisturbed samples following a stress path that lead the soil to failure by increase of pore pressure. The angle of internal friction at residual condition (ring shear) of this soil was 9°. The stability analysis carried out showed that the slope becomes unstable when the water level within the slope reaches the elevation of 59m above sea level.