A condutividade hidráulica de dois solos não saturados típicos da região de São Carlos, um arenoso e outro argiloso é estudada através de ensaios de campo empregando o permeâmetro Guelph. Duas alternativas de ensaio foram empregadas e os resultados experimentais foram analisados com os modelo teóricos de REYNOLDS e ELRICK (1985) e PHILIP (1985). Paralelamente, obtiveram-se em laboratório curvas de retenção de água dos solos o que possibilitou determinar a função condutividade hidráulica através das fórmulas empíricas de VAN GENUCHTEN, (1980) e de GARDNER (1958). As características e a variação dos valores da condutividade hidráulica não saturada de campo fornecidos pelo permeâmetro Guelph, são discutidos e confrontados com aqueles obtidos a partir dos métodos indiretos provenientes de laboratório. Observou-se que as condutividades hidráulicas saturadas nos solos foram praticamente iguais, quer se considerem os resultados de campo ou laboratório. Os resultados de campo mostraram-se mais consistentes para o solo argiloso qualquer que tenha sido a técnica de ensaio. O parâmetro &#945 da equação de GARDNER (1958) obtido no campo resultou maior que o valor sugerido na literatura ou obtido em laboratório para o solo arenoso. Para o solo argiloso, todas as opções de obtenção do parâmetro tenderam a fornecer valores praticamente iguais. / The unsaturated hydraulic conductivity of two typical soils from the region of São Carlos City, sandy and clayey soils, has been studied through field tests using the Guelph permeameter. Two different alternatives of tests have been performed and the experimental data have been analyzed following the theoretical models from REYNOLDS and ELRICK (1985) and PHILIP (1985). However, soil-water characteristic curves were obtained in such a way that the hydraulic conductivity function could be evaluated using the empirical expressions from VAN GENUCHTEN (1980), and GARDNER (1958). The characteristics and the variation of the field unsaturated hydraulic conductivity values from the Guelph permeameter are discussed and compared to those from laboratory indirect methods. The field results showed to be more consistent to the clayey soil independent on the test or calculation method. The &#945 value (GARDNER, 1958) parameter obtained in the fields was Iarger than the values suggested in the literature or obtained in laboratory for the sandy soil. To the clayey soil, all the obtaining options of the parameter tended to supply values quite the same.

Em geral, as recomendações normativas sugerem a utilização de materiais granulares para a construção de estruturas em solo reforçado, principalmente devido à sua elevada resistência ao cisalhamento e boa capacidade de drenagem. No entanto, nem sempre há disponibilidade deste tipo de material no entorno das obras, tornando o uso dos solos finos imperativo para a viabilização desta solução. No Brasil, solos residuais finos são encontrados em abundância e, muitas vezes, apresentam excelentes parâmetros de resistência ao cisalhamento e baixa compressibilidade. Contudo, o seu uso pode induzir poro-pressões indesejáveis durante a construção ou cisalhamento do aterro reforçado. Por outro lado, as elevadas sucções matriciais que podem persistir em seu interior geram um aumento na estabilidade dos maciços reforçados. Neste contexto, este trabalho apresenta os resultados experimentais e discute o efeito da variação climática (umedecimento e secagem) na resistência de interface solo coesivo-fita polimérica de uma estrutura de contenção em solo reforçado. Os ensaios foram realizados com amostras compactadas de um solo residual de gnaisse típico da cidade de São Paulo e uma fita polimérica de alta aderência. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de cisalhamento direto e de arrancamento sob três diferentes níveis de tensão normal e de sucção, além da condição inundada. Ensaios triaxiais saturados (CU) e não saturados (CW) foram realizados para a determinação da envoltória de resistência tridimensional do solo, avaliação da eficiência da interação solo-reforço e para a verificação do comportamento da água intersticial durante o cisalhamento. Os resultados indicam que o solo coesivo em questão apresenta excelentes parâmetros de resistência ao cisalhamento, elevada capacidade de se manter sob pressões negativas da água intersticial e uma eficiente interação com as fitas poliméricas, o que possibilitaria a execução de estruturas estáveis quanto ao arrancamento dos reforços. Além disso, sugerem um crescimento não linear da máxima resistência de interface com o aumento da sucção matricial do solo e uma tendência de redução dos coeficientes de atrito aparente solo-reforço (f*) com o umedecimento das amostras. Porém, mostraram que a sucção matricial exerce pouca influência na resistência residual da interface solo reforço. / Current specifications for reinforced soil structures generally require the use of granular backfill due to their high strength, well drainage capacity and low volume change potential. However, in cases where granular fills are not easily and readily available, poorly draining soils should be used to enable the implementation of a mechanically stabilized earth wall (MSEW). In Brazil, the fine-grained residual soils that cover large areas of its territory frequently present high shear strengths and low compressibility. However, the use of cohesive soils can cause unwanted effects in structure stability due to the water content variations of the backfill soil, and the potential development of pore-water pressures or loss of strength. On the other hand, matric suctions may increase the soil-geosynthetic interface shear strength. In this context, this study presents the experimental results and discusses the effects of seasonal climatic variations (wetting and drying) on shear strength of soil-geosynthetic straps interfaces under unsaturated conditions. For the laboratory investigation, a compacted residual soil of gneiss composed of 80% silty sand passed through a 0.075mm sieve, sourced from São Paulo city, and a high-tenacity polyester strap were used. Direct shear and pullout tests were conducted with three different net normal stresses and levels of matric suction, besides the inundated condition. Triaxial tests under saturated (CU) and unsaturated (CW) conditions with suction measurement using a high capacity tensiometer were performed in order to evaluate the shear strength parameters of the unsaturated soil, the interface efficiency of the soil-geosynthetic strap and the pore water pressure variations during shear. The results indicate that the cohesive soil used in this study has excellent shear strength parameters, a high capacity to maintain negative pore water pressures and presents an efficient interaction with the geosynthetics straps, which would allow the implementation of a stable MSEW for failure by pullout. Furthermore they reveal that the peak shear strength of the soil-geosynthetic strap interface increases nonlinearly with the soil suction, while the apparent friction factor (f*) decreases with the increase in molding moisture contents. On the other hand, the effect of suction on the post-peak shear strength of the interface was negligible.

