In the present work, a study is proposed about the applicability of a predictive controller to be used to control the longitudinal mode of an aircraft. The objective is to evaluate the performance of such control approach applied to a terrain following task, verifying the tracking suitability while respecting physical constraints to which the aircraft is subjected to. As examples, control surfaces range limitations, restrictions for the available thrust as well as other variables such as the angle of attack, velocity, pitch rate and the altitude itself. A fighter aircraft simplified model was used for the longitudinal movement to perform the simulations. The predictive control approach used was based on a linear prediction model described in the state space. Therefore, it was necessary to linearize the aircraft dynamic around an equilibrium point previously chosen. Two scenarios were evaluated for the same terrain profile. The first considered the simulation with the system nominal constraints. The second scenario covered an elevator actuator failure, in order to analyze the suitability of such controller when dealing with the online imposed constraints. The advantages of the predictive control methodology were evident based on the results for both scenarios, where an adequate terrain profile tracking was observed and, at the same time, the imposed restrictions were enforced in the performed simulations.

A contaminação da água subterrânea por nitrato em áreas urbanas é um problema muito comum no Brasil. Geralmente muito dos estudos restringem-se em descrever somente os problemas associados às porções mais superficiais dos aquíferos. Mais recentemente, alguns trabalhos têm detectado a presença de nitrato nas partes mais profundas de aquíferos livres no Estado de São Paulo. Então, o principal objetivo desse trabalho foi o de avaliar os impactos potenciais do saneamento urbano no Aquífero Adamantina (livre, de porosidade primária, com 120 m de espessura saturada) na cidade de Urânia, simulando diferentes cenários de usos da terra, usando modelos numéricos de fluxo e transporte, com os softwares MODFLOW e MT3DMS. A cidade de Urania é abastecida por água subterrânea e a rede de esgoto cobre quase a totalidade da área urbana, em um sistema operado pela SABESP (Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo). Poços privados e sistemas de saneamento in situ são práticas bastante comuns na cidade. Os resultados da modelagem de fluxo permitiram identificar que o tempo de trânsito das águas subterrâneas entre sua área de recarga e a porção inferior do Aquífero Adamantina (120 m da superfície), sem a operação de poços de produção, é de aproximadamente 60 anos. Este tempo diminui para menos de 40 anos quando estes poços estão bombeando. Caso a contaminação por nitrato seja de uma fonte constante em toda a área urbana, os resultados da modelação mostram que o aquífero tem capacidade de diluir apenas 30% da contaminação inicial. Considerando a construção de uma rede de esgoto totalmente eficiente, o modelo indicou que o tempo de recuperação das porções rasa e intermediária do aquífero é de 10 anos. Já na porção mais profunda, a contaminação perduraria por um período de 90 anos após o encerramento da fonte, com uma fração de 11% de sua concentração inicial, após 10 anos. Assim, conclui-se que a efetividade de estender a rede de esgoto no município em um período de 10 anos é uma medida interessante para mitigação do aquífero frente à contaminação por nitrato. A capacidade máxima de diluição do contaminante pelo aquífero na área urbana de Urânia corresponde a fontes de contaminação de até 100 mg/L de nitrato oriundas de áreas de 65 m x 65 m na zona urbana do município, com um espaçamento de 130 m x 130 m entre elas. A alternativa de contenção da contaminação para porções inferiores do aquífero por meio da existência de poços de produção com seção filtrante inserida na porção rasa do aquífero, visando à utilização desta água bombeada para usos menos nobres, enquanto os poços de produção destinados ao consumo humano, cujos filtros estariam posicionados na porção profunda, permaneceriam protegidos, somente se mostrou interessante quando as concentrações originais de nitrato forem inferior a 56 mg/L, pois, desse modo, a capacidade de diluição do aquífero faria com que a concentração em água da porção profunda fosse inferior ao limite de potabilidade. / Groundwater contamination by nitrate in urban areas is a very common problem in Brazil. Until now, many studies just describe the problem associated to shallowest part of aquifers. More recently, some works have detected the presence of nitrate in the deeper portion of some important unconfined aquifers in Sao Paulo state. Considering this potential problem, the main objective of this work was to evaluate the potential impacts of urban sanitation into the Adamantina Aquifer (primary porosity, unconfined aquifer with 120 m of saturated zone thickness) in the city of Urânia, simulating different land occupation scenarios using flow and transport mathematical models, respectively MODFLOW and MT3DMS codes. The city of Urânia is totally supplied by groundwater and the sewage mains cover almost all the urban area. Both water and sewage mains are operated by the SABESP (State of Sao Paulo water company), but it is necessary to recognize an important number of private wells and also septic tanks and pit latrines operating in the city. The numerical model results could estimate the groundwater transit time from the recharge to the Adamantina Aquifer bottom (120 mbs) in 60 years. When the water wells are pumping, this time is reduced to 40 years. A big impact is expected when the city is not served by any sewage mains and all effluent is infiltrated direct into the soil. In this case, considering a concentration of 100 mg/L, the nitrate will reach the whole aquifer (including its bottom part) with 70% of the original concentration, in 60 years. Taking into the consideration that all domestic effluent is drained by the public sewage mains, the time for recovery is about 10 years for the shallower and intermediate parts of the aquifer. For the deeper part, it takes more than 90 years, but the expected concentration is < 11% of the original one, after 10 years. This permits to conclude that the construction of an efficient public sewage mains network could be a good solution in a time frame of 10 years. It is also possible to define that to dilute a constant load of nitrate of 100 mg/L in an area of 65x65 m, it is necessary to have an area of 130 m x 130 m to keep the water below the Brazilian potable standards.

