A presente tese de doutoramento tem por objetivo determinar os condicionantes geológicos do sistema aqüífero fraturado e a caracterização desse sistema, por meio da integração de dados em ambientes de Sistemas de Informações Georreferenciadas (SIGs). Além disso, busca introduzir uma nova perspectiva de levantamento, tratamento e análise de dados de estruturas deformacionais (zonas de fratura) aplicada à prospecção de aqüíferos fraturados. A área de estudo localiza-se em parte da bacia hidrográfica Taquari-Antas, na região nordeste do Estado do Rio Grande do Sul. O sistema aqüífero fraturado da região de estudo está hospedado em rochas vulcânicas da Fm. Serra Geral (Bacia do Paraná) e é aproveitado para abastecimento público e para o desenvolvimento de atividades industriais, agrícolas e recreativas. O sistema aqüífero fraturado consiste num sistema descontínuo, heterogêneo e anisotrópico, caracterizado pela ocorrência de vazões variáveis (72,1% dos poços tubulares apresentam vazões abaixo de 10 m3/h), transmissividade e capacidades específicas baixas. As características hidrogeoquímicas das águas subterrâneas desse sistema aqüífero estão condicionadas pela litogeoquímica das rochas percoladas e secundariamente por controles tectônicos e morfoestruturais responsáveis pela comunicação entre diferentes sistemas aqüíferos e a conseqüente mistura das águas subterrâneas. O padrão de estruturas deformacionais (zonas de fratura) é o condicionante de maior importância. Esse padrão foi caracterizado por meio de lineamentos tipo 2, representados por fraturas, zonas de fraturas, veios e diques. Esse padrão resultou da atuação de dois campos paleotensionais distintos que apresentam orientação ortogonal entre si. Dessa forma, diferentes sub-regiões apresentam comportamentos distintos com relação ao padrão estrutural existente. Os fatores relevo, solos e litologia são condicionadores secundários do sistema aqüífero fraturado. As relações apresentadas por esses fatores com o sistema aqüífero fraturado estão associadas ao grau de dissecação do relevo, à declividade, aos tipos e espessuras de solos, bem como, aos tipos litológicos e estruturas primárias associadas. A integração de dados envolveu o cruzamento dos diferentes condicionantes geológicos por meio de rotinas de tabulação cruzada, medidas de classes e técnicas de suporte à decisão disponíveis no programa SPRING. Com essa integração, foram obtidos mapas de favorabilidade à ocorrência de aqüíferos fraturados. As áreas que apresentam lineamentos associados a relevos com baixo grau de dissecação, baixas declividades (inferiores a 30%), solos de espessura média a alta do tipo Podzólico, Cambissolo e Litossolos, possuem as maiores correlações com poços tubulares produtivos. Com relação aos lineamentos, foi verificado que i) os lineamentos noroeste de orientações N30 – 40W e N50 – 60W estão associadas as maiores vazões (acima de 20 m3/h); ii) os lineamentos nordeste de orientações N20 - 30E e N40 - 50E também estão associados a vazões acima de 20 m3/h; iii) os lineamentos norte-sul de maiores vazões estão na orientação N00 – 14E; e iv) os lineamentos leste-oeste de maior produção estão orientados segundo N80 – 90W. A análise dos condicionantes geológicos e dos produtos obtidos pela integração de dados mostra que as diferentes regiões que formam a área de estudo apresentam comportamentos diferenciados. Dessa forma, o modelo prospectivo proposto para a área de estudo pode ser dividido em duas etapas: i) levantamento estrutural da região e ii) caracterização dos condicionantes secundários. Com o desenvolvimento dessas duas etapas, há uma maior tendência da obtenção de poços tubulares produtivos. / The present doctoring thesis aims to determine the geologic contingents from the fractured aquiferous system and its characterization, through data integration in environments of Georelated Information Systems (GIS). Furthermore, wants to introduce a new survey perspective, treatment and analysis of deformed structures (fractured zones) applied to fractured aquiferous prospection. The area of study is located in the Taquari – Antas hydrographic basin, in the Northeast region of the state of Rio Grande do Sul. The fractured aquiferous system of the area of study is hosted on volcanic rocks from Fm. Serra Geral (Paraná Basin) and it has been currently used for public provision and for recreational, agricultural and industrial activities development. The fractured aquiferous system consists of a discontinuous, heterogeneous and anisotropic system characterized by the occurence of varied outflows (72,1% of tubular wells present outflows below 10 m3/h), transmissivity and specific capabilities. The hydrogeochemical characteristics of underground waters of this aquiferous system have been conditioned by the lithogeochemistry of percolated rocks and secondly by tectonic and morphstructural controls responsible for the communication between different aquiferous systems and the consequent mixture of underground waters. The pattern of deforming structures (fractured zones) is the most important contingent. Such pattern has been characterized through lineaments type 2, represented by fractures, fracture zones, veins and dikes. This pattern has resulted from the action of two distinct paleontologic fields that present orthogonal orientation between them. Thus, different subregions present distinct behaviours in relation to the current structural pattern. Relief factors, soils and lithology are secundary contingents from the fractured aquiferous system. The connections presented by these factors to the fractured aquiferous system have been associated to the degree of relief dissecation, to declivity, to soil types and density, as well as to lithologic types and associated primary structures. Data integration have entwined the hybridization/ crossing of different geologic contingents through the practice of mixed tabulation, class measurements and support techniques to the decision available on SPRING program. Along with this integration propitiatory maps to the occurence of fractured aquiferous have been obtained. Areas that present associated lineaments to reliefs with low degree of dissecation, low declivity (inferior to 30%), average to high density soils Podzolic, Cambissoil and Lithosoil types, hold the strongest correlation to productive tubular wells. In relation to lineaments it has been ascertained that i) northwest lineaments orientation N30 - 40W and N50 - 60W are associated to larger outflows (above 20 m3/h); ii) northeast lineaments orientation N20 - 30E and N40 - 50E are also associated to outflows above 20 m3/h; iii) north-south lineaments with major outflows are located in orientation N00 – 14E; and iv) east-west lineaments with major production are orientated according to N80 – 90W. The geologic contingents and products obtained by data integration analysis shows that the different regions that form the area of study present distinguished behaviours. Thus, the proposed prospective model to the area of study may be divided into two stages: i) structural survey of the region and ii) characterization of the secondary contingents. By developing those two stages there is a greater tendency to obtaining productive tubular wells.