LIMA, Paulo Roberto Correia de. Análise da geometria dos domínios geológicos de sub-superfície a partir de perfis de poços tubulares no município de Fortaleza - Ceará. 2014. 243 f. Dissertação (Mestrado em Geologia)-Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014. / Submitted by Vitor Campos (vitband@gmail.com) on 2016-10-05T23:14:38Z No. of bitstreams: 1 2014_dis_prclima.pdf: 12660234 bytes, checksum: 41fe4e359d2ab24135167b8cdf9e48c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2016-10-06T20:19:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_dis_prclima.pdf: 12660234 bytes, checksum: 41fe4e359d2ab24135167b8cdf9e48c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-06T20:19:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_dis_prclima.pdf: 12660234 bytes, checksum: 41fe4e359d2ab24135167b8cdf9e48c5 (MD5) Previous issue date: 2014 / The research seeking the geometric characterization of Fortaleza’s Sedimentary Geologic Domain was based on SIAGAS/CPRM (Mineral Resources Research Company) and GEOHIDRO (Geology Hydrogeology and Services) tubular wells records which combined reach the mark of 1166 tubular wells recorded until December 2012. The wells that had a geologic profile totaling 516 were analyzed according to their lithological characteristics technical-constructive aspects and hydrogeological parameters. After the bibliographic revision and the well’s reports gathering the data contained on that reports were organized in sheets maps tables graphics and figures. So then 274 lithological profiles of the 516 recorded were selected to elaborate the fourteen geologic profiles being seven on N-S direction and seven on W-E direction. These geological profiles allowed a better view of the sedimentary packages as well as the crystalline basement and its contour allowing a much more accurate interpretation about the way the sedimentary domain behaves compared to the top of the basement. From the profiles analysis was conclusive that the sedimentary package tends to increase its thickness when approaches the coast. It was observed that the sedimentary domain contains a Carbonate Formation located on the N/NE part of the area classified at first as a infra-Barreiras formation that becomes more thick when approaches the coast zone. It is worth mentioning that the sedimentary package has a more embracing geometry than that related on previous studies. The analysis of that profiles also revealed elevated parts of the basement (structural highs) and depocenters assimilated to horsts and grabens in N-S direction. Analyzing the top and base data of the 137 wells that contains the mantle of alteration from the basement it was possible to draw its contour and measure the average of its thickness that is something about seventeen meters. Among the structures we can highlight the lineaments located on the east part of NW-SE direction and in the center-south part of NE-SW direction. Secondly the faults of NE direction and the fractures of NE NW and W-E direction are observed in the W SW S center-south and SE parts of the area. Apparently the great drainage segments were affected by the lineaments faults and fractures. On the sedimentary hydrogeological domain the hydrogeological parameters presented the following values: from the data collected on 267 wells that had a profile the average of the Static Level presented was 8.4 meters and from 265 wells with a profile the average output presented was 416 m³/h. Now on the crystalline hydrogeological domain the average values was: from the data collected on 237 wells the average of the Static Level was 8.85 meters and from data collected on 236 wells the average output was 41 m³/h. Now the saturated thickness (here considered the sum of the filter columns) calculated from 378 wells presented an average of 24.4 meters with a standard deviation below 20% which attests a tolerable average dispersion. / A pesquisa visando a Caracterização Geométrica do Domínio Geológico Sedimentar de Fortaleza teve como base o cadastro de poços tubulares SIAGAS/CPRM (Companhia de Pesquisa e Recursos Minerais) e da empresa GEOHIDRO (Geologia Hidrogeologia e Serviços Ltda.) que somados totalizam 1166 poços tubulares cadastrados até dezembro de 2012. Os poços que apresentam perfil litológico em um total de 516 foram analisados segundo suas características litológicas aspectos técnico-construtivos e parâmetros hidrogeológicos. Após a revisão bibliográfica e a coleta dos relatórios de poços os dados contidos nestes relatórios foram organizados em planilhas mapas tabelas gráficos e figuras. Foram então selecionados 274 perfis litológicos dos 516 perfis cadastrados para a elaboração de 14 perfis geológicos sendo 7 perfis geológicos na direção N-S e 7 perfis geológicos na direção W-E. Estes perfis permitiram uma melhor visualização dos pacotes sedimentares assim como do embasamento cristalino e de seu contorno possibilitando uma interpretação mais precisa da forma como se comporta o domínio sedimentar em relação ao topo do embasamento cristalino. Da análise dos perfis geológicos concluiu-se que o pacote sedimentar tende a aumentar sua espessura na medida em que se aproxima do litoral. Foi observado que o domínio sedimentar contém uma Formação Calcária localizada na porção N/NE da área classificada a prori como Infra-Barreiras que se torna mais espessa à medida que se aproxima da zona litorânea. Vale