O Terreno Andrelândia está localizado na porção sul da Faixa Brasília, é composto por pilha predominantemente metassedimentar, que foi submetida a metamorfismo de pressões relativamente altas durante o Neoproterozóico. Na área investigada o Terreno Andrelândia é formado, da base para o topo, pelas nappes Andrelândia e Liberdade e pela klippe Serra da Natureza, as duas últimas pertencem ao Domínio Serra da Natureza. O presente trabalho tem por objetivo a caracterização geológica, estrutural e petrológica das rochas da Klippe Serra da Natureza e seu contexto no Sistema de Nappes Andrelândia. Na Nappe Andrelândia ocorrem dois litotipos principais: o Xisto Santo Antônio e o Xisto Serra da Boa Vista. Dentro da estrutura são observadas paragêneses a estaurolita-cianita-biotita, no lado oeste da área, e a cianita-biotita-granada, no lado leste, padrão que configura caráter invertido do metamorfismo, com rochas de temperaturas mais elevadas no topo da estrutura. Cálculos geotermobarométricos indicam condições P-T de 668±15 ºC e 9,1±0,7 kbar, para a porção oeste, e 665±17 ºC e 10,4±0,7 kbar, para a porção leste. A Nappe Liberdade é composta por rochas metassedimentares com raras intercalações de anfibolito e rochas metaultramáficas. Na base ocorrem paragnaisses migmatíticos que transicionam para xistos com estaurolita, no topo, configuração que caracteriza metamorfismo de caráter normal. Cálculos geotermobarométricos indicam condições P-T de 714±29 ºC e 10,2±1 kbar, para a base, 678±60 ºC e 8,4±1,3 kbar, para a porção intermediária e 642±28 ºC e 8,2 kbar, para o topo, corroborando com as observações de campo do padrão metamórfico. Esta é a primeira caracterização detalhada das rochas da Klippe Serra da Natureza, formada por paragnaisse granulítico, com leucossoma contendo granada e cianita, e mesossoma com a paragênese, característica da fácies granulito de alta pressão, rutilo + ortoclásio + cianita + granada + quartzo ± plagioclásio ± biotita, sem muscovita e estaurolita. Cálculos termobarométricos em duas amostras da klippe indicam condições P-T de 815 ºC e 15 kbar. As trajetórias P-T inferidas para as rochas dos três alóctones são coerentes e paralelas, as feições retrometamórficas são mais evidentes nas rochas da Nappe Liberdade e da Klippe Serra da Natureza, sendo que na primeira há substituição de cianita por muscovita + estaurolita, rutilo por ilmenta; nos paragnaisses granulíticos da Klippe Serra da Natureza cianita é substituída por sillimanita, ou sillimanita + biotita±muscovita, ou ainda por muscovita + estaurolita, rutilo é substituído por ilmenita + zircão, granada por biotita + quartzo + feldspatos ± sillimanita e; ortoclásio por muscovita. Com os dados geotermobarométricos e as observações petrográficas estima-se taxa de exumação inicial para as rochas da klippe em torno de 5 kbar/50 ºC. O conjunto das três nappes é articulado pela foliação S2, a foliação principal que é paralela nas três estruturas. S1 é observada nas rochas da nappes Andrelândia e Liberdade em dobras intrafoliais com S2 em posição plano axial e ocorre paralela ao bandamento composicional. S3 é desenvolvida localmente. Dobras D4 e D5 são abertas, de grande amplitude e responsáveis pela acomodação do Domínio Serra da Natureza em calha sinformal, configurando padrão de interferência em domos e bacias. As lineações associadas a indicadores cinemáticos, como porfiroclastos e boudins assimétricos, pares SC e vergência de dobras D2, apontam direção de transporte para NNE. Uma segunda família de lineações de estiramento mineral indica transporte de topo para NW, estando associado ao rompimento de dobras D3. Foram datados grãos de monazita com a microssonda eletrônica. Na Nappe Liberdade foram obtidas datações de 622±6 Ma representativas da idade do pico metamórfico. Na Klippe Serra da Natureza datações de 616±16 Ma são representativas do pico metamórfico e valores de 602±7 Ma, obtidos em grãos da matriz, são interpretadas como idade do retrometamorfismo, implicando em taxa de resfriamento entre 7 e 9 ºC/Ma. Na Nappe Andrelândia, a datação obtida de 586±10 Ma é correlacionável à idade de corpos de leucogranito intrusivos e são interpretadas como idade da progressão do Domínio Serra da Natureza sobre a Nappe Andrelândia. Apesar das diferentes histórias metamórficas das rochas da região, todas as estruturas apresentam relações que permitem incluí-las em único evento metamórfico, com gradiente