O fator de compressibilidade (Z) de gás natural é utilizado em vários cálculos na engenharia de petróleo (avaliação de formações, perda de carga em tubulações, gradiente de pressão em poços de gás, cálculos de balanço de massa, medição de gás, compressão e processamento de gás). As fontes mais comuns de valores de Z são medições experimentais, caras e demoradas. Essa propriedade também é estimada por correlações empíricas, modelos baseados no princípio dos estados correspondentes ou equações de estado (EOS). Foram avaliadas as capacidades das EOS de Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR), Patel-Teja (PT), Patel-Teja-Valderrama (PTV), Schmidt-Wenzel (SW), Lawal-Lake-Silberberg (LLS) e AGA-8 para previsão desta propriedade em aproximadamente 2200 pontos de dados experimentais. Estes pontos foram divididos em quatro grupos: Grupo 1 (Presença de frações C7+, Grupo 2 (temperaturas inferiores a 258,15 K), Grupo 3 (pressões superiores a 10000 kPa) e Grupo 4 (pressões inferiores a 10000 kPa). Os cálculos utilizando as equações de estado sob diferentes esquemas de previsão de coeficientes binários de interação foram cuidadosamente investigados. Os resultados sugerem que a EOS AGA-8 apresenta os menores erros para pressões de até 70000 kPa. Entretanto, observou-se uma tendência de aumento nos desvios médios absolutos em função das concentrações de CO2 e H2S. As EOS PTV e a EOS SW são capazes de predizer o fator de compressibilidade (Z) com desvios médios absolutos entre os valores calculados e experimentais com precisão satisfatória para a maioria das aplicações, para uma variada faixa de temperatura e pressão. Este estudo também apresenta uma avaliação de 224 métodos de cálculo de Z onde foram utilizadas 8 correlações combinadas com 4 regras de mistura para estimativa de temperaturas e pressões pseudorreduzidas das amostras, junto com 7 métodos de caracterização das propriedades críticas da fração C7+, quando presente na composição do gás. Em função dos resultados são sugeridas, para diferentes tipos de sistemas, as melhores combinações de correlações com regras de mistura capazes de predizer fatores de compressibilidade (Z) com os menores erros absolutos médios relativos / The compressibility factor (Z-factor) of natural gases is necessary in many petroleum engineering calculations (evaluation of formation, pressure drop through a pipe, pressure gradient in gas wells, material balance calculations, gas metering, gas compression and processing). The most common sources of Z-factor values are experimental measurements, which are expensive and time consuming. This property is also estimated from empirical correlations, corresponding state models or equations of state (EOS) when experimental data is unavailable. Capabilities of Soave-Redlich-Kwong (SRK), Peng-Robinson (PR), Patel-Teja (PT), Patel-Teja-Valderrama (PTV), Schmidt-Wenzel (SW), Lawal-Lake-Silberberg (LLS) and AGA-8 to predict this property of 2200 data points under various schemes of binary interaction numbers are thoroughly investigated. This database was split on four groups: Group 1 (presence of hydrocarbon plus fraction - C7+), Group 2 (temperatures lower than 258.15 K), Group 3 (pressures higher than 10000 kPa) e Group 4 (pressures lower than 10000 kPa). The best results were obtained from EOS AGA-8 for pressures up to 70000 kPa. However, an increasing trend in average absolute deviations was observed as a function of CO2 e H2S concentrations. EOS PTV and EOS SW are capable to predict the compressibility factor (Z) with average absolute deviation between calculated and experimental values with satisfactory accuracy for most applications for a wide range of temperature and pressure. This study also presents an evaluation of 224 possible methods of calculating the gas compressibility factor, based on 8 correlations and corresponding state models, combined with 4 mixing rule that predict the pseudo-reduced pressure and temperatures of the mixture, that were combined with 7 methods of characterizing the plus fraction critical properties when present in the gas composition. Results suggest for different systems conditions, the best correlation and mixing rule combination capable of predicting Z-factor with the least average absolute relative error