ressaltar que o pacote sedimentar tem uma geometria mais abrangente do que a relatada em trabalhos anteriores. A análise desses perfis revelou ainda altos estruturais e depocentros assemelhados a horst e graben alinhados na direção N-S. Analisando os dados de topo e base dos 137 poços que contém o manto alterado foi possível desenhar o seu contorno e medir sua espessura média que é de aproximadamente 17 metros. Dentre as estruturas podem ser destacados os lineamentos situados na porção oeste de direção NW-SE e na porção centro-sul de direção NE-SW. Secundariamente a falha de sentido NEe as fraturas de sentido NE NW e W-E são observadas nas porções W SW S centro-sul e SE da área. Aparentemente os grandes seguimentos da drenagem foram influenciados pelos lineamentos falhas e fraturas do terreno. No domínio hidrogeológico sedimentar os parâmetros hidrogeológicos apresentaram os valores que se seguem: a partir de dados colhidos em 267 poços com perfil a média do Nível Estático (NE) apresentada foi de 84 metros e a partir de 265 poços com perfil a Vazão média (Q média) apresentada foi de 416 m³/h. Já no domínio hidrogeológico cristalino os parâmetros hidrogeológicos apresentaram os seguintes valores: a partir de dados colhidos em 237 poços a média do Nível Estático (NE) apresentada foi de 885 metros e a partir de dados colhidos em 236 poços a Vazão média (Q média) apresentada foi de 41 m³/h. Já a espessura saturada (aqui considerada o somatório da coluna de filtros) calculada a partir dos dados de 378 poços apresentou uma média de 244 metros com desvio padrão abaixo de 20% o que atesta uma dispersão média tolerável.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Hydrossedimentological monitoring and modeling have been used as important tools to evaluate and simulate the hydrosedimentological processes in rural watersheds, in order to effectively propose conservation practices in environmentally sensitive locations. The objective of this research was to evaluate the performance of a physically based hydrological model (LISEM - Limburg Soil Erosion Model) in quantifying runoff and erosion in a rural catchment with high spatial variability (horizontally and vertically) physical and hydrological characteristics of the soil. The catchment has an area of 1.19 km2 and is situated in the northeastern region of the Rio Grande do Sul state, Brazil. Soils are characterized by reduction of water flow in the vertical soil profile either by the small thickness (Entisols and Inceptisols) or textural gradient between horizons (Ultisols) - and are associated with variations of relief, which is composed of soft hills in the top section and mountainous in the bottom section of the catchment. The predominant land use is tobacco farming (Nicotiana tabacum L.), where the surface layer of the soil is tilled to form ridges. In the first stage of the study, five slopes of the basin used for tobacco cultivation were sampled to characterize the physical and hydraulic properties at different points in the relief (top, middle slope and lowland) and four soil layers (0.00 to 0.04, from 0.20 to 0.24, from 0.40 to 0.44 and from 0.60 to 0,64 m). Field trials were also conducted to determine the infiltration rate on the slopes, and equations were also established to estimate the saturated hydraulic conductivity in each layer of soil sampled. In the second step, the LISEM model was calibrated to represent the hydrograph and sedimentograph of 20 rainfall events monitored in the river mouth from 2009 to 2012. The results of the first stage show that there is horizontal and vertical variability of physical and hydraulic properties on the slopes, being that the hillsides have a higher saturated hydraulic conductivity due to its coarser texture. Both the hydraulic conductivity and the infiltration rate were effective in identifying the horizontal variability of water flow on the slopes. The hydraulic conductivity can be estimated with good accuracy when variables from subsoil layers, for example, the total sand content, are used. The results of the second stage of the study revealed that the LISEM had a good performance in modeling the hydrograph. However, it was not possible to represent the sedimentograph, and there was an overestimate in sediment production. The model s equations related to erosion do not represent the dynamics that occur in this catchment. / O monitoramento e a modelagem hidrossedimentológica têm sido utilizados como ferramentas importantes para avaliar e simular os processos hidrossedimentológicos em bacias hidrográficas rurais, com o intuito de propor, de forma eficaz, práticas conservacionistas em locais ambientalmente frágeis. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o desempenho de um modelo hidrológico de base física (LISEM Limburg Soil Erosion Model) em quantificar o escoamento superficial e o processo erosivo em uma bacia hidrográfica rural com grande variabilidade espacial (no sentido horizontal e vertical) das características físico-hídricas de solo. A bacia hidrográfica possui 1,19 km2 e está situada na região nordeste do estado do Rio Grande do Sul, Brasil. Os solos são caracterizados pela redução do fluxo de água na direção vertical do perfil de solo seja pela pequena espessura (Neossolos e Cambissolos) ou pelo gradiente textural entre horizontes (Argissolos) e estão associados às variações do relevo, que é ondulado na fração superior e montanhoso na fração inferior da bacia. O uso do solo predominante é o cultivo do tabaco (Nicotiana tabacum L.), em que a camada superficial do solo é revolvida para a construção de camalhões. Na primeira etapa do estudo, cinco encostas da bacia utilizadas para o cultivo do tabaco foram amostradas para caracterização das propriedades físico-hídricas em diferentes pontos do relevo (topo, meia encosta e várzea) e em quatro camadas de solo (0,00 a 0,04, 0,20 a 0,24, 0,40 a 0,44 e 0,60 a 0,64 m). Também foram realizados ensaios de campo para determinação da taxa de infiltração básica nas encostas e, ainda, foram construídas equações para estimativa da condutividade hidráulica saturada em cada camada de solo amostrada. Na segunda etapa, o modelo LISEM foi calibrado para representar o hidrograma e o sedimentograma de 20 eventos monitorados no exutório da bacia entre no período de 2009 a 2012. Os resultados da primeira etapa comprovam que há variabilidade horizontal e vertical das propriedades físico-hídricas nas encostas, sendo que a meia encosta apresenta maior condutividade hidráulica saturada devido à textura mais grosseira neste local. Tanto a condutividade hidráulica quanto a taxa de infiltração básica foram eficazes em identificar a variabilidade horizontal do fluxo de água nas encostas. A condutividade hidráulica saturada pode ser estimada com boa precisão quando são usadas variáveis das camadas subsuperficiais do solo como, por exemplo, o teor de areia total. Os resultados da segunda etapa do estudo revelaram que o LISEM apresentou bom desempenho na modelagem do hidrograma. No entanto, não foi possível a representação do sedimentograma, sendo que houve superestimativa da produção de sedimentos. As equações do modelo relacionadas com o processo erosivo não representam a dinâmica que ocorre nesta bacia hidrográfica.

Analisa-se a influência da sucção matricial e da dimensão de sapatas na capacidade de carga e nos recalques de fundações rasas, assentes em areia não-saturada. Na primeira parte da pesquisa foram analisadas 14 provas de carga estática em placas metálicas rígidas assentes a 1,5 m de profundidade, com diâmetros de 0,20, 0,40 e 0,80m e em uma sapata circular de concreto com diâmetro de 1,50 m, no campo experimental de fundações da USP/São Carlos. Devido ao caráter colapsível do solo, a sucção matricial foi monitorada por meio de tensiômetros instalados no fundo da cava. Na segunda parte da pesquisa, foram realizados ensaios em centrífuga, na Universidade do Colorado em Boulder, utilizando-se placas metálicas de 30 mm, 50 mm e 100 mm, ensaiadas a 1 g, 5 g, 10 g, 15 g, 25 g, 50 g e 100 g. As placas foram assentes em maciço de areia em três condições de umidade: seca, inundada e não-inundada. A partir dos resultados obtidos, procedeu-se a análise da capacidade de carga levando-se em conta tanto o efeito da dimensão como o da sucção matricial. A influência da dimensão nos recalques também foi analisada. Ratificou-se que o aumento da sução matricial provoca um aumento substancial na capacidade de carga do sistema placa-solo e uma diminuição considerável nos recalques. Em relação à influência da dimensão no comportamento de fundações rasas, demonstrou-se que tanto a variação da capacidade de carga como a dos recalques não ocorre de forma linear e crescente como apresentado pelos métodos teóricos. Para pequenas dimensões da sapata, os valores de capacidade de carga e recalque aumentam / The influence of matric suction and size of footings in the bearing capacity and settlement of shallow foundations in unsaturated sandy soils are analyzed. Fourteen plate load tests were performed in the first part of the research. Rigid metallic plates with diameters 0,20, 0,40, 0,80 m and one concrete circular footing with 1,50 m were used in the tests. All plates and footing were positioned at 1,50 m depth. The tests were performed in the foundation experimental field of USP/São Carlos. Due to the soil collapsible character, the tests were performed with the monitoring of matric suction pressure through tensiometers installed in the bottom of the holes. Centrifuge tests were carried out at the University of Colorado at Boulder in the second part of the research. Metallic plates with 30 mm, 50 mm and 10 mm were used and the gravity levels were 1 g, 5 g, 10 g, 15 g, 25 g, 50 g e 100 g. The plates were positioned on top of a sandy soil with three moisture conditions: dry, flooded and non-flooded. Thus, the capacity will be analyzed taking into consideration both the geometry of the tested plates and the influence of the matric suction pressure. The footing size influence in the settlement was also analyzed. A substantial increase of the plate-soil system bearing capacity and a considerable decrease in the settlements, caused by matric suction increase, was confirmed. It was also demonstrated that the bearing capacity and settlements variations are not a linearly increasing function of the size as theoretical methods suggest. For small footings, the bearing capacity and settlement increase as the footing size decreases