metamórfico de campo semelhante ao das rochas dos Altos Himalaias, ou seja, em regime de alta pressão e temperatura reinante na crosta inferior de ambiente colisional envolvendo blocos continentais. / The Andrelândia Terrain is located in the southern portion of the Brasília Fold Belt and it comprises metasedimentary pile that underwent relative high-pressure metamorphism during the Neoproterozoic. In the investigated area, the Andrelândia Terrain is composed, from bottom to top, by the Andrelândia and Liberdade nappes and the Serra da Natureza Klippe, and the last two belong to the Serra da Natureza Domain. The present work aims the characterization of geology, structure and petrology of rocks of the Serra da Natureza klippe and its context in relation to the Andrelândia Terrain. In the Andrelândia Nappe two kinds of lithotypes occur: the Santo Antônio Schist and Serra da Boa Vista Schist. Inside the nappe, rocks bearing staurolite-kyanite-biotite mineral assemblage are topped by rocks with kyanite-biotite-garnet, characterizing an inverted metamorphic pattern. Geothermobarometric calculating estimates P-T condition of 668±15 ºC and 9.1±0.7 kbar for rocks at the bottom and 665±17 ºC and 10.4±0.7 kbar for rocks at the top. The Liberdade Nappe is composed of metasedimentary rocks, with rare intercalations of amphibolite and metaultramafic rocks. At its base a migmatitic paragneiss dominates and a transition to schists with staurolite-kyanite occurs, at the top of structure, in a normal metamorphic pattern. P-T calculations yielded 714±29 ºC and 10.2±1 kbar to rocks at the base, 678±60 ºC and 8.4±1.3 kbar to rocks of middle portion, and 642±28 ºC and 8.2 kbar to rocks of upper part. It is the first detailed characterization of Serra da Natureza Klippe rocks, which is composed of granulitic paragneiss, in which leucosome-rearing garnet and kyanite are observed along with rutile-orthoclase-kyanite-garnet-quartz±plagioclase±biotite mesosome, without muscovite and staurolite. Thermobarometry in two samples yielded P-T conditions of 815 ºC and 15 kbar. The P-T paths inferred for rocks of the three units are consistent and parallel, and features related to retrometamorphism are recorded more intensively in rocks of the Liberdade Nappe and Serra da Natureza Klippe. In the first, replacement of kyanite by muscovite + staurolite and rutile by ilmenite are common; in the Serra da Natureza Klippe, there is replacement of kyanite either by sillimanite, or sillimanite + biotite ± muscovite, or muscovite + staurolite, rutile by ilmenite + zircon, garnet by biotite + quartz + feldspars ± sillimanite; and of orthoclase by muscovite. These observations give the initial exhumation rate of 5 kbar/50 ºC. All the three nappes are linked by S2, which is the main and parallel foliation in all of them. S1 is observed in the Andrelândia and Liberdade nappes, defining fold hinges that have S2 in axial plane position and is parallel to S0. S3 is locally developed. Late D4 and D5 deformation are responsible for large amplitude open folds, to the synform of Serra da Natureza Domain, as well as regional dome and basin interference pattern. Mineral and stretching lineations are associated with kinematic indicators, such as porphyroclast, asymmetric boundins, SC foliation and vergence of folds (D2), indicate transport to NNE. A second family of mineral and stretch lineations indicates transport to NW, associated with the disruption of D3 folds. Monazite grains have been dated by electron microprobe (EPMA). In the Liberdade Nappe, value of 622±6 Ma was obtained and is interpreted as the age of metamorphic peak. In the Serra da Natureza Klippe, a date of 616±16 Ma represents the age of metamorphic peak and the value of 602±7 Ma is interpreted as age of retrometamorphism, implying a cooling rate between 7 and 9 ºC/Ma. In the Andrelândia Nappe monazite dating yielded 586±10 Ma, what is correlated to the age of leucogranite intrusions and is interpreted as age of the progression of de Serra da Natureza Domain over the Andrelândia Nappe. Although the investigated rocks present different metamorphic stories, all of them, and their major structures, are connected by a single tectono-metamorphic event, with a high pressure and temperature metamorphic field gradient, which is similar to the rocks of High Himalayan, and typical of lower crust in collisional setting involving continental blocks.