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A descoberta de reservatórios de petróleo na camada do pré-sal abriu novas perspectivas para a economia brasileira. A grandes profundidades, com elevado teor de CO2 e submetidos a altas pressões e temperaturas, a exploração de petróleo das camadas de pré-sal constitui um considerável desafio tecnológico. Neste contexto, o conhecimento dos coeficientes de compressibilidade são fundamentais para o estudo do comportamento termodinâmico e escoamento dos fluidos destes campos de produção. Com este objetivo, foram determinadas experimentalmente nesta dissertação a massa específica e a velocidade do som de sistemas envolvendo quatro hidrocarbonetos puros: n-decano, n-hexadecano, decalina e tetralina, assim como para sistemas multicompostos envolvendo estes hidrocarbonetos e para uma amostra de condensado de petróleo. Os resultados obtidos permitiram o cálculo dos coeficientes de compressibilidade isentrópica, isotérmica e isentálpica. É apresentada uma avaliação sobre a capacidade de se correlacionar dados experimentais de velocidade do som aos dados calculados pelas equações de estado de Peng-Robinson e Lee-Kesler com regras de mistura: (i) Spencer e Danner e (ii) Lee-Kesler / The discovery of oil reservoirs in the pre-salt layer has opened new perspectives for Brazilian economy. In deep waters, with high levels of CO2 and subjected to high pressures and temperatures, the oil exploration in the pre-salt layer is a considerable technological challenge. In this context, knowledge of compressibility coefficients and phase equilibrium data are essential for studying the thermodynamic behavior and flow in these oil fields. With this objective, experimental data were obtained for density and sound velocity in systems involving four pure hydrocarbons: n-decane, n-hexadecane, decalin and tetralin, as well as in multi-component systems involving these hydrocarbons, and in a sample of oil condensate. The results obtained allowed the calculation of isentropic, isothermal and isenthalpic compressibility coefficients. An evaluation on the ability to correlate experimental data of sound velocity with data calculated from Peng-Robinson and Lee-Kesler equations of state with mixing rules: (i) Spencer and Danner and (ii) Lee-Kesler is presented

Os objetivos desta pesquisa incluem: (i) estudar as características de compactação dos resíduos sólidos urbanos (RSU); (ii) avaliar os mecanismos de compressão dos RSU e o efeito de sobrecarga (aterro experimental) em maciço sanitário existente; (iii) desenvolver programa computacional para previsão de recalques em aterros sanitários. Um aterro experimental com cerca de 24.400 \'M POT.3\' de RSU e altura de até 4 m, distribuído em área aproximada de 8.400 \'M POT.2\', foi construído em São Paulo para estudar os procedimentos de compactação de aterros sanitários. Ensaios in situ de grande dimensão foram executados para avaliar o peso específico do resíduo, após a compactação, em diferentes posições e camadas do experimento. Ensaios de umidade e composição dos resíduos foram realizados, assim como o levantamento das espessuras das camadas para cada etapa construtiva. O aterro experimental foi construído sobre aterro existente, criando a oportunidade para estudar a compressão do resíduo novo e antigo. Rigoroso programa de monitoração de recalques foi implantado, de forma que as deformações do aterro experimental pudessem ser isoladas das do aterro existente. Marcos superficiais foram posicionados interna e externamente à área do experimento, e placas de recalque instaladas na base do aterro experimental. O período de monitoramento envolveu cerca de 3 anos de medidas. A pesquisa resultou em: (i) novos subsídios e relações para a compactação dos RSU, incluindo as influências do equipamento de compactação, número de passadas, espessura das camadas, plano de compactação e teor de umidade, mostrando ser este último o parâmetro de maior impacto no processo de compactação; (ii) dados de peso específico e de sua relação com a profundidade, assim como do efeito da compactação na compressibilidade dos RSU e na geração de líquidos percolados em aterros sanitários; (iii) avaliação do desempenho de modelos de compressibilidade existentes na literatura; (iv) desenvolvimento de modelo compósito para compressibilidade dos RSU, considerando a compressão mecânica primária e secundária e a parcela devido a biodegradação dos resíduos; (v) desenvolvimento do programa MSWSET usando o modelo compósito para cálculo dos recalques de aterros como função do tempo. O modelo e programa desenvolvidos apresentaram elevado desempenho, constituindo importante ferramenta para previsão de recalques de aterros sanitários. / The objectives of this research were to: (i) study the compaction characteristics of municipal solid waste (MSW); (ii) evaluate the compression mechanisms