Made available in DSpace on 2015-03-26T12:34:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3072665 bytes, checksum: 5059ff6769784ba9baead96238de083b (MD5) Previous issue date: 2013-05-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In geotechnical problems of flow, the main variables that characterize the hydraulic behavior in an unsaturated medium, is the water retention curve (WRC) and the hydraulic conductivity function (HCF) of the soil. Experimental determination of these properties is generally time-consuming and costly, leading professionals to use simplifications that may eventually prejudice the projects, increasing costs and compromising safety. In order to help reduce this difficulty, in this thesis, a procedure and equipment adapted into a small centrifuge commonly used in medical applications were developed, allowingto obtain hydraulic properties (WRC and HCF) of soils in a much shorter time. The technique involves exposing soil samples initially saturated to a circular motion, resulting in a centripetal acceleration and a mass force sufficient to overcome capillarity and force fluid drainage. The equipment is able to simultaneously obtain four WRCs and four HCFs. To verify the performance of the new equipment, two soils with different characteristics, one clayey sand (SC) and a high plasticity clay (CH), were tested. The WRCs obtained with the centrifugewere compared with ones obtained by traditional methods offilter paper and pressure plate. Comparisons were appropriate up to suctions of the order of 500 kPa, the current limit of the equipment developed. For soils that require higher suctions, a proposal was made to add to the data obtained with the centrifuge, a point given by the filter paper close to the residual moisture of the soil. The methodology for obtaining the HCF is of the transient type using multiple steps, in which one applies an increase in the matric suction value, and measure the volume of water that flows out of the specimen. The HCFs obtained by centrifugal method were compared with the one given by the theoretical model of van Genuchten- Mualen and points directly measured with a flexible wall permeameter and constant flow application developed by Guimarãeset. al. (2008).Comparisons were good, especially for the thicker texture soil (SC). The maximum times to obtain the WRCs and HCFs were two days for soil SC and three days for soil CH. The methodology is efficient and reduces, significantly, the time required to obtain hydraulic properties of soils. / Em problemas geotécnicos de fluxo, as principais variáveis que caracterizam o comportamento hidráulico em um meio não saturado, são a curva de retenção de água (CRA) e a função de condutividade hidráulica (FCH) do solo. A determinação experimental destas propriedades é, geralmente, demorada e onerosa, levando os profissionais a utilizar simplificações que, eventualmente, podem prejudicar osprojetos, aumentando os custos e comprometendo a segurança. No sentido de contribuir para diminuir esta dificuldade, desenvolveu-se nesta tese, um procedimento e aparatos que, adaptados em uma centrifuga de pequeno porte comumente usada em aplicações médicas, permitem obter as propriedades hidráulicas (CRA e FCH) de solos em um tempo bem menor. A técnica consiste em expor amostras de solos inicialmente saturadas a um movimento circular, gerando uma aceleração centrípeta e uma força de massa suficiente para vencer as forças capilares e forçar a drenagem do fluido. O equipamento é capaz de obter simultaneamente quatro CRAs e quatro FCH. Para verificar o funcionamento do novo equipamento, foram utilizados dois solos com características distintas, uma areia argilosa (SC) e uma argila de alta plasticidade (CH). As CRAs obtidas por meio da centrífuga foram comparadas com as CRAs obtidas pelos métodos tradicionais do papel filtro e da placa de pressão. As comparações foram adequadas até sucções da ordem de 500 kPa, atual limite do equipamento desenvolvido. Para solos que necessitem de sucções mais altas, foi apresentada uma proposta de acrescentar aos dados obtidos com a centrífuga, um ponto obtido por meio do papel filtro com umidade próxima da residual. A metodologia para obtenção da FCH é a do regime transiente por passos múltiplos, na qual se aplica um acréscimo no valor da sucção matricial e mede-se o volume de água que sai do corpo de prova. AsFCHs obtidas pelo método centrífugo foram comparadas com ado modelo teórico de van Genuchten-Mualen e com pontos medidos diretamente com um permeâmetro de parede flexível e aplicação de vazão constante desenvolvido por Guimarães et. al. (2008). As comparações ficaram boas, principalmente, para o solo com textura mais grossa (SC). Os tempos máximos para obtenção das CRAs e FCHs foram de dois dias para o solo SC e de três dias para o solo CH. A metodologia desenvolvida se mostrou eficiente, reduzindo substancialmente o tempo necessário para se obter as propriedades hidráulicas de solos.