A presente tese de doutoramento tem por objetivo determinar os condicionantes geológicos do sistema aqüífero fraturado e a caracterização desse sistema, por meio da integração de dados em ambientes de Sistemas de Informações Georreferenciadas (SIGs). Além disso, busca introduzir uma nova perspectiva de levantamento, tratamento e análise de dados de estruturas deformacionais (zonas de fratura) aplicada à prospecção de aqüíferos fraturados. A área de estudo localiza-se em parte da bacia hidrográfica Taquari-Antas, na região nordeste do Estado do Rio Grande do Sul. O sistema aqüífero fraturado da região de estudo está hospedado em rochas vulcânicas da Fm. Serra Geral (Bacia do Paraná) e é aproveitado para abastecimento público e para o desenvolvimento de atividades industriais, agrícolas e recreativas. O sistema aqüífero fraturado consiste num sistema descontínuo, heterogêneo e anisotrópico, caracterizado pela ocorrência de vazões variáveis (72,1% dos poços tubulares apresentam vazões abaixo de 10 m3/h), transmissividade e capacidades específicas baixas. As características hidrogeoquímicas das águas subterrâneas desse sistema aqüífero estão condicionadas pela litogeoquímica das rochas percoladas e secundariamente por controles tectônicos e morfoestruturais responsáveis pela comunicação entre diferentes sistemas aqüíferos e a conseqüente mistura das águas subterrâneas. O padrão de estruturas deformacionais (zonas de fratura) é o condicionante de maior importância. Esse padrão foi caracterizado por meio de lineamentos tipo 2, representados por fraturas, zonas de fraturas, veios e diques. Esse padrão resultou da atuação de dois campos paleotensionais distintos que apresentam orientação ortogonal entre si. Dessa forma, diferentes sub-regiões apresentam comportamentos distintos com relação ao padrão estrutural existente. Os fatores relevo, solos e litologia são condicionadores secundários do sistema aqüífero fraturado. As relações apresentadas por esses fatores com o sistema aqüífero fraturado estão associadas ao grau de dissecação do relevo, à declividade, aos tipos e espessuras de solos, bem como, aos tipos litológicos e estruturas primárias associadas. A integração de dados envolveu o cruzamento dos diferentes condicionantes geológicos por meio de rotinas de tabulação cruzada, medidas de classes e técnicas de suporte à decisão disponíveis no programa SPRING. Com essa integração, foram obtidos mapas de favorabilidade à ocorrência de aqüíferos fraturados. As áreas que apresentam lineamentos associados a relevos com baixo grau de dissecação, baixas declividades (inferiores a 30%), solos de espessura média a alta do tipo Podzólico, Cambissolo e Litossolos, possuem as maiores correlações com poços tubulares produtivos. Com relação aos lineamentos, foi verificado que i) os lineamentos noroeste de orientações N30 – 40W e N50 – 60W estão associadas as maiores vazões (acima de 20 m3/h); ii) os lineamentos nordeste de orientações N20 - 30E e N40 - 50E também estão associados a vazões acima de 20 m3/h; iii) os lineamentos norte-sul de maiores vazões estão na orientação N00 – 14E; e iv) os lineamentos leste-oeste de maior produção estão orientados segundo N80 – 90W. A análise dos condicionantes geológicos e dos produtos obtidos pela integração de dados mostra que as diferentes regiões que formam a área de estudo apresentam comportamentos diferenciados. Dessa forma, o modelo prospectivo proposto para a área de estudo pode ser dividido em duas etapas: i) levantamento estrutural da região e ii) caracterização dos condicionantes secundários. Com o desenvolvimento dessas duas etapas, há uma maior tendência da obtenção de poços tubulares produtivos. / The present doctoring thesis aims to determine the geologic contingents from the fractured aquiferous system and its characterization, through data integration in environments of Georelated Information Systems (GIS). Furthermore, wants to introduce a new survey perspective, treatment and analysis of deformed structures (fractured zones) applied to fractured aquiferous prospection. The area of study is located in the Taquari – Antas hydrographic basin, in the Northeast region of the state of Rio Grande do Sul. The fractured aquiferous system of the area of study is hosted on volcanic rocks from Fm. Serra Geral (Paraná Basin) and it has been currently used for public provision and for recreational, agricultural and industrial activities development. The fractured aquiferous system consists of a discontinuous, heterogeneous and anisotropic system characterized by the occurence of varied outflows (72,1% of tubular wells present outflows below 10 m3/h), transmissivity and specific capabilities. The hydrogeochemical characteristics of underground waters of this aquiferous system have been conditioned by the lithogeochemistry of percolated rocks and secondly by tectonic and morphstructural controls responsible for the communication between different aquiferous systems and the consequent mixture of underground waters. The pattern of deforming structures (fractured zones) is the most important contingent. Such pattern has been characterized through lineaments type 2, represented by fractures, fracture zones, veins and dikes. This pattern has resulted from the action of two distinct paleontologic fields that present orthogonal orientation between them. Thus, different subregions present distinct behaviours in relation to the current structural pattern. Relief factors, soils and lithology are secundary contingents from the fractured aquiferous system. The connections presented by these factors to the fractured aquiferous system have been associated to the degree of relief dissecation, to declivity, to soil types and density, as well as to lithologic types and associated primary structures. Data integration have entwined the hybridization/ crossing of different geologic contingents through the practice of mixed tabulation, class measurements and support techniques to the decision available on SPRING program. Along with this integration propitiatory maps to the occurence of fractured aquiferous have been obtained. Areas that present associated lineaments to reliefs with low degree of dissecation, low declivity (inferior to 30%), average to high density soils Podzolic, Cambissoil and Lithosoil types, hold the strongest correlation to productive tubular wells. In relation to lineaments it has been ascertained that i) northwest lineaments orientation N30 - 40W and N50 - 60W are associated to larger outflows (above 20 m3/h); ii) northeast lineaments orientation N20 - 30E and N40 - 50E are also associated to outflows above 20 m3/h; iii) north-south lineaments with major outflows are located in orientation N00 – 14E; and iv) east-west lineaments with major production are orientated according to N80 – 90W. The geologic contingents and products obtained by data integration analysis shows that the different regions that form the area of study present distinguished behaviours. Thus, the proposed prospective model to the area of study may be divided into two stages: i) structural survey of the region and ii) characterization of the secondary contingents. By developing those two stages there is a greater tendency to obtaining productive tubular wells.