of MSW and its response to a surcharge (waste test fill) over an existing landfill; (iii) develop a computer program for landfill settlement predictions. A waste test fill with a volume of about 24,400 \'M POT.3\' and a height up to 4 m, distributed over an area of approximately 8,400 \'M POT.2\', was constructed in Sao Paulo, to study compaction procedures for sanitary landfills. Large in situ tests were performed to evaluate the unit weight of waste immediately after compaction at several locations for each lift. Water content measurements and composition determinations were carried out, as well as thickness measurements of the waste layers after each construction (compaction) phase. The test fill was constructed over an existing landfill. Thus, the test fill provided opportunities to study the compression of the new and the old waste. A rigorous program of deformation monitoring was implemented in order to separate compression of the test fill from settlement of the underlying landfill. Benchmarks were located inside and outside of the experimental area, and settlement plates were installed at the bottom of the test fill. The monitoring period encompasses around 3 years of measurements. The research provided: (i) new guidelines and relationships for compaction of municipal solid waste, including the influences of compaction equipment, number of passes, lift thickness, water content, and compaction plane. The water content has presented larger response on the compaction process than the other variables; (ii) quantitative data regarding unit weight, the influence of depth on unit weight, water content, compressibility of MSW, and leachate generation; (iii) assessment of the performance of existing MSW compressibility models described in the literature; (iv) development of a composite model of MSW compressibility that considers primary compression, secondary mechanical compression, and compression from biodegradation; (v) development of the computer program MSWSET using the composite model of MSW compressibility to calculate landfill settlement as a function of time. The developed model and program has presented a high performance, being a powerful tool for landfill settlement prediction.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-08-17T13:58:22Z No. of bitstreams: 1 Romero Falcao Bezerra de Vasconcelos.pdf: 1209446 bytes, checksum: 5d0e80152c5bbb339e575d66b8691373 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-17T13:58:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Romero Falcao Bezerra de Vasconcelos.pdf: 1209446 bytes, checksum: 5d0e80152c5bbb339e575d66b8691373 (MD5) Previous issue date: 2009-02-17 / The soils of the Coastal Plains cultivated with sugarcane for a long period of time under different management systems may make changes in physical and chemical properties and the state of soil aggregation. Considering the above, the objective of this study was to evaluate the effects of different management systems with sugarcane on the chemical and physical properties of a dystrophic cohesive Yellow Latosol of coastal tablelands of Alagoas. Plots were selected in areas of production in the growing of sugarcane, and the object of experimental research three areas, representative of three management systems adopted by sugarcane production unit, namely: a cultivated area under irrigation management system (SMI), an area under the management system of fertirrigation with vinasse (SMV) and area under a management system with application of vinasse + filter tart (SMVT). These management systems were compared and on the witness pattern represented by native forest (NF). To assess the physical and chemical properties and aggregation state of the soil, the soil samples were collected at random in the areas subject to different management systems, in the depths of 0- 0,20; 0,20-0,40 and 0,40-0,60 m, being withdrawn at a point between the lines of sugarcane. The results were submitted to analysis of variance and the averages compared by Tukey test to 5% significance. Study of simple correlations were performed between some variables measures. The results showed that the different management systems promoted investigated changes in physical and chemical properties and the state of soil aggregation. The parameters of consistency of the soil tended to increase the humidity in their values with the increase of total organic carbon (TOC) of soil, promoted by the addition of waste from sugar cane. The studies of simple correlations between the total organic carbon (TOC) and the rates of stability of