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-01-03T19:37:12Z No. of bitstreams: 1 LucasMiguelGomesNunes_DISSERT.pdf: 9785692 bytes, checksum: 54f1384e35941fe03c50029e8b0411c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-01-05T20:53:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LucasMiguelGomesNunes_DISSERT.pdf: 9785692 bytes, checksum: 54f1384e35941fe03c50029e8b0411c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-05T20:53:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucasMiguelGomesNunes_DISSERT.pdf: 9785692 bytes, checksum: 54f1384e35941fe03c50029e8b0411c5 (MD5) Previous issue date: 2016-06-07 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / O alvo da presente pesquisa ? a regi?o do baixo curso do Rio Maxaranguape, localizado no litoral leste do Estado do Rio Grande do Norte e, particularmente, no dom?nio hidrogeol?gico do Aqu?fero Barreiras. Este trabalho teve como principal objetivo analisar a influ?ncia da estrutura??o regional na geometria do aqu?fero na ?rea de estudo (considerando a ocorr?ncia de varia??es de sua espessura), com intuito de efetuar o c?lculo otimizado das reservas hidrogeol?gicas locais na referida ?rea. A metodologia adotada foi fundamentada na utiliza??o de t?cnicas de an?lise morfotect?nica, litoestratigr?fica em correla??es de perfis de po?os, hidrogeol?gica e geoel?trica (Sondagem El?trica Vertical - SEV). O m?todo geof?sico da eletrorresistividade foi adotado a fim de inferir valores de espessura do aqu?fero e profundidade do topo do embasamento hidrogeoel?trico. Foram realizadas 17 SEV com abertura m?xima de AB=1200m (arranjo Schlumberger), distribu?das de forma a cobrir toda a ?rea de estudo, buscando assim, suprir a falta de informa??es nas regi?es onde n?o havia a presen?a po?os. Integrado ?s SEVs, dados hidroestratigr?ficos/litol?gicos de 21 perfis de po?os tubulares foram utilizados, 5 perfis hidrogeof?sicos foram gerados para defini??o de rejeitos de falha, bem como realizada uma an?lise geomorfol?gica, que visou a caracteriza??o estrutural da ?rea com ?nfase na compartimenta??o do aqu?fero. A an?lise geomorfol?gica foi realizada utilizando-se dados topogr?ficos (SRTM - Shuttle Radar Topography Mission) e hidrogr?ficos, subsidiando a caracteriza??o estrutural, tendo em vista a n?o ocorr?ncia de afloramentos com crit?rios cinem?ticos. Os dados topogr?ficos s?o apresentados na forma de um mapa de anomalias topogr?ficas residuais e defini??o de lineamentos topogr?ficos. Os dados hidrogr?ficos ressaltam dire??es preferenciais dos canais fluviais e anomalias dessa rede hidrogr?fica, na forma de deflex?es abruptas das drenagens e alinhamentos de outras fei??es superficiais tais como nascentes. Os resultados dessa an?lise possibilitaram a elabora??o de um mapa de lineamentos morfotect?nicos, dispostos segundo as dire??es predominantes NE e NW. Perfis hidrogeof?sicos, obtidos a partir de modelos geoel?tricos inversos e informa??es de po?os, foram elaborados de forma a interceptar tais lineamentos, enfatizando valores de espessuras saturadas variando de 19 a 66 metros, caracterizando alguns desses lineamentos como falhas. A avalia??o das reservas hidrogeol?gicas locais foi efetuada considerando-se 18 sub?reas, associadas a blocos resultantes da compartimenta??o estrutural. Nesse contexto, as reservas de satura??o s?o da ordem de 8,7x108 m3, adotando-se espessuras saturadas m?dias para cada sub?rea e porosidade efetiva de 7,6%. / The target area of this research is the Maxaranguape River lower course, located on the east coast of Rio Grande do Norte state, and particularly the hydrogeological domain Barreiras Aquifer. This study aimed to analyze the influence of regional structure in the geometry of the aquifer in the study area (taking into account thickness variations), in order to make an optimized calculation of local hydrogeological reserves in that area. The methodology was based on the use of morphotectonic and lithostratigraphic analysis techniques, in well profile correlation, as well as hydrogeological and geoelectric analysis (Vertical Electrical Sounding - VES). The geophysical method of electrical resistivity was adopted in order to infer thickness values of the aquifer and depth of the basement. It were carried out 17 SEV with maximum aperture of current electrodes (AB) of 1200 meters, distributed so as to cover the entire study area, although primarily seeking to obtain data for subareas with little or no well information. Hydro-stratigraphic and lithologic data from 21 wells profiles were integrated with VES data, 5 hydrogeophysical profiles were generated to define downthrow and a geomorphological analysis was performed, which aimed at the structural characterization of the area with emphasis on aquifer compartmentalization. The morphotectonic analysis used the topographic (SRTM) and hydrographical data to support the structural characterization taking into account the lack of outcrops with specific features in the area. Topographic data are presented as a map of residual topographic anomalies, with defined topographic lineaments. Hydrographic data underscore preferred directions of fluvial channels and anomalies of this hydrogeophysical network with abrupt deflections of drainages and alignments of other surface features such as springs. The results of this analysis enabled to draw up a morphotectonic lineaments map, arranged according to the prevailing NE and NW directions. The results of this analysis enabled the development of a map of morphotectonic lineaments, arranged according to the prevailing NE and NW directions. The hydrogeophysical profiles, obtained from geoelectric inverse models and well data, were prepared to intercept the lineaments, emphasizing saturated thickness values ranging from 19 to 66 meters, and featuring some of these lineaments as faults. The hydrogeological reserves were evaluated considering 18 subareas associated with blocks resulting from structural compartmentalization. Therefore, the saturation reserves are the order of 8.7x108 m3, considering average saturated thickness for each subarea and 7.6% average effective porosity.