As estradas rurais não pavimentadas são importantes geradoras de crescimento em países subdesenvolvidos, desempenhando papel essencial na produção e comercialização de produtos primários e no acesso a bens e serviços. Cerca de 78,6% do sistema de transporte brasileiro é composto por estradas não pavimentadas, sem contabilizar as estradas de uso privado de propriedades rurais. No âmbito florestal as estradas não pavimentadas tem sido o principal foco de estudos relacionados à erosão, pois são os agentes que mais contribuem para o escoamento superficial e geração de sedimentos. A aceleração dos processos erosivos proporcionada pelas estradas está vinculada às mudanças dos processos hidrológicos. A interceptação direta da chuva e do escoamento superficial e subsuperficial, a divergência e a concentração do fluxo d\'água nas estruturas das estradas são as principais mudanças ocorridas. Entre os danos ambientais causados pela introdução das estradas se destacam a redução da qualidade da água e o assoreamento dos cursos d\'água. Diante a necessidade de se entender as funções atribuídas às estradas nas relações entre o manejo florestal e a água, as estradas não pavimentadas da Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga (EECFI) foram submetidas a duas análises. O trabalho foi dividido em duas partes, a primeira identificou os trechos de estradas suscetíveis à erosão (análise qualitativa) e a segunda parte estimou as taxas de produção de sedimentos e volume de enxurrada nas superfícies das estradas (análise quantitativa). Toda a malha viária da EECFI foi mapeada e digitalizada em plataformas de Sistema de Informações Geográficas (SIG). A partir do modelo digital do terreno e dos mapas de tipo e cobertura de solo foram calculados os quatro indicadores (hidrológicos e topográficos) utilizados na identificação dos trechos com maiores riscos de erosão. Por meio de métodos estatísticos multivariados, todos os indicadores de cada trecho de estrada, simultaneamente, foram divididos em grupos com características similares. A identificação dos grupos de trechos suscetíveis à erosão foi realizada pela interpretação da análise de variância (One Way ANOVA). Para a estimativa proposta na segunda parte do trabalho, foram instaladas 16 parcelas com diferentes declividades, com e sem realização de manutenção nas superfícies das estradas. As taxas de produção de sedimentos e de volume de enxurrada foram analisadas pela análise de covariância, sendo que os efeitos das variáveis e covariáveis foram analisados pelo modelo linear generalizado misto. Os resultados mostraram que tanto os indicadores quanto o método utilizado para a separação foram capazes de identificar dois grupos de trechos com características distintas quanto à suscetibilidade à erosão. Essas características foram proporcionadas pelo posicionamento das estradas em relação às curvas de nível do terreno. A declividade e a manutenção das superfícies das estradas aumentaram significativamente a produção de sedimentos, com maior destaque para as declividades. No que diz respeito ao aumento do volume de enxurrada, somente a realização da manutenção apresentou efeito significativo. A adequação das técnicas de manutenção, assim como a adoção de técnicas complementares em trechos de estradas considerados mais suscetíveis, reduzirão a perda de solo e água e os danos ambientais decorrentes. / Unpaved rural roads generate important growth in developing countries, they play an essential role in the production and marketing of primary products and access to goods and services. Approximately 78.6% of Brazil\'s transport system consists of unpaved roads, not counting the roads of private use of rural properties. In the forest sector the unpaved roads have been the main focus of studies related to erosion, as are the agents that contribute most to the runoff and sediment production. The erosion acceleration provided by roads are linked to changes in hydrological processes. The main changes are rainfall and surface and subsurface flow interception, and the divergence and the concentration of water flow on the roads\' structures. Among the environmental damage caused by the introduction of roads it\'s possible to emphasize the reduction of water quality and stream aggradation. In view of the need to understand the functions of roads in the relations between forest management and water, the unpaved roads of the Experimental Station of Forest Sciences Itatinga (EECFI) were subjected to two analyzes. The study was divided into two parts, the first identified road segments susceptible to erosion (qualitative analysis) and the second part estimated the sediments production rates and volume runoff on road surfaces (quantitative analysis). The entire road network of EECFI was mapped and digitalized using System Geographic Information (GIS) platforms. From the digital elevation model (DEM) and the soil type and land cover maps were calculated four indicators (hydrological and topographical) used in the identification of segments with greater erosion risks. Through multivariate statistical methods, all indicators of each road segment, simultaneously, were divided into groups with similar characteristics. The identification of segments groups susceptible to erosion was performed by the interpretation of the analysis of variance (one way ANOVA). For the estimative proposed in the second part, 16 plots were installed with different slopes, with and without carrying out maintenance on the surfaces of the roads. The sediment production rates and runoff volume were analyzed by analysis of covariance, and the effects of the variables and covariates were analyzed using generalized linear mixed model. The results showed that both the indicators and the method used for the separation were able to identify two segments groups with different characteristics for susceptibility to erosion. These characteristics were provided by the positioning of roads in relation to the terrain contour lines. The slope and the maintenance of road surfaces significantly increased the production of sediments, most notably the slopes. Regarding the increase of the runoff volume, only maintenance activities showed significant effect. The adjustment of maintenance techniques, as well as the adoption of complementary techniques in segments roads considered more susceptible, will reduce the soil and water losses and resulting environmental damages.