A presente tese de doutoramento tem por objetivo determinar os condicionantes geológicos do sistema aqüífero fraturado e a caracterização desse sistema, por meio da integração de dados em ambientes de Sistemas de Informações Georreferenciadas (SIGs). Além disso, busca introduzir uma nova perspectiva de levantamento, tratamento e análise de dados de estruturas deformacionais (zonas de fratura) aplicada à prospecção de aqüíferos fraturados. A área de estudo localiza-se em parte da bacia hidrográfica Taquari-Antas, na região nordeste do Estado do Rio Grande do Sul. O sistema aqüífero fraturado da região de estudo está hospedado em rochas vulcânicas da Fm. Serra Geral (Bacia do Paraná) e é aproveitado para abastecimento público e para o desenvolvimento de atividades industriais, agrícolas e recreativas. O sistema aqüífero fraturado consiste num sistema descontínuo, heterogêneo e anisotrópico, caracterizado pela ocorrência de vazões variáveis (72,1% dos poços tubulares apresentam vazões abaixo de 10 m3/h), transmissividade e capacidades específicas baixas. As características hidrogeoquímicas das águas subterrâneas desse sistema aqüífero estão condicionadas pela litogeoquímica das rochas percoladas e secundariamente por controles tectônicos e morfoestruturais responsáveis pela comunicação entre diferentes sistemas aqüíferos e a conseqüente mistura das águas subterrâneas. O padrão de estruturas deformacionais (zonas de fratura) é o condicionante de maior importância. Esse padrão foi caracterizado por meio de lineamentos tipo 2, representados por fraturas, zonas de fraturas, veios e diques. Esse padrão resultou da atuação de dois campos paleotensionais distintos que apresentam orientação ortogonal entre si. Dessa forma, diferentes sub-regiões apresentam comportamentos distintos com relação ao padrão estrutural existente. Os fatores relevo, solos e litologia são condicionadores secundários do sistema aqüífero fraturado. As relações apresentadas por esses fatores com o sistema aqüífero fraturado estão associadas ao grau de dissecação do relevo, à declividade, aos tipos e espessuras de solos, bem como, aos tipos litológicos e estruturas primárias associadas. A integração de dados envolveu o cruzamento dos diferentes condicionantes geológicos por meio de rotinas de tabulação cruzada, medidas de classes e técnicas de suporte à decisão disponíveis no programa SPRING. Com essa integração, foram obtidos mapas de favorabilidade à ocorrência de aqüíferos fraturados. As áreas que apresentam lineamentos associados a relevos com baixo grau de dissecação, baixas declividades (inferiores a 30%), solos de espessura média a alta do tipo Podzólico, Cambissolo e Litossolos, possuem as maiores correlações com poços tubulares produtivos. Com relação aos lineamentos, foi verificado que i) os lineamentos noroeste de orientações N30 – 40W e N50 – 60W estão associadas as maiores vazões (acima de 20 m3/h); ii) os lineamentos nordeste de orientações N20 - 30E e N40 - 50E também estão associados a vazões acima de 20 m3/h; iii) os lineamentos norte-sul de maiores vazões estão na orientação N00 – 14E; e iv) os lineamentos leste-oeste de maior produção estão orientados segundo N80 – 90W. A análise dos condicionantes geológicos e dos produtos obtidos pela integração de dados mostra que as diferentes regiões que formam a área de estudo apresentam comportamentos diferenciados. Dessa forma, o modelo prospectivo proposto para a área de estudo pode ser dividido em duas etapas: i) levantamento estrutural da região e ii) caracterização dos condicionantes secundários. Com o desenvolvimento dessas duas etapas, há uma maior tendência da obtenção de poços tubulares produtivos. / The present doctoring thesis aims to determine the geologic contingents from the fractured aquiferous system and its characterization, through data integration in environments of Georelated Information Systems (GIS). Furthermore, wants to introduce a new survey perspective, treatment and analysis of deformed structures (fractured zones) applied to fractured aquiferous prospection. The area of study is located in the Taquari – Antas hydrographic basin, in the Northeast region of the state of Rio Grande do Sul. The fractured aquiferous system of the area of study is hosted on volcanic rocks from Fm. Serra Geral (Paraná Basin) and it has been currently used for public provision and for recreational, agricultural and industrial activities development. The fractured aquiferous system consists of a discontinuous, heterogeneous and anisotropic system characterized by the occurence of varied outflows (72,1% of tubular wells present outflows below 10 m3/h), transmissivity and specific capabilities. The hydrogeochemical characteristics of underground waters of this aquiferous system have been conditioned by the lithogeochemistry of percolated rocks and secondly by tectonic and morphstructural controls responsible for the communication between different aquiferous systems and the consequent mixture of underground waters. The pattern of deforming structures (fractured zones) is the most important contingent. Such pattern has been characterized through lineaments type 2, represented by fractures, fracture zones, veins and dikes. This pattern has resulted from the action of two distinct paleontologic fields that present orthogonal orientation between them. Thus, different subregions present distinct behaviours in relation to the current structural pattern. Relief factors, soils and lithology are secundary contingents from the fractured aquiferous system. The connections presented by these factors to the fractured aquiferous system have been associated to the degree of relief dissecation, to declivity, to soil types and density, as well as to lithologic types and associated primary structures. Data integration have entwined the hybridization/ crossing of different geologic contingents through the practice of mixed tabulation, class measurements and support techniques to the decision available on SPRING program. Along with this integration propitiatory maps to the occurence of fractured aquiferous have been obtained. Areas that present associated lineaments to reliefs with low degree of dissecation, low declivity (inferior to 30%), average to high density soils Podzolic, Cambissoil and Lithosoil types, hold the strongest correlation to productive tubular wells. In relation to lineaments it has been ascertained that i) northwest lineaments orientation N30 - 40W and N50 - 60W are associated to larger outflows (above 20 m3/h); ii) northeast lineaments orientation N20 - 30E and N40 - 50E are also associated to outflows above 20 m3/h; iii) north-south lineaments with major outflows are located in orientation N00 – 14E; and iv) east-west lineaments with major production are orientated according to N80 – 90W. The geologic contingents and products obtained by data integration analysis shows that the different regions that form the area of study present distinguished behaviours. Thus, the proposed prospective model to the area of study may be divided into two stages: i) structural survey of the region and ii) characterization of the secondary contingents. By developing those two stages there is a greater tendency to obtaining productive tubular wells.