aggregate investigated, showed significant (p<0,01) correlation and positive. The management systems that received the addition of waste from sugarcane showed less deterioration in physical and chemical properties of soil in the soil under native forest (NF). / Os solos dos tabuleiros costeiros cultivados com cana-de-açúcar, durante longo período de tempo, sob diferentes sistemas de manejo, podem apresentar alterações nas propriedades físicas e químicas e no estado de agregação. O objetivo do trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes sistemas de manejo com cana-de-açúcar sobre as propriedades físicas e químicas de um Latossolo Amarelo Distrocoeso dos tabuleiros costeiros de Alagoas. Foram selecionadas áreas em talhões de produção com a cultura da cana-de-açucar, sendo objeto de pesquisa experimental três áreas, representativas de três sistemas de manejo adotados pela unidade sucroalcooleira, a saber: uma área cultivada sob sistema de manejo irrigado (SMI), uma área sob sistema de manejo de fertirrigação com vinhaça (SMV) e uma área sob sistema de manejo com aplicação de vinhaça + torta de filtro (SMVT). Esses sistemas de manejo foram comparados entre si e em relação a uma testemunha padrão, representada por uma mata nativa (MN). Para avaliar as propriedades físicas e químicas e o estado de agregação do solo, amostras de solo foram coletadas ao acaso, nas áreas submetidas aos diferentes sistemas de manejo, nas profundidades de 0-0,20; 0,20-0,40 e 0,40-0,60 metros, sendo retiradas num ponto situado nas entrelinhas da cana-de-açúcar. Os resultados obtidos foram submetidos a análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey, a 5% de significância. Estudos de correlações simples foram realizados entre algumas variáveis medidas. Os resultados permitiram concluir que os diferentes sistemas de manejo investigados promoveram alterações nas propriedades físicas e químicas e no estado de agregação do solo. Os parâmetros de consistência do solo apresentaram tendência de aumento em seus valores de umidade com o incremento do carbono orgânico total (COT) do solo, promovido pela adição de resíduos da cana-de-açúcar. Os estudos de correlações simples entre o carbono orgânico total (COT) e os índices de estabilidade de agregados investigados apresentaram correlações significativas (p<0,01) e positivas. Os sistemas de manejo que receberam adição de resíduos da cana-de-açúcar denotaram menor degradação nas propriedades físicas e químicas do solo, em relação ao solo sob mata nativa (MN).

Neste trabalho são apresentados resultados de ensaios triaxiais convencionais, de compressão confinada e triaxiais com controle de tensão, realizados em amostras saturadas e com controle de sucção, em corpos de prova indeformados coletados ao longo de um perfil típico de solo da cidade de São Carlos - SP. A partir dos dados obtidos, faz-se um estudo do comportamento de deformação e resistência do solo, em condições não saturadas, ao longo de todo perfil amostrado. Para o solo residual de arenito realiza-se também um estudo das suas principais características de elastoplasticidade, para a condição saturada e para o caso dos ensaios realizados com controle de sucção. Mostra-se que as superfícies de plastificação obtidas para o solo podem ser ajustadas de modo razoável pela superfície de escoamento do Cam-Clay modificado, utilizada nos modelos de Alonso et al. (1990) e Balmaceda et al. (1992). Para esta superfície, o uso de uma lei de fluxo associada conduziu a resultados satisfatórios. Um modelo constitutivo é proposto para representação do comportamento do solo em condições não saturadas. Uma nova superfície de plastificação e uma nova lei de fluxo (não associada) são propostas para o solo, conseguindo-se uma melhor previsão dos pontos de escoamento situados à esquerda da projeção da linha de estados críticos e diminuindo-se os valores dos desvios angulares dos vetores de incrementos de deformação plástica. No modelo constitutivo proposto neste trabalho, a superfície de escoamento LC do solo é obtida levando-se em consideração não somente os valores da pressão de pré-adensamento, mas também os valores de &#947(s). Os modelos constitutivos proposto e de Balmaceda et al. (1992) são utilizados na simulação dos ensaios de laboratório, obtendo-se bons resultados. Com o uso dos parâmetros adotados para a simulação dos ensaios de laboratório são realizadas previsões do comportamento de estruturas de fundação em campo, obtendo-se resultados satisfatórios. / This thesis deals with the application of elasto-plastic concepts to a