En este trabajo se estudia el uso de las nubes de puntos en 3D, es decir, un conjunto de puntos en un sistema de referencia cartesiano en R3, para la identificación y caracterización de las discontinuidades que afloran en un macizo rocoso y su aplicación al campo de la Mecánica de Rocas. Las nubes de puntos utilizadas se han adquirido mediante tres técnicas: sintéticas, 3D laser scanner y la técnica de fotogrametría digital Structure From Motion (SfM). El enfoque está orientado a la extracción y caracterización de familias de discontinuidades y su aplicación a la evaluación de la calidad de un talud rocoso mediante la clasificación geomecánica Slope Mass Rating (SMR). El contenido de la misma está dividido en tres bloques, como son: (1) metodología de extracción de discontinuidades y clasificación de la nube de puntos 3D; (2) análisis de espaciados normales en nubes de puntos 3D; y (3) análisis de la evaluación de la calidad geomecánica de taludes rocoso mediante la clasificación geomecánica SMR a partir de nubes de puntos 3D. La primera línea de investigación consiste en el estudio de las nubes de puntos 3D con la finalidad de extraer y caracterizar las discontinuidades planas presentes en la superficie de un macizo rocoso. En primer lugar, se ha recopilado información de las metodologías existentes y la disponibilidad de programas para su estudio. Esto motivó la decisión de investigar y diseñar un proceso de clasificación novedoso, que muestre todos los pasos para su programación e incluso ofreciendo el código programado a la comunidad científica bajo licencia GNU GPL. De esta forma, se ha diseñado una novedosa metodología y se ha programado un software que analiza nubes de puntos 3D de forma semi-automática, permitiendo al usuario interactuar con el proceso de clasificación. Dicho software se llama Discontinuity Set Extractor (DSE). El método se ha validado empleando nubes de puntos sintéticas y adquiridas con 3D laser scanner. En primer lugar, este código analiza la nube de puntos efectuando un test de coplanaridad para cada punto y sus vecinos próximos para, a continuación, calcular el vector normal de la superficie en el punto estudiado. En segundo lugar, se representan los polos de los vectores normales calculados en el paso previo en una falsilla estereográfica. A continuación se calcula la densidad de los polos y los polos con mayor densidad o polos principales. Estos indican las orientaciones de la superficie más representadas, y por tanto las familias de discontinuidades. En tercer lugar, se asigna a cada punto una familia en dependencia del ángulo formado por el vector normal del punto y el de la familia. En este punto el usuario puede visualizar la nube de puntos clasificada con las familias de discontinuidades que ha determinado para validar el resultado intermedio. En cuarto lugar, se realiza un análisis cluster en el que se determina la agrupación de puntos según planos para cada familia (clusters). A continuación, se filtran aquellos que no tengan un número de puntos suficiente y se determina la ecuación de cada plano. Finalmente, se exportan los resultados de la clasificación a un archivo de texto para su análisis y representación en otros programas. La segunda línea de investigación consiste en el estudio del espaciado entre discontinuidades planas que afloran en macizos rocosos a partir de nubes de puntos 3D. Se desarrolló una metodología de cálculo de espaciados a partir de nubes de puntos 3D previamente clasificadas con el fin de determinar las relaciones espaciales entre planos de cada familia y calcular el espaciado normal. El fundamento novedoso del método propuesto es determinar el espaciado normal de familia basándonos en los mismos principios que en campo, pero sin la restricción de las limitaciones espaciales, condiciones de inseguridad y dificultades inherentes al proceso. Se consideraron dos aspectos de las discontinuidades: su persistencia finita o infinita, siendo la primera el aspecto más novedoso de esta publicación. El desarrollo y aplicación del método a varios casos de estudio permitió determinar su ámbito de aplicación. La validación se llevó a cabo con nubes de puntos sintéticas y adquiridas con 3D laser scanner. La tercera línea de investigación consiste en el análisis de la aplicación de la información obtenida con nubes de puntos 3D a la evaluación de la calidad de un talud rocoso mediante la clasificación geomecánica SMR. El análisis se centró en la influencia del uso de orientaciones determinadas con distintas fuentes de información (datos de campo y técnicas de adquisición remota) en la determinación de los factores de ajuste y al valor del índice SMR. Los resultados de este análisis muestran que el uso de fuentes de información y técnicas ampliamente aceptadas pueden ocasionar cambios en la evaluación de la calidad del talud rocoso de hasta una clase geomecánica (es decir, 20 unidades). Asimismo, los análisis realizados han permitido constatar la validez del índice SMR para cartografiar zonas inestables de un talud. Los métodos y programas informáticos desarrollados suponen un importante avance científico para el uso de nubes de puntos 3D para: (1) el estudio y caracterización de las discontinuidades de los macizos rocosos y (2) su aplicación a la evaluación de la calidad de taludes en roca mediante las clasificaciones geomecánicas. Asimismo, las conclusiones obtenidas y los medios y métodos empleados en esta tesis doctoral podrán ser contrastadas y utilizados por otros investigadores, al estar disponibles en la web del autor bajo licencia GNU GPL.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Informática e Computação. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