Submitted by Everaldo Pereira (pereira.evera@gmail.com) on 2017-02-18T12:42:07Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_João_Andrade_2010.pdf: 25897400 bytes, checksum: 8111ec5a639f572e01ae2ecf39f1bd96 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-18T12:42:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_João_Andrade_2010.pdf: 25897400 bytes, checksum: 8111ec5a639f572e01ae2ecf39f1bd96 (MD5) / A área do alto da bacia do rio Vaza-Barris está situada no nordeste do estado da Bahia, na região de Uauá, sob clima semi-árido, onde as águas subterrâneas são oriundas de aquíferos fraturados cristalinos, situados em rochas predominantemente do embasamento, com presença de enxame de diques máficos na sua parte central. De um total de 115 poços tubulares pesquisados, apenas 7% apresentam valores de sólidos totais dissolvidos (STD) menores que 1000 mg/L e 20% produzem vazões abaixo de 0,30 m³/h. Apesar das limitações quantitativas e qualitativas, os aquíferos são de fundamental importância para região, em específico para o meio rural, onde nos períodos das secas constituem a principal fonte de abastecimento de água. Dentre os fatores influentes no potencial dos aquíferos fraturados cristalinos da área é observada a importância fundamental dos aspectos tectônicos e estruturais, seguida da litologia, incluindo a presença de corpos intrusivos tabulares, no caso, diques máficos e veios de quartzo. Na parte central estão os melhores aquíferos, com poços tubulares com vazões acima de 20 m³/h e água de baixa salinidade, concentrando a maioria dos poços com STD menor que 1000 mg/L, relacionados à presença de diques máficos e anfibolitos altamente metamorfizados, com fraturamentos densos e abertos, na direção preferencial NE-SW. As menores vazões estão relacionadas à metassedimentos ocorrentes na parte nordeste da área, dominada por feitos e xistos, com STD acima de 1000 mg/L em sua totalidade. Os dados hidroquímicos e de isótopos estáveis (δ2H e δ18O) revelam que fatores climáticos têm importante papel no processo de salinização das águas subterrâneas da região. As águas são cloretadas mistas, com baixa correlação entre o STD e o íon bicarbonato e, ao contrário, alta correlação entre o STD e o íon cloreto, indicando fraca associação entre a salinidade das águas subterrâneas e a interação água/rocha, considerando que o bicarbonato é presença constante nessa interação. Já os resultados de δ18O e δ2H indicam que as amostras com maiores valores de salinidade (STD>3000mg/L) sofreram processos de evaporação, promotores de concentrações cíclicas de sais nas águas subterrâneas. Por outro lado, as águas com menor salinidade (STD<3000 mg/L) apresentam padrão isotópico similar àquele obtido para a linha meteórica global (LMG), refletindo possivelmente a composição das precipitações da região. Por fim, partindo da visão das águas subterrâneas como um bem mineral estratégico, que carece de prospecção com critérios técnicos compatíveis com esse conceito, foi efetuada uma análise das atuais técnicas de prospecção empregadas na área e propostos procedimentos de melhorias, entre os quais a observância dos fatores influentes e a aplicação rotineira de métodos geofísicos. / The upper area of the river Vaza-Barril basin is located in the northeast of the state of Bahia, in Uauá region, under semi-arid climate, where groundwater coming from fractured crystalline aquifers, predominantly located in the basement, with the presence of mafic dike swarm in its central part. Of a total of 115 wells surveyed, only 7% had values of total dissolved solids (TDS) lower than 1000 mg/L and 20% produce flow rates below 0.30m³/h. Although they present qualitative and quantitative limitations, the aquifer have a fundamental importance for the region, particularly in rural areas, where in periods of drought those aquifers constitute the main source of water supply. Among the factors influencing the potential of the fractured crystalline aquifers of the area is noted the fundamental importance of tectonic and structural aspects, followed by lithology, including the presence of tabular intrusive bodies, as mafic dykes and quartz veins. In the middle of the area, there are the best aquifers, with tube wells with flow rates up to 20 m³/h and water of low salinity, where are most of the wells with TDS lower than 1000 mg/L, related to the presence of mafic dykes and highly metamorphosed amphibolites, with dens and open fractures, in preferential direction NW-SE. The lowest flows are related to metasediments which occurring in the northeast part of the area, dominated by phyllite and schist, with TDS above 1000mg/L in its entirety. Groundwater hydrochemical and stable isotopes (δ2H and δ18O) data show that climatic factor is an important that cause the process of salinization of groundwater in the region. The samples are mixed-Cl with low correlation between TDS and bicarbonate ion and, on the contrary, higt correlation of TDS and the chloride ion, indicating weak association of salinity of groundwater with the interaction water/rock, considering that the bicarbonate is constantly present in this interaction. The results of δ2H and δ18O analyses indicated that the samples with highest values of salinity (TDS>3000mg/L) were undergone processes of evaporation, promoters cyclical concentrations of salts in the groundwater. In the other hand, water with lower salinity (TDS<3000mg/L) have similar isotopic pattern that the global meteoric line (GML) possibly reflecting the composition of precipitation in the region. Finally, starting from the vision of groundwater as a strategic mineral, which needs technical criteria for it prospecting compatible with this concept, it was made an analysis of current techniques used in the area and proposed procedures for its improvements, this include observance of influential factors and the routine application of geophysical methods.