typical non saturated soil from São Carlos - SP. The soil profile analysed is composed at is upper part of a sandy soil of coluvium origin and of a residual soil from sandstone at depths larger than 8 m. The water level is at a depth of about 10 m. The experimental work included compression triaxial tests following different stress paths and confined compression tests performed both on saturated and on unsaturated specimens. In the case of the residual soil of sandstone, its main elastoplastic characteristics are studied. It is shown that yield points can be fairly fitted by the yield surface proposed by of Alonso et al. (1990) and Balmaceda et al. (1992), which are an extension of modified Cam-Clay yield surface. In this case, an associated flow law also gave reasonable results in reproducing experimental data. In order to get a better adjustment between experimental and theoretical results, a new constitutive model is proposed using a new yield surface and a non associated flow law. It is shown that this new yield surface can better adjust experimental yield points, mainly those located at left of the critical state line (C.S.L.) and the new flow rule leaded to lower deviation of incremental plastic strain vectors. In the proposed model, the yield surface LC is obtained considering both &#947(s) and po experimental values. The proposed and Balmaceda et al. (1992) models were utilised to predict the laboratory soil behaviour, showing good results. The parameters already used to reproduce laboratory tests were also used to model foundation structures built in the soil studied and a fair agreement between experimental and predict results was obtained.

[pt] Ésteres de polietilenoglicol derivados de ácidos graxos são surfactantes não iônicos biodegradáveis com aplicação em vários segmentos da indústria, em especial nas indústrias de óleo e gás, farmacêutica, de cosméticos e de alimentos. Ésteres de ácidos graxos naturais, tais como acido esteárico e palmítico, foram sintetizados e caracterizados, e os seus filmes de Langmuir foram obtidos. As propriedades viscoelásticas destes polímeros modificados hidrofobicamente foram investigadas na interface ar-água. Desta forma foi também possível avaliar a isoterma de Langmuir Pi-A e as propriedades mecânicas das monocamadas através do cálculo do módulo de compressão (Cs -1). A elasticidade superficial dilatacional e a tensão superficial dinâmica dos filmes adsorvidos foram analisadas pelo método da gota pendente em um goniômetro. Os módulos dinâmicos oscilatórios de armazenamento e perda do bulk da solução aquosa do tensioativo foram estudados em um reômetro de cisalhamento. Os estudos de tensão superficial dinâmica revelaram que a adsorção do surfactante na interface ar-água acontece de maneira rápida atingindo uma região de meso-equilíbrio em aproximadamente de 1 a 2 min. Foi demostrado o comportamento preferencialmente elástico destes polímeros modificados hidrofobicamente em duas e três dimensões (interface e bulk). Consequentemente, foi alcançada uma boa capacidade para estes polímeros atuarem como agentes coletores de petróleo na presença ou ausência de eletrólitos na subfase aquosa. / [en] Fatty acid esters of polyethylene glycols are biodegradable non-ionic surfactants with application in many industrial segments such as oil and gas, pharmaceutical, cosmetics, and food. Esters of polyethylene glycols based on natural fatty acids such as stearic acid and palmitic acid, were synthesized and characterized, and their Langmuir films were obtained. The viscoelastic properties of these hydrophobically modified polymers at the air/water interface have been investigated. Thus it was also possible to evaluate the Langmuir isotherm (Pi-A) and mechanical properties of the monolayers by calculating the compression modulus (Cs-1). The surface dilatational elasticity and dynamic surface tension of the adsorbed films were analyzed by the pendant drop method with a goniometer apparatus. The oscillatory dynamic storage and loss modules of the bulk of the aqueous surfactant solution were studied in a shear rheometer. The dynamic surface tension studies show that the kinetics of the surfactant adsorption at the air-water interface is reasonably fast, reaching the meso-equilibrium region in approximately 1 to 2 min. It was demonstrated an elastic behavior of these hydrophobic modified polymers in two and three dimensions (interface and bulk). Consequently, it was achieved a good capacity for them to act as oil herding agents in presence or absence of electrolytes in the aqueous subphase.