El estudio de los parámetros resistentes de los geosintéticos utilizados en los sistemas de impermeabilización de vertederos es un tema muy importante. Estos sistemas contienen diferentes interfaces (geosintético/geosintético y/o suelo/geosintético), muchas de las cuales tienen baja resistencia al deslizamiento. Esto potencia la existencia de superficies de rotura a lo largo de los taludes de los vertederos. El conocimiento de los parámetros resistentes al corte de los contactos entre geosintéticos (geotextiles, geomallas, geomembranas, etc.) y suelo ha sido investigado en la Universidad de Cantabria. Para ello se ha desarrollado una metodología del ensayo de corte directo 300x300 mm entre dos geosintéticos, entre suelo y geosintético, obteniendo los parámetros resistentes de estas interfaces. Seguidamente, en el Instituto de Geotecnia de la Universidad de Freiberg, se ha desarrollado el modelo de comportamiento resistente al corte de la interfaz geomembrana/geotextil. Este modelo se ha implementado en el programa de diferencias finitas FLAC3D para el desarrollo del modelo numérico. Comprobando que existe una excelente concordancia entre resultados de laboratorio, modelo analítico y modelo numérico. / The study of friction of the geosynthetics used for landfills both for basal-liner and capping systems is a very important issue. These lining systems typically contain a large number of material interfaces (geosynthetics/geosynthetics or geosynthetics/soil), many of which have low shear strengths. This introduces potential failure surfaces along the side slopes and base of the fill mass.A research project about this subject has been undertaken at University of Cantabria. In this investigation, a methodology for direct shear tests between two geosynthetics and a soil and a geosynthetic has been developed, achieving the friction parameters and analysing interaction mechanisms of different contacts. Later on at Technical University Bergakademie Freiberg was developed a shear strength model of the geomembrane/geotextile interface. On the one hand a shear model has been developed, on the other this model was introduced in numerical modelling code for advanced geotechnical analysis, FLAC3D. There is an excellent agreement between laboratory results, shear model and numerical model.

O estudo das formas de relevo através da geomorfometria ciência que quantifica as superfícies topográficas demanda que múltiplas escalas sejam consideradas simultaneamente. Esse fato soma-se à continuidade espacial inerente à topografia, a qual raramente apresenta limites naturais abruptos, para conceder um caráter vago às formas de relevo. Essa dupla vagueza, no entanto, é raramente abordada de forma explícita em trabalhos científicos que, usualmente, valem-se de limiares e definições subjetivas e arbitrárias para descreverem o relevo. Dentro desse contexto, o trabalho apresenta um método inovador de caracterização geomorfométrica multiescala de modelos digitais de terreno (MDTs). A abordagem proposta baseia-se no método de extração de feições morfométricas de Wood (1996), mas o modifica em um número de maneiras: (i) expandindo o número de classes identificadas; (ii) transformando-o em um sistema fuzzy, cujos conjuntos fuzzy são parametrizados automaticamente e; (iii) limitando localmente a escala máxima de análise de maneira não-supervisionada. Como resultado, obtém-se um mapa de feições fundamentais e um mapa de escalas fundamentais que, juntos, sintetizam a estrutura multiescala das superfícies. Além disso, são produzidos mapas de pertinências fuzzy e de índice de confusão para cada escala analisada, assim como versões multiescala dos mesmos. Para avaliar a transferibilidade e o caráter não-supervisionado do método, foram analisados cinco MDTs oriundos de bases de dados distintas, com diferentes resoluções e extensões espaciais, compreendendo regiões continentais, do fundo dos oceanos e do planeta Marte. Os resultados obtidos foram avaliados em relação à utilização de escalas e parametrizações fixas, atestando a capacidade do método de empreender caracterizações geomorfométricas mais completas do que abordagens convencionais. Duas aplicações foram ainda propostas: a parametrização geomorfométrica multiescala e o desenvolvimento de uma assinatura morfométrica multiescala, demonstrando claros caminhos para a continuidade da pesquisa. Como conclusão geral, não obstante a algumas limitações apontadas, considerou-se que o trabalho apresentado alcançou seu objetivo de prover a caracterização geomorfométrica multiescala de modelos digitais de terreno.