[pt] Este trabalho apresenta o desenvolvimento/montagem de um sistema computacional para análise de fluxo em meios porosos, meios fraturados, porosos fraturados e em combinações destes meios, considerando regime permanente ou transiente, sob condições saturadas e não saturadas. O sistema consiste de quatro programas, três programas de funções específicas interligadas por rotinas de programação feitas na linguagem Cmaismais e o quarto é um visualizador de resultados. O FracGen 3D (Telles, 2006) gera fraturas ou famílias de fraturas de forma determinística ou probabilística. O programa ICEM CFD v.14 divide o domínio de interesse em sub-dominios, através da geração de malha de elementos finitos. O programa FTPF-3D (Telles, 2006) utiliza o método de elementos finitos para discretizar as equações governantes no espaço e em diferenças finitas no tempo, e para resolver a não linearidade, utiliza o método iterativo de Picard ou o método iterativo BFGS e finalmente O Pos3D é o responsável pela visualização dos resultados. Neste trabalho foram desenvolvidos cinco exemplos, dois deles para a validação deste procedimento, e três aplicados a um talude típico do Rio de Janeiro, os quais incluem fraturas verticais e juntas de alívio. Estes casos estudados verificam a influência das fraturas nos meios porosos em termos de carga de pressão, totais e campo de velocidades, para a verificação do comportamento hidráulico dos maciços e de eventuais instabilidades. / [en] This work presents the development/assembly of a computational system for flow analysis in porous media, fractured and fractured porous media and in combination of both media, considering steady or transient states under saturated and unsaturated conditions. The system comprehends four computational programs, three of them of specific functions interconnected by Cplusplus programing routines and the last program is an output viewer. FracGen 3D program (Telles, 2006) generates fractures or fracture families in a determinist or probabilistic way. ICEM CFD v.14 program divides the interest domain in sub-domains by means of the element finite mesh generation. FTPF-3D program (Telles, 2006) uses the element finite method to discretize the governing equations in the space domain and the difference finite method for the time domain and for solving the nonlinearity is used the iterative Picard or BFGS method, so that, finally, Pos3D viewer program is answerable by visualization of the results. In the present dissertation five examples were developed, two of them for the validation of this procedure and the three others applied to a typical slope in Rio de Janeiro, which include vertical fractures and relief joints on their slopes. All those studied cases evaluate the influence of the fractures on porous media in terms of pressure and total heads and velocity fields for verifying of the hydraulic behavior of solid masses and eventual instabilities.

Os materiais geológicos no entorno dos túneis são efetivamente os materiais de construção, pois toda obra subterrânea interage permanentemente com o material geológico adjacente, sendo necessário um amplo conhecimento da geologia do meio, de modo a dimensionar como ocorrerá essa interação, tanto na etapa de projeto, como na etapa de execução. O sucesso de uma obra subterrânea depende obrigatoriamente do conhecimento das características das rochas e de suas descontinuidades. Na área de estudo está se desenvolvendo o projeto de construção de uma nova linha de metrô cuja escavação terá importante interação com o maciço de rochas graníticas e gnáissicas situado próximo de uma importante zona de falhamentos geológicos, que influenciam significativamente na distribuição e ocorrências de fraturas. Um dos aspectos mais relacionados aos maciços fraturados é o comportamento hidrogeológico de suas descontinuidades, que pode intensificar processos de alteração do maciço, provocando a perda de condições geomecânicas. Este estudo teve início com a realização de sondagens, ensaios geofísicos e petrografia. O maciço tem topo rochoso bastante irregular e condicionado por falhamentos geológicos. A rocha predominante é um granito gnaisse, com ocorrências gnáisses milonitizado próximo às falhas. Em seguida foi avaliada a aplicação da perfilagem óptica para a análise estrutural do maciço, com a caracterização dos grupos de fraturas de maior ocorrência, bem como na identificação das descontinuidades com potencial para ocorrência de fluxo de água subterrânea por meio da observação sistemática das imagens das sondagens e consulta a testemunhos, procurando feições como abertura, oxidação de superfícies e alteração no maciço. A avaliação permitiu a seleção de intervalos visando a realização de ensaio de perda de água sob pressão. A análise estrutural identificou 8 grupos de fraturas no maciço. As fraturas de baixo ângulo de mergulho (grupo 1) e as fraturas NESW de mergulho alto a médio (grupos 2 e 3) são as de maior ocorrência. Fraturas NW-SE, com mergulho alto a médio (grupos 4 e 4a) possuem também significativa ocorrência. As fraturas N-S de baixo a médio mergulho (grupo 5) e estruturas de alto ângulo E-W e N-S (grupos 6 e 7) foram observadas em menor quantidade. O grupo 8 é representado por fraturas NE, com mergulho baixo a médio. Os ensaios hidráulicos mostraram que os grupos 5 e 3 são os que possuem maiores permeabilidades, seguido das fraturas de baixo mergulho (grupo 1). O grupo 2, que ocorre paralelo à foliação regional, apresentou os menores valores proporcionalmente. Posteriormente foi perfurado e instalado um poço de bombeamento no maciço fraturado, interceptando estruturas do grupo 4a. O ensaio de bombeamento foi realizado procurando avaliar a conexão entre os aquíferos fraturado e residual. Esta conexão se confirmou com o rebaixamento médio de 20 cm observado nos piezômetros instalados no contato solo/rocha. Por interceptar fraturas de baixa produtividade, o poço apresentou vazão de cerca de 30 l/h. Por fim foi avaliada a condutividade hidráulica nos horizontes de solo residual por meio da execução de ensaios de infiltração em piezômetros instalados ao longo do traçado. Os resultados indicam que os solos residuais maduro e jovem apresentam maiores valores de condutividade (\'10 POT.