[pt] O objetivo do presente trabalho é estudar a compressibilidade de um aterro de grandes dimensões construído há 18 anos na Barra da Tijuca (Rio de Janeiro) sobre de solo extremamente mole com aproximadamente 4 metros de espessura, onde foram observados recalques pós-construtivos de grande magnitude. A espessura constante do aterro e pouca variabilidade de espessura da camada mole envolvida permitem assumir condições de compressão próximas da unidimensional. Para o estudo, foi instalada instrumentação para medição de recalques por nivelamento geométrico de precisão. Um procedimento específico foi desenvolvido para possibilitar a medição de baixíssimas variações no desnível. Esse acompanhamento transcorreu por um período de 21 meses e mostrou que o aterro lançado 18 anos atrás continua em compressão. Foi realizada, também, uma campanha de ensaios de campo, contemplando CPTu (piezocone), dissipação e palheta, ensaios de caracterização completa em laboratório, incluindo ensaios químicos e mineralógicos, e ensaios oedométricos de longa duração em amostras indeformadas tipo Shelby. Por fim, com base em todas essas informações, procurou-se estimar os recalques ainda por ocorrer, especulando, ao final, sobre o tempo necessário para a estabilização dos recalques. / [en] The aim of this work is to study the compressibility of a large dimension embankment built 18 years ago at Barra da Tijuca (Rio de Janeiro) over a layer of extremely soft soil with thickness of about 4 meters, where large post-constructive settlements were observed. The constant thickness of the embankment and the low variability of the soft soil thickness allow one dimensional condition to be assumed. Geotechnical instrumentation has been installed for monitoring settlements by optical levelling. A specific procedure has been developed which allows measurement of very small settlement changes. Monitoring took place over 21 months and showed that the embankment built 18 years ago is still settling. Field tests have been carried out comprising CPTu with dissipation, vane shear test. Characterization tests, including chemical and mineralogical, and oedometric consolidation long term tests on undisturbed Shelby tube samples have also been carried out. Based on the collected data, an attempt at forecasting future settlements has been carried out including speculations about the time needed for the stabilization of the settlements.

[pt] O uso da sobrecarga a vácuo como um método eficiente no tratamento de solo mole é discutido através de ensaios de laboratório, usando solo indeformado. As características do adensamento a vácuo foram investigadas em laboratório através de ensaios edométricos, comparando carregamento com uso de vácuo ou carga convencional. Foram realizados ensaios na câmara triaxial, comparando o uso da pressão de vácuo e pressão atmosférica. Os resultados indicam que: (1) Os resultados dos ensaios edométricos sugerem que a aplicação de vácuo funciona de maneira equivalente ao incremento de carga convencional e induz a valores de recalques maiores quando comparado com a aplicação de uma carga convencional de mesma magnitude. (2) A partir dos resultados dos ensaios triaxiais, verificou-se que o uso da pressão de vácuo acelera a dissipação da poropressão quando comparado ao adensamento com a ação da pressão atmosférica. (3) As características de adensamento do solo não mostram discriminação contra a natureza da pressão de pré-adensamento, se são sob condições de pressão de vácuo, pressão atmosférica ou carregamento convencional. / [en] The use of vacuum surcharge as an effective technique in the treatment of soft soil is discussed in analysis in laboratory behavior. Laboratoy tests using undisturbed soil were performed to investigate the use of the technique. The characteristics of the vacuum consolidation were studied in the laboratory by oedometer tests comparing loading with the use of vacuum or conventional load. Tests were performed in triaxial chamber comparing the use of vacuum pressure and atmospheric pressure. The results indicate that: (1) The test results of oedometer test indicate that vacuum application operates in a manner equivalent to the conventional incremental load and induces the largest values of settlement when compared with the conventional application of a load of the same magnitude. (2) The results of the triaxial tests, it was found that the use of vacuum pressure accelerates the dissipation of pore pressure when compared with the action of atmospheric pressure. (3) The consolidation characteristics of the soil show no discrimination against the nature of the consolidation pressure, whether they are consolidated under vacuum pressure, atmospheric pressure or loading conventional.