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / A estrutura crustal do Orógeno Ribeira pode ser definida, em seu segmento central, por alguns terrenos tectono-estratigráficos distintos entre si, e limitados por empurrões por sobre o Cráton de São Francisco e zonas de cisalhamento oblíquas, resultado de sucessivos eventos de colagem no Brasiliano. Neste contexto, o Terreno Paraíba do Sul se apresenta como uma estrutura sinformal, recobrindo o Terreno Ocidental, margem retrabalhada do Cráton de São Francisco (Heilbron et al., 2004). Ainda que o Orógeno Ribeira seja o mais estudado do Gondwana Oeste, esta tese contribui para o entendimento da constituição, origem e evolução das unidades que compõem o Terreno Paraíba do Sul, neste orógeno. Para tanto foram realizadas investigações geocronológicas sistemáticas subsidiadas por análises litogeoquímicas, tendo em vista o caráter regional do terreno estudado. Este estudo integrado se faz necessário em virtude da poucas e espacialmente restritas idades existentes para os ortognaisses do embasamento (Complexo Quirino) e granitóides, e à ausência de idades de proveniência de sua cobertura metassedimentar (Grupo Paraíba do Sul). Os dados litogeoquímicos de quarenta e uma análises (trinta e duas de Valladares et al., 2002) discriminam duas séries cálcio-alcalinas para o Complexo Quirino: uma de médio-K e composição tonalítica; e outra de alto-K e composição granítica/granodiorítica, relacionadas a ambiente de arco vulcânico. Foram ainda identificados alguns possíveis grupos cogenéticos, para cada uma destas séries (grupos 1 a 8 para a série de alto-K, e 1 a 3 para a série de médio-K), considerando razões entre elementos incompatíveis com variações inferiores a 1,5 vezes (Allégre & Minster, 1978) e outros critérios petrológicos, para orientação da investigação geocronológica. A análise geocronológica U-Pb foi realizada pelo método LA-ICPMS, em zircões selecionados de dez amostras, sendo seis de ortognaisses do Complexo Quirino (quatro da série de alto-K e duas da série de médio-K), duas de quartzitos do Grupo Paraíba do Sul e duas de granitóides neoproterozóicos. Todas as análises foram produzidas pelo autor no Radiogenic Isotope Facility of University of Alberta, Canadá. Os dados obtidos apresentaram, para o Complexo Quirino, idades de cristalização paleoproterozóica relacionadas ao Evento Transamazônico, sendo a série de alto-K mais antiga (2308 9,2 Ma a 2185 8 Ma) do que a série de médio-K (2169 3 Ma a 2136 14 Ma). A integração dos dados geocronológicos obtidos, com as avaliações petrogenéticas, possibilita a interpretação de que quatro ou cinco suítes ocorram na série de alto-K. A série de médio-K seria representada por uma única suíte cogenética, evoluída por assimilação concomitante à cristalização fracionada, consequente de fusão de crosta arqueana pré-existente durante o mesmo evento que gerou crosta juvenil. A expressiva quantidade de grãos herdados e idade TDM (Valladares et al., 2002) corroboram com esta hipótese. Os metassedimentos investigados são provenientes da erosão de rochas paleoproterozóicas (com maior concentração entre 1,9 Ga e 2,1 Ga), em parte oriundas do próprio embasamento, juntamente com contribuições subordinadas de fontes arqueanas. A idade de deposição máxima obtida a 1951 Ma (zircão concordante mais jovem), juntamente com a idade concordante mais antiga de metamorfismo do seu embasamento (645 13 Ma), define a melhor estimativa para a implantação da Bacia Paraíba do Sul em algum intervalo entre o final da Orogenia Transamazônica e o início da Orogenia Brasiliana. Três eventos metamórficos neoproterozóicos também foram identificados com base em registros de bordos de grãos, pontas de prismas e interceptos inferiores de zircões do embasamento e idades de cristalização de granitóides: um precoce, entre 645-605 Ma caracterizado nesta tese como pré-M1; e outros dois subseqüentes, com intervalos de 605-570 Ma e 540-520 Ma correlacionáveis respectivamente aos eventos M1 e M2 de Heilbron (1993) para o Orógeno Ribeira. Dentre as hipóteses para o registro metamórfico pré-M1, é sugerida uma possível influência dos episódios colisionais, de idade cronocorrelata, ao sul do Orógeno Brasília, ou a existência de um fragmento de crosta continental posicionada entre o Arco Rio Negro (Terreno Oriental) e o Cráton de São Francisco. No segundo caso, um evento de acresção deste fragmento de crosta ao arco, anterior à colisão com o Cráton, resultaria nas idades de metamorfismo mais precoce. Por fim, a idade ID-TIMS de 503 2 Ma em titanita do Complexo Quirino (Valladares, 1996) continuaria sendo a mais nova, refletindo a diminuição da atividade metamórfica para este terreno. / The crustal structure of the Ribeira Belt can be defined, in its central segment, by some tectono-estratigraphic terrains which are different, and limited by thrusts over São Francisco Craton and obliquous shear zones, result of successful docking events in the Brasiliano. In this context, the Paraíba do Sul Terrane is presented as a sinformal structure, covering the Occidental Terrane, a reworked margin of São Francisco Craton (Heilbron et al., 2004). Although the Ribeira mobile belt is the most studied in the West Gondwana, this study has contributed to the understanding of the constitution, origin and evolution of the units which compose the Paraíba do Sul Terrane, in this orogen. For that, systematic geochronological investigations were carried out, subsidized by lithogeochemical analysis, considering the regional character of the terrane being analyzed. This integrated study is necessary due to the few and spaciously restricted existing ages for the orthogneisses of the basement (Quirino Complex) and granitoids, and the absence of ages of provenance of its metasedimentary coverage (Paraiba do Sul Group). The litogeochemical data of 41 analyses (32 from Valladares et al., 2002) distinguish two calc-alkaline series for Quirino Complex: one of medium-K and tonalitic composition; other of high-K and granitic/granodioritic composition, related to a volcanic arc environment. Some possible cogenetic