Em geral, as recomendações normativas sugerem a utilização de materiais granulares para a construção de estruturas em solo reforçado, principalmente devido à sua elevada resistência ao cisalhamento e boa capacidade de drenagem. No entanto, nem sempre há disponibilidade deste tipo de material no entorno das obras, tornando o uso dos solos finos imperativo para a viabilização desta solução. No Brasil, solos residuais finos são encontrados em abundância e, muitas vezes, apresentam excelentes parâmetros de resistência ao cisalhamento e baixa compressibilidade. Contudo, o seu uso pode induzir poro-pressões indesejáveis durante a construção ou cisalhamento do aterro reforçado. Por outro lado, as elevadas sucções matriciais que podem persistir em seu interior geram um aumento na estabilidade dos maciços reforçados. Neste contexto, este trabalho apresenta os resultados experimentais e discute o efeito da variação climática (umedecimento e secagem) na resistência de interface solo coesivo-fita polimérica de uma estrutura de contenção em solo reforçado. Os ensaios foram realizados com amostras compactadas de um solo residual de gnaisse típico da cidade de São Paulo e uma fita polimérica de alta aderência. Os corpos de prova foram submetidos a ensaios de cisalhamento direto e de arrancamento sob três diferentes níveis de tensão normal e de sucção, além da condição inundada. Ensaios triaxiais saturados (CU) e não saturados (CW) foram realizados para a determinação da envoltória de resistência tridimensional do solo, avaliação da eficiência da interação solo-reforço e para a verificação do comportamento da água intersticial durante o cisalhamento. Os resultados indicam que o solo coesivo em questão apresenta excelentes parâmetros de resistência ao cisalhamento, elevada capacidade de se manter sob pressões negativas da água intersticial e uma eficiente interação com as fitas poliméricas, o que possibilitaria a execução de estruturas estáveis quanto ao arrancamento dos reforços. Além disso, sugerem um crescimento não linear da máxima resistência de interface com o aumento da sucção matricial do solo e uma tendência de redução dos coeficientes de atrito aparente solo-reforço (f*) com o umedecimento das amostras. Porém, mostraram que a sucção matricial exerce pouca influência na resistência residual da interface solo reforço. / Current specifications for reinforced soil structures generally require the use of granular backfill due to their high strength, well drainage capacity and low volume change potential. However, in cases where granular fills are not easily and readily available, poorly draining soils should be used to enable the implementation of a mechanically stabilized earth wall (MSEW). In Brazil, the fine-grained residual soils that cover large areas of its territory frequently present high shear strengths and low compressibility. However, the use of cohesive soils can cause unwanted effects in structure stability due to the water content variations of the backfill soil, and the potential development of pore-water pressures or loss of strength. On the other hand, matric suctions may increase the soil-geosynthetic interface shear strength. In this context, this study presents the experimental results and discusses the effects of seasonal climatic variations (wetting and drying) on shear strength of soil-geosynthetic straps interfaces under unsaturated conditions. For the laboratory investigation, a compacted residual soil of gneiss composed of 80% silty sand passed through a 0.075mm sieve, sourced from São Paulo city, and a high-tenacity polyester strap were used. Direct shear and pullout tests were conducted with three different net normal stresses and levels of matric suction, besides the inundated condition. Triaxial tests under saturated (CU) and unsaturated (CW) conditions with suction measurement using a high capacity tensiometer were performed in order to evaluate the shear strength parameters of the unsaturated soil, the interface efficiency of the soil-geosynthetic strap and the pore water pressure variations during shear. The results indicate that the cohesive soil used in this study has excellent shear strength parameters, a high capacity to maintain negative pore water pressures and presents an efficient interaction with the geosynthetics straps, which would allow the implementation of a stable MSEW for failure by pullout. Furthermore they reveal that the peak shear strength of the soil-geosynthetic strap interface increases nonlinearly with the soil suction, while the apparent friction factor (f*) decreases with the increase in molding moisture contents. On the other hand, the effect of suction on the post-peak shear strength of the interface was negligible.