[pt] Esta dissertação apresenta análises dos ensaios de caracterização e de adensamento edométrico realizados em amostras indeformadas extraídas em diferentes profundidades de um depósito de argila mole localizado em Santa Cruz, região oeste da cidade do Rio de Janeiro, nos anos de 2005 e 2008. As amostras foram extraídas de uma região onde o depósito foi submetido ao carregamento de um aterro com cerca de 2,5 m de espessura, construído na década de 1970 para a implantação de uma subestação de energia. Para a interpretação dos resultados dos ensaios edométricos realizados em amostras extraídas cerca de 30 anos após o lançamento do aterro, foi necessária a interpretação detalhada dos dados dos ensaios de laboratório em conjunto com dados de investigações geotécnicas de campo, com a finalidade de estimar o perfil de tensões verticais efetivas in situ no momento da extração das amostras. São apresentados e discutidos dados de compressibilidade e adensamento obtidos dos ensaios edométricos, além de aspectos relativos à qualidade das amostras e à reconstituição das curvas de compressibilidade edométrica das amostras de baixa qualidade. De forma complementar, é realizado um exercício de estimativa do adensamento do depósito sob a carga do aterro na área de extração das amostras, levando em conta o efeito de submersão do aterro e a ocorrência simultânea dos chamados adensamentos primário e secundário. / [en] This dissertation presents analyses of the characterization and one-dimensional consolidation tests carried out on undisturbed samples taken at different depths from a soft clay deposit located in Santa Cruz, western region of Rio de Janeiro city, in 2005 and 2008. The samples were taken from a region subjected to the loading of a 2.5 m thick embankment, built in the 1970s for the implementation of a power substation. To interpret the results of the one-dimensional consolidation tests performed on samples taken about 30 years after the landfill construction, a detailed analysis of the laboratory test data along with field geotechnical investigation data was necessary to allow estimating the in situ vertical effective stress profile when the samples were taken. Compressibility and consolidation data obtained from the one-dimensional consolidation tests are presented and discussed, as well as aspects related to the samples quality and to the reconstruction of the one-dimensional compression curves obtained from the low quality samples. In addition, an estimate of the deposit consolidation under the landfill load at the area where the samples were taken is carried out taking into account the landfill submergence effect as well as the simultaneous occurrence of the so-called primary and secondary consolidations.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Susceptibility to soil degradation is a function of disturbance intensity and structure resistance, which is usually described by mesoscale properties. However, soil mechanical strength in the microscale (micromechanical) evaluated by rheology is not well known. The objective was to evaluate the micromechanical resistance of soils of Rio Grande do Sul through amplitude sweep tests under oscillatory shear, to know the variables that influence this resistance and to evaluate its relationship with physical and mechanical properties in mesoscale. Surface and subsurface horizons of eight soils, Oxisol (4), Ultisol (2), Alfisol (1) and Vertisol (1), were characterized for particle size, mineralogy, chemical, physical and mechanical in micro and mesoscale. The micromechanical resistance of soils was evaluated by rheological curves and parameters, and the influence of water content on rheological parameters was evaluated by regression analysis. The influence of soil composition on rheological parameters and the relationship between rheological parameters and physical and mechanical properties were evaluated by correlation analysis and principal component analysis. There was great variation between soils and horizons according its constitution of particle size, mineralogy and chemistry, where sand, clay, total carbon and presence of 2:1 clay minerals were the most influential factors on rheological behavior of the soils. Soil matric potential also had a strong influence on micromechanics resistance of soils. There were correlations