groups we identified, for each of these series (groups 1 to 8 for the high-K series, and 1 to 3 for the medium-K series), considering rates between incompatible elements varying below 1.5 times (Allégre & Minster, 1978) and other petrologic criteria, for the orientation of the geochronological investigation. The U-Pb geochronological analysis was performed by LA-ICPMS method, in zircons selected from ten samples, of which six were from orthogneisses from the Quirino Complex (four from the high-K series and two from the medium-K series), two from quartzites from Paraíba do Sul Group and two from neoproterozoic granitoids. All the analyses were produced by the author in the Radiogenic Isotope Facility of University of Alberta, Canada. The data obtained presented, for the Quirino Complex, palaeoproterozoic crystallization ages related to the Transamazonic Event, the high-K series being older (2308 9.2 Ma a 2185 8 Ma) that the medium-K series (2169 3 Ma a 2136 14 Ma). The integration of the geochronological data with the petrogenetic evaluation leads to the conclusion that four or five suites occur in the high-K serie. The medium-K series would be represented by one sole cogenetic suite, evolved by concomitant assimilation during fractioned crystallization, resulting, in part, from the melt of an archean crust during the same event which generated juvenile crust on the Palaeoproterozoic. The expressive quantity of inherited archean grains and TDM archean age (Valladares et al., 2002) support this hypothesis. The metasediments investigated are originated from the erosion of palaeoproterozoic rocks (with higher concentration between 1.9 Ga and 2.1 Ga), partly originated from the basement itself, together with subordinated contributions of archean sources. The maximum deposition age obtained at 1951 Ma (youngest zircon concordant), together with the oldest concordant age of the metamorphism of its basement (645 13 Ma), defines the best estimate for the implementation of the Paraíba do Sul Basin, in some interval between the end of the Transamazonic Orogeny and the beginning of the Brasilian Orogeny. Three neoproterozoic metamorphic events were also identified based on registers of overgrowth grain, prismatic tips and lower intercepts of zircons of the basement and granitoid crystallization ages: one precocious, between 645-605 Ma, characterized in this study as pre-M1; and two subsequent, with intervals of 605-570 Ma and 540-520 Ma respectively correlated to Heilbron (1993) M1 and M2 events for the Ribeira Belt. Among the hypothesis for the metamorphic pre-M1 register, we suggest possible influence of the collision episodes, of chronorrelated age, south of the Brasilia Belt, or the existence of a fragment of continental crust positioned between the Rio Negro Arc (Oriental Terrane) and São Francisco Craton. In the second case, an accretion event of this crust fragment to the arc, from before the collision with the Craton, would result in the earlier metamorphism ages. Finally, the ID-TIMS age of 503 2 Ma in titanite of the Quirino Complex (Valladares, 1996) would still be the youngest, reflecting the decrease of the metamorphic activity for this terrane.

O estudo das formas de relevo através da geomorfometria ciência que quantifica as superfícies topográficas demanda que múltiplas escalas sejam consideradas simultaneamente. Esse fato soma-se à continuidade espacial inerente à topografia, a qual raramente apresenta limites naturais abruptos, para conceder um caráter vago às formas de relevo. Essa dupla vagueza, no entanto, é raramente abordada de forma explícita em trabalhos científicos que, usualmente, valem-se de limiares e definições subjetivas e arbitrárias para descreverem o relevo. Dentro desse contexto, o trabalho apresenta um método inovador de caracterização geomorfométrica multiescala de modelos digitais de terreno (MDTs). A abordagem proposta baseia-se no método de extração de feições morfométricas de Wood (1996), mas o modifica em um número de maneiras: (i) expandindo o número de classes identificadas; (ii) transformando-o em um sistema fuzzy, cujos conjuntos fuzzy são parametrizados automaticamente e; (iii) limitando localmente a escala máxima de análise de maneira não-supervisionada. Como resultado, obtém-se um mapa de feições fundamentais e um mapa de escalas fundamentais que, juntos, sintetizam a estrutura multiescala das superfícies. Além disso, são produzidos mapas de pertinências fuzzy e de índice de confusão para cada escala analisada, assim como versões multiescala dos mesmos. Para avaliar a transferibilidade e o caráter não-supervisionado do método, foram analisados cinco MDTs oriundos de bases de dados distintas, com diferentes resoluções e extensões espaciais, compreendendo regiões continentais, do fundo dos oceanos e do planeta Marte. Os resultados obtidos foram avaliados em relação à utilização de escalas e parametrizações fixas, atestando a capacidade do método de empreender caracterizações geomorfométricas mais completas do que abordagens convencionais. Duas aplicações foram ainda propostas: a parametrização geomorfométrica multiescala e o desenvolvimento de uma assinatura morfométrica multiescala, demonstrando claros caminhos para a continuidade da pesquisa. Como conclusão geral, não obstante a algumas limitações apontadas, considerou-se que o trabalho apresentado alcançou seu objetivo de prover a caracterização geomorfométrica multiescala de modelos digitais de terreno.