-4\' cm/s a \'10 POT.-5\' cm/s) seguidos pelo saprólito (\'10 POT.-4\' cm/s a \'10 POT.-6\' cm/s). Os valores mais baixos foram obtidos para os solos eluviais. Estes valores contribuem significativamente com o meio técnico-acadêmico pois há poucos resultados de condutividade hidráulica para estes solos. / The geological materials surrounding the tunnels are effectively building materials, because all underground excavations interacts permanently with the adjacent geological material, requiring extensive knowledge of the geology in order to scale how take place this interaction, both in the design stage as in the execution phase. The success of an underground work must depend on the knowledge of the characteristics of the rocks and their discontinuities. In the study area is developing the project of building a new subway line whose excavation will have significant interaction with the massive granitic rocks and gneiss located near an important area of geological faulting, which significantly influence the distribution and fracture events. One of the aspects related to fractured bedrock is the hydrogeological behaviour of its discontinuities, which can intensify the weathering processes, causing the loss of geomechanical conditions. This study began with the conducting probing, geophysical tests and petrography. The bedrock has very irregular and conditioned by geological faulting. The predominant rock is granite gneiss with mylonitic gneisses occurrences close to fault. Then we evaluated the application of optic televiewer for structural mass analysis with the characterization of the groups most at risk of fracture, as well as the identification of discontinuities with the potential for the occurrence of groundwater flow through the systematic observation of images of OTV and rock samples, looking for features such as opening, oxidation surfaces and weathering. Structural analysis identified eight groups of fractures in the bedrock. The low angle dip fractures (group 1) and NE-SW fracture high to medium (groups 2 and 3) are the most frequent. NW-SE fractures with high to medium dip (groups 4 and 4a) are also significant occurrence. The low DK fracture dip medium (group 5) and angle NS and EW structures (groups 6 and 7) were found in smaller quantity. The group is represented by 8 NE fractures, with the average low dip. The hydraulic experiments showed that the groups 5 and 3 are those that have larger permeabilities, followed by low dip fractures (group 1). Group 2, which takes place parallel to the regional foliation, presented the smallest proportion. Later was drilled and installed a pumping well in fractured massive, intercepting fourth group structures. The pump test was conducted order to evaluate the connection between the fracture and the residual aquifers. This connection is confirmed with the average drawdown of 20 cm observed in piezometers installed in contact soil / rock. By intercepting low productivity fractures, the well introduced flow of about 30 l / h. Finally we evaluated the hydraulic conductivity in the horizons of residual soil by running infiltration tests in piezometers installed along the route. The results indicate that mature young residual soils have higher conductivity values (\'10 POT.-4\' cm / sec to \'10 POT. -5\' cm / s) followed by saprolite (\'10 POT.-4\' cm / s to \'10 POT.-6\' cm / s). The lowest values were obtained for the eluvial soils. These values contribute significantly to the technical and academic as there are few results of hydraulic conductivity for these soils.

Com o aumento da crise hídrica aumentou a perfuração de poços tubulares e consequentemente a procura de métodos para se identificar aquíferos. Para esta finalidade, a geofísica aplicada tem sido cada vez mais procurada. Neste trabalho, utilizando a técnica geoelétrica de imageamento elétrico multi-eletrodos à geometria variável, visou-se localizar lineamentos estruturais nas rochas em subsuperfície, aptas a armazenarem água. Analisou-se quatro casos de aquíferos em rochas cristalinas: i) três deles em metassedimentos e corpos graníticos do Grupo Araxá; ii) e outro nos domos gnáissicos-migmatíticos da Formação Itabaiana Simão Dias. Os dados adquiridos foram processados e interpretados de acordo com informações geológicas de cada região. Para avaliar a resposta geofísica, em todas as situações os poços foram perfurados de acordo com o resultado do imageamento elétrico e em todas elas os poços perfurados apresentaram vazão de água. / With increasing water crisis also increased the drilling wells and therefore the demand for methods to identify aquifers. For this purpose, geophysics has been increasingly demanded. In this work, using the geoelectric technique of electric imaging with multi-electrode and variable geometry aimed to locate structural lineaments on the rocks in the subsurface, able to store water. It analyzed four cases of aquifers in crystalline rocks: i) three of them in the metasediments and granitic bodies of the Araxá Group; ii) and the other in the gneiss-migmatitic domes of Formation Itabaiana - Simão Dias. The acquired data were processed and interpreted in accordance with geological information of each region. To evaluate geophysical response, in all situations the wells were drilled in accordance with the result of the electric imaging and in all of them the drilled wells showed water flow.