of rheological parameters with physical properties (bulk density and soil porosity), but few correlations with mesomechanical properties (uniaxial compressibility and direct shear). The higher silt and clay content increased the microstructural resistance of the soil, where higher sand content decreased this resistance. The predominance of smectite in clay fraction increased the microstructural elasticity; the increased of kaolinite decreased the elasticity and the increased of iron oxides raised the microstructural stiffness (shear stress) of the soils. Increased water pressure increased micromechanical resistance of most soils due to meniscus force, occurring reduction in micromechanics stiffness at 10 kPa pressure due to presence of pseudosand associated with low bulk density. The increase of carbon content increased soil elasticity, but decreased soil rigidity; and cations content correlated only indirectly with rheological parameters. The larger correlation between rheological parameters and physical properties is probably due to aggregation factors being the same in both scales, such as particle size, mineralogy and their interactions. On the other hand, the low relation of soil mechanical resistance in micro and mesoscale seem influenced by different factors related to soil composition and structure. / A suscetibilidade do solo à degradação é função da intensidade da perturbação e da resistência da estrutura, a qual é normalmente descrita por propriedades em mesoescala. Entretanto, a resistência mecânica do solo em microescala (micromecânica) avaliada por meio da reologia é pouco conhecida. O objetivo foi avaliar a resistência micromecânica de solos do Rio Grande do Sul com o uso de testes de varredura de amplitude por cisalhamento oscilatório, conhecer as variáveis que influenciam essa resistência e avaliar sua relação com propriedades físicas e mecânicas em mesoescala. Os horizontes superficial e subsuperficial de oito solos das ordens Latossolo (4), Argissolo (2), Planossolo (1) e Vertissolo (1) foram caracterizados quanto à granulometria, mineralogia, propriedades químicas, físicas e mecânicas em micro e mesoescala. A resistência micromecânica dos solos foi avaliada por curvas e parâmetros reológicos e a influência do conteúdo de água sobre parâmetros reológicos foi avaliada por análise de regressão. A influência da composição do solo nos parâmetros reológicos e a relação entre parâmetros reológicos e propriedades físicas e mesomecânicas foram avaliadas por análise de correlação e análise de componentes principais. Houve grande variação entre os solos e horizontes quanto à sua constituição granulométrica, mineralógica e química, sendo areia, argila, carbono e presença de argilominerais 2:1 os fatores que mais influenciaram o comportamento reológico dos solos. A tensão de água também teve forte influência na resistência micromecânica dos solos. Foram verificadas correlações de parâmetros reológicos com propriedades físicas (densidade e porosidade do solo), mas poucas correlações com propriedades mesomecânicas (compressibilidade uniaxial e cisalhamento direto). O aumento dos teores de silte e argila aumentou a resistência micromecânica do solo, enquanto maiores teores de areia diminuíram essa resistência. O predomínio de esmectita na fração argila aumentou a elasticidade microestrutural; a caulinita diminuiu a elasticidade; e o aumento de óxidos de ferro aumentou a rigidez (tensão de cisalhamento) microestrutural dos solos. O aumento da drenagem aumentou a resistência micromecânica da maioria dos solos devido ao aumento das forças de meniscos, ocorrendo redução da rigidez micromecânica na tensão de água de 10 kPa em horizontes com presença de pseudoareia associada com baixa densidade do solo. O incremento dos teores de carbono aumentou a elasticidade do solo, mas diminuiu sua rigidez; e os teores de cátions correlacionaram-se indiretamente com parâmetros reológicos. A maior relação entre parâmetros reológicos e propriedades físicas decorre, provavelmente, dos fatores de agregação serem os mesmos em ambas as escalas, como a granulometria, a mineralogia e suas interações. Por outro lado, a relação da resistência mecânica do solo em micro e mesoescala foi pequena, pois parecem influenciadas por diferentes fatores relacionados à composição e estrutura do solo.