A condutividade hidráulica de dois solos não saturados típicos da região de São Carlos, um arenoso e outro argiloso é estudada através de ensaios de campo empregando o permeâmetro Guelph. Duas alternativas de ensaio foram empregadas e os resultados experimentais foram analisados com os modelo teóricos de REYNOLDS e ELRICK (1985) e PHILIP (1985). Paralelamente, obtiveram-se em laboratório curvas de retenção de água dos solos o que possibilitou determinar a função condutividade hidráulica através das fórmulas empíricas de VAN GENUCHTEN, (1980) e de GARDNER (1958). As características e a variação dos valores da condutividade hidráulica não saturada de campo fornecidos pelo permeâmetro Guelph, são discutidos e confrontados com aqueles obtidos a partir dos métodos indiretos provenientes de laboratório. Observou-se que as condutividades hidráulicas saturadas nos solos foram praticamente iguais, quer se considerem os resultados de campo ou laboratório. Os resultados de campo mostraram-se mais consistentes para o solo argiloso qualquer que tenha sido a técnica de ensaio. O parâmetro &#945 da equação de GARDNER (1958) obtido no campo resultou maior que o valor sugerido na literatura ou obtido em laboratório para o solo arenoso. Para o solo argiloso, todas as opções de obtenção do parâmetro tenderam a fornecer valores praticamente iguais. / The unsaturated hydraulic conductivity of two typical soils from the region of São Carlos City, sandy and clayey soils, has been studied through field tests using the Guelph permeameter. Two different alternatives of tests have been performed and the experimental data have been analyzed following the theoretical models from REYNOLDS and ELRICK (1985) and PHILIP (1985). However, soil-water characteristic curves were obtained in such a way that the hydraulic conductivity function could be evaluated using the empirical expressions from VAN GENUCHTEN (1980), and GARDNER (1958). The characteristics and the variation of the field unsaturated hydraulic conductivity values from the Guelph permeameter are discussed and compared to those from laboratory indirect methods. The field results showed to be more consistent to the clayey soil independent on the test or calculation method. The &#945 value (GARDNER, 1958) parameter obtained in the fields was Iarger than the values suggested in the literature or obtained in laboratory for the sandy soil. To the clayey soil, all the obtaining options of the parameter tended to supply values quite the same.

A função condutividade hidráulica é um dos parâmetros essenciais para o estudo do fluxo em solos não saturados, permitindo abordar, dentre outros, o avanço da frente de umedecimento e questões como a irrigação e drenagem de solos. Para determinar a condutividade hidráulica não saturada de um solo típico da região Centro-Oeste do Estado de São Paulo, utilizou-se o infiltrômetro de disco. Este equipamento permite conduzir a infiltração de água, estando esta sujeita a um potencial negativo. Com os dados de infiltração acumulada e tempo acumulado obtidos em cada ensaio, foi possível determinar os valores da condutividade hidráulica não saturada e sortividade. Os cálculos foram feitos por diferentes métodos para cada ensaio realizado com o infiltrômetro de disco e comparadas com resultados de ensaios utilizando o permeâmetro Guelph. Observou-se que as condutividades hidráulica não saturadas obtidas com o infiltrômetro de disco tenderam a valores próximos das fornecidas indiretamente por meio do permeâmetro Guelph, com dispersão de aproximadamente uma ordem de grandeza para cada sucção. Também se observou que a condutividade hidráulica não saturada tende a diminuir conforme aumenta a sucção imposta ao solo, mesmo considerando a estreita faixa de sucções usadas nos ensaios. Notou-se ainda pequena variação nas condutividades hidráulicas saturadas calculadas por meio do infiltrômetro de disco, por meio de medidas diretas utilizando o permeâmetro Guelph e ensaios de permeabilidade realizados em laboratório. / The hydraulic conductivity function is essential to the study of water flow in unsaturated soils. From function there can be derived the advancement of the humidification (saturation) front, among other parameters, which is essential to projects of irrigation and drainage of soils. A disk infiltrometer was used to determine the unsaturated hydraulic conductivity of a sample of typical soil from central São Paulo, Brazil. The disk infiltrometer apparatus conducts the infiltration water, which is held at negative potential. Data for cumulative infiltration and elapsed time for each test was used to determine values of unsaturated hydraulic conductivity and sorptivity. Different methodology was applied in the calculations. Data for each experiment carried out utilizing the disk infiltrometer was compared to data obtained utilizing the permeameter of Guelph. It was observed that the unsaturated hydraulic conductivity obtained through the disk infiltrometer yielded values near those obtained indirectly by the permeameter of Guelph, which showed dispersion approximately within one order of magnitude for each suctioning performed. Furthermore, it was observed that the unsaturated hydraulic conductivity tends to diminish in magnitude in an inverse relation to the suction pressure subjected by the soil, even after considering the narrow band of suction pressures carried out in the tests. It was further observed a small variation in the saturated hydraulic conductivities computed from data obtained directly from the infiltrometer disk, the permeameter of Guelph, and other permeability tests done in laboratory.