Uma alta prevalência de traumatismo dentário (TD) tem sido relatado nas últimas décadas em um panorama global. Os estudos apontam diferentes fatores associados ao TD em dentes decíduos, entretanto as varíaveis psicológicas maternas e seu papel no contexto do TD de crianças em idade pré-escolar devem ser melhor elucidadas. Objetivo: O objetivo desta dissertação foi descrever a prevalência e identificar fatores associados ao TD de pré-escolares de uma área adscrita no município de Porto Alegre, RS. Métodos: Estudo transversal analítico. Participaram deste estudo 163 crianças em idade pré-escolar, moradoras de áreas adstritas de unidades básicas de saúde de um hospital público de referência no município de Porto Alegre, RS. A amostragem foi aleatória por conglomerado, mantendo a proporção de nascidos vivos em 2008 em cada unidade. A coleta de dados foi domiciliar e ocorreu entre dezembro de 2011 a fevereiro de 2013. Três examinadoras previamente treinadas e calibradas (kappa ≥ 0,8) realizaram exames clínicos em todas as crianças da amostra para coletar dados sobre TD e maloclusão.Um questionário foi aplicado junto às mães, a fim de coletar dados socioeconômicos bem como questões relativas a hábitos bucais deletérios e à etiologia e local de ocorrência do TD. O índice utilizado para TD foi o Children’s Dental Health Survey criteria. Os sintomas de ansiedade e depressão materna foram avaliados através dos inventários Beck de ansiedade e inventário Beck de depressão; o Parental Bonding Index foi utilizado para aferir vínculo parental. A associação de TD e seus possíveis indicadores de risco foram avaliados através de regressão logística multinominal utilizando o software SPSS 16.0. A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética do Grupo Hospitalar Conceição. Resultados: Uma alta prevalência de TD foi encontrada na população em estudo (49,8%), sendo 28,4% trauma somente em esmalte. Não foi encontrada associação de TD a nenhuma variável psicológica materna. Entretanto, nível educacional e número de filhos, bem como número de moradores na residência, idade e atividade laboral materna nos primeiros dois anos de vida da criança estiveram associados ao TD de dentes decíduos na amostra selecionada. Características clínicas das crianças como overjet e mordida cruzada também mostraram associação com TD. Conclusões: O presente estudo aponta que o traumatismo dentário em dentes decíduos é um agravo bastante prevalente, tendo associação com características oclusais e fatores socioeconômicos maternos. / An increased prevalence of traumatic dental injury (TDI) has been reported in the last few decades in worldwide. Studies indicate different factors associated with TDI in primary teeth, however maternal psychological variables and their role in the context of TDI children in preschool children should be better elucidated. Objective: The aim of this study was to identify associated factors with dental trauma in preschool children in the city of Porto Alegre, RS, Brazil. Methods: Cross sectional study. The study included 163 preschool children living in areas attached to basic health units in of a public referral hospital in Porto Alegre, RS, Brazil. The sampling was randomized, keeping the proportion of live births in 2008 in each unit. Data collection was done from December 2011 to February 2013 in the residence of the sampled households. Three previously trained and calibrated examiners (kappa ≥ 0.8) realized clinical examinations on all children in the sample to collect data on TDI and malocclusion. The mothers answered a questionnaire to collect sociodemographic data, and questions about oral habits, etiology and place of occurrence TDI. The index TDI was recorded according to the Children’s Dental Health Survey criteria. Symptoms of maternal anxiety and depression were assessed using the Beck Anxiety Inventory and Beck Depression Inventory; the Parental Bonding Index was used to evaluate parental bonding. The association of dental injuries and their possible risk factors was estimated using multinomial logistic regression using the SPSS 16.0 software. The study was approved by the ethics committee of the Hospital Group Conceição. Results: A high prevalence of dental trauma was found in the study population (49.8%), with 28.4% at the enamel level. There was no association of dental trauma to any maternal psychological variable. However, educational level and number of siblings as well as number of residents living in the same house, age and maternal work activity during the first two years of life of the children was associated with dental trauma in deciduous teeth in the selected sample. Clinical characteristics of children as overjet and crossbite also were associated to the presence of trauma. Conclusions: This study indicates that dental trauma in primary teeth is a fairly prevalent grievance, having association with occlusal characteristics and maternal socioeconomic factors.

Uma alta prevalência de traumatismo dentário (TD) tem sido relatado nas últimas décadas em um panorama global. Os estudos apontam diferentes fatores associados ao TD em dentes decíduos, entretanto as varíaveis psicológicas maternas e seu papel no contexto do TD de crianças em idade pré-escolar devem ser melhor elucidadas. Objetivo: O objetivo desta dissertação foi descrever a prevalência e identificar fatores associados ao TD de pré-escolares de uma área adscrita no município de Porto Alegre, RS. Métodos: Estudo transversal analítico. Participaram deste estudo 163 crianças em idade pré-escolar, moradoras de áreas adstritas de unidades básicas de saúde de um hospital público de referência no município de Porto Alegre, RS. A amostragem foi aleatória por conglomerado, mantendo a proporção de nascidos vivos em 2008 em cada unidade. A coleta de dados foi domiciliar e ocorreu entre dezembro de 2011 a fevereiro de 2013. Três examinadoras previamente treinadas e calibradas (kappa ≥ 0,8) realizaram exames clínicos em todas as crianças da amostra para coletar dados sobre TD e maloclusão.Um questionário foi aplicado junto às mães, a fim de coletar dados socioeconômicos bem como questões relativas a hábitos bucais deletérios e à etiologia e local de ocorrência do TD. O índice utilizado para TD foi o Children’s Dental Health Survey criteria. Os sintomas de ansiedade e depressão materna foram avaliados através dos inventários Beck de ansiedade e inventário Beck de depressão; o Parental Bonding Index foi utilizado para aferir vínculo parental. A associação de TD e seus possíveis indicadores de risco foram avaliados através de regressão logística multinominal utilizando o software SPSS 16.0. A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética do Grupo Hospitalar Conceição. Resultados: Uma alta prevalência de TD foi encontrada na população em estudo (49,8%), sendo 28,4% trauma somente em esmalte. Não foi encontrada associação de TD a nenhuma variável psicológica materna. Entretanto, nível educacional e número de filhos, bem como número de moradores na residência, idade e atividade laboral materna nos primeiros dois anos de vida da criança estiveram associados ao TD de dentes decíduos na amostra selecionada. Características clínicas das crianças como overjet e mordida cruzada também mostraram associação com TD. Conclusões: O presente estudo aponta que o traumatismo dentário em dentes decíduos é um agravo bastante prevalente, tendo associação com características oclusais e fatores socioeconômicos maternos. / An increased prevalence of traumatic dental injury (TDI) has been reported in the last few decades in worldwide. Studies indicate different factors associated with TDI in primary teeth, however maternal psychological variables and their role in the context of TDI children in preschool children should be better elucidated. Objective: The aim of this study was to identify associated factors with dental trauma in preschool children in the city of Porto Alegre, RS, Brazil. Methods: Cross sectional study. The study included 163 preschool children living in areas attached to basic health units in of a public referral hospital in Porto Alegre, RS, Brazil. The sampling was randomized, keeping the proportion of live births in 2008 in each unit. Data collection was done from December 2011 to February 2013 in the residence of the sampled households. Three previously trained and calibrated examiners (kappa ≥ 0.8) realized clinical examinations on all children in the sample to collect data on TDI and malocclusion. The mothers answered a questionnaire to collect sociodemographic data, and questions about oral habits, etiology and place of occurrence TDI. The index TDI was recorded according to the Children’s Dental Health Survey criteria. Symptoms of maternal anxiety and depression were assessed using the Beck Anxiety Inventory and Beck Depression Inventory; the Parental Bonding Index was used to evaluate parental bonding. The association of dental injuries and their possible risk factors was estimated using multinomial logistic regression using the SPSS 16.0 software. The study was approved by the ethics committee of the Hospital Group Conceição. Results: A high prevalence of dental trauma was found in the study population (49.8%), with 28.4% at the enamel level. There was no association of dental trauma to any maternal psychological variable. However, educational level and number of siblings as well as number of residents living in the same house, age and maternal work activity during the first two years of life of the children was associated with dental trauma in deciduous teeth in the selected sample. Clinical characteristics of children as overjet and crossbite also were associated to the presence of trauma. Conclusions: This study indicates that dental trauma in primary teeth is a fairly prevalent grievance, having association with occlusal characteristics and maternal socioeconomic factors.

Uma alta prevalência de traumatismo dentário (TD) tem sido relatado nas últimas décadas em um panorama global. Os estudos apontam diferentes fatores associados ao TD em dentes decíduos, entretanto as varíaveis psicológicas maternas e seu papel no contexto do TD de crianças em idade pré-escolar devem ser melhor elucidadas. Objetivo: O objetivo desta dissertação foi descrever a prevalência e identificar fatores associados ao TD de pré-escolares de uma área adscrita no município de Porto Alegre, RS. Métodos: Estudo transversal analítico. Participaram deste estudo 163 crianças em idade pré-escolar, moradoras de áreas adstritas de unidades básicas de saúde de um hospital público de referência no município de Porto Alegre, RS. A amostragem foi aleatória por conglomerado, mantendo a proporção de nascidos vivos em 2008 em cada unidade. A coleta de dados foi domiciliar e ocorreu entre dezembro de 2011 a fevereiro de 2013. Três examinadoras previamente treinadas e calibradas (kappa ≥ 0,8) realizaram exames clínicos em todas as crianças da amostra para coletar dados sobre TD e maloclusão.Um questionário foi aplicado junto às mães, a fim de coletar dados socioeconômicos bem como questões relativas a hábitos bucais deletérios e à etiologia e local de ocorrência do TD. O índice utilizado para TD foi o Children’s Dental Health Survey criteria. Os sintomas de ansiedade e depressão materna foram avaliados através dos inventários Beck de ansiedade e inventário Beck de depressão; o Parental Bonding Index foi utilizado para aferir vínculo parental. A associação de TD e seus possíveis indicadores de risco foram avaliados através de regressão logística multinominal utilizando o software SPSS 16.0. A pesquisa foi aprovada pelo Comitê de Ética do Grupo Hospitalar Conceição. Resultados: Uma alta prevalência de TD foi encontrada na população em estudo (49,8%), sendo 28,4% trauma somente em esmalte. Não foi encontrada associação de TD a nenhuma variável psicológica materna. Entretanto, nível educacional e número de filhos, bem como número de moradores na residência, idade e atividade laboral materna nos primeiros dois anos de vida da criança estiveram associados ao TD de dentes decíduos na amostra selecionada. Características clínicas das crianças como overjet e mordida cruzada também mostraram associação com TD. Conclusões: O presente estudo aponta que o traumatismo dentário em dentes decíduos é um agravo bastante prevalente, tendo associação com características oclusais e fatores socioeconômicos maternos. / An increased prevalence of traumatic dental injury (TDI) has been reported in the last few decades in worldwide. Studies indicate different factors associated with TDI in primary teeth, however maternal psychological variables and their role in the context of TDI children in preschool children should be better elucidated. Objective: The aim of this study was to identify associated factors with dental trauma in preschool children in the city of Porto Alegre, RS, Brazil. Methods: Cross sectional study. The study included 163 preschool children living in areas attached to basic health units in of a public referral hospital in Porto Alegre, RS, Brazil. The sampling was randomized, keeping the proportion of live births in 2008 in each unit. Data collection was done from December 2011 to February 2013 in the residence of the sampled households. Three previously trained and calibrated examiners (kappa ≥ 0.8) realized clinical examinations on all children in the sample to collect data on TDI and malocclusion. The mothers answered a questionnaire to collect sociodemographic data, and questions about oral habits, etiology and place of occurrence TDI. The index TDI was recorded according to the Children’s Dental Health Survey criteria. Symptoms of maternal anxiety and depression were assessed using the Beck Anxiety Inventory and Beck Depression Inventory; the Parental Bonding Index was used to evaluate parental bonding. The association of dental injuries and their possible risk factors was estimated using multinomial logistic regression using the SPSS 16.0 software. The study was approved by the ethics committee of the Hospital Group Conceição. Results: A high prevalence of dental trauma was found in the study population (49.8%), with 28.4% at the enamel level. There was no association of dental trauma to any maternal psychological variable. However, educational level and number of siblings as well as number of residents living in the same house, age and maternal work activity during the first two years of life of the children was associated with dental trauma in deciduous teeth in the selected sample. Clinical characteristics of children as overjet and crossbite also were associated to the presence of trauma. Conclusions: This study indicates that dental trauma in primary teeth is a fairly prevalent grievance, having association with occlusal characteristics and maternal socioeconomic factors.