Recentemente, o uso de persulfato em processo de oxidação química in situ em áreas contaminadas por compostos orgânicos ganhou notoriedade. Contudo, a matriz sólida do solo pode interagir com o persulfato, favorecendo a formação de radicais livres, evitando o acesso do oxidante até o contaminante devido a oxidação de compostos reduzidos presentes no solo ou ainda pela alteração das propriedades hidráulicas do solo. Essa pesquisa teve como objetivos avaliar se as interações entre a solução de persulfato com três solos brasileiros poderiam eventualmente interferir sua capacidade de oxidação bem como se a interação entre eles poderia alterar as propriedades hidráulicas do solo. Para isso, foram realizados ensaios de oxidação do Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho Amarelo (LVA) e Neossolo Quartzarênico (NQ) com solução de persulfato (1g/L e 14g/L) por meio de ensaios de batelada, bem como a oxidação do LV por solução de persulfato (9g/L e 14g/L) em colunas indeformadas. Os resultados mostraram que o decaimento do persulfato seguiu modelo de primeira ordem e o consumo do oxidante não foi finito. A maior constante da taxa de reação (kobs) foi observada para o reator com LV. Essa maior interação foi decorrente da diferença na composição mineralógica e área específica. A caulinita, a gibbsita e os óxidos de ferro apresentaram maior interação com o persulfato. A redução do pH da solução dos reatores causou a lixiviação do alumínio e do ferro devido a dissolução dos minerais. O ferro mobilizado pode ter participado como catalisador da reação, favorecendo a formação de radicais livres, mas foi o principal responsável pelo consumo do oxidante. Parte do ferro oxidado pode ter sido precipitado como óxido cristalino favorecendo a obstrução dos poros. Devido à maior relação entre massa de persulfato e massa de solo, a constante kobs obtida no ensaio com coluna foi 23 vezes maior do que a obtida no ensaio de batelada, mesmo utilizando concentração 1,5 vezes menor no ensaio com coluna. Houve redução na condutividade hidráulica do solo e o fluxo da água mostrou-se heterogêneo após a oxidação devido a mudanças na estrutura dos minerais. Para a remediação de áreas com predomínio de solos tropicais, especialmente do LV, pode ocorrer a formação de radicais livres, mas pode haver um consumo acentuado e não finito do oxidante. Verifica-se que o pH da solução não deve ser inferior a 5 afim de evitar a mobilização de metais para a água subterrânea e eventual obstrução dos poros por meio da desagregação dos grãos de argila. / Recently the persulfate application for in situ chemical oxidation at areas contaminated by organic compounds gained notoriety. However, the persulfate can interact with the solid matrix of the soil favoring the formation of free radicals, avoiding the oxidant access to the contaminant due to the oxidation of reduced compounds present in the soil or by changing the hydraulic properties of the soil. This research aimed to evaluate if the interactions between the persulfate solutions and three Brazilian tropical soils could eventually interfere on the persulfate oxidation capacity and if the interaction between them could modify the hydraulic properties of the soil. For such, oxidation tests were performed with soils: Latossolo Vermelho (LV), Latossolo Vermelho Amarelo (LVA) and Neossolo Quartzarênico (NQ) with persulfate solution (1 and 14 g/L) through batch tests and LV oxidation by persulfate solution (9 and 14 g/L) on undisturbed columns. The results showed that persulfate decay followed a first order model and oxidant consumption was not finite. The higher reaction rate coefficient (kobs) was observed in the reactor with LV. This higher interaction was due to the difference in the mineralogical composition and surface area. Kaolinite, gibbisita and iron oxides showed greater interaction with persulfate. The pH reduction on the reactor solution caused the aluminum and iron leaching due to dissolution of minerals. The mobilized iron may have participated as a reaction catalyst favoring the formation of free radicals although it was the major responsible for the oxidant consumption. Part of oxidized iron may have been precipitated as crystalline oxide favoring the clogged pores. As a consequence of the higher mass proportion between persulfate and soil, the kobs constant obtained in the column test was 23 times higher than the one observed on the batch test, even utilizing a concentration 1.5 times lower than bath test. There was a reduction in the soil hydraulic conductivity and the water flow proved to be heterogeneous after oxidation due to changes in minerals structure. For remediation purposes in areas with predominance of tropical soils, especially LV, the formation of free radicals may occur but an accented and not finite oxidant consumption may happen. It is verified that the pH solution should not be inferior than 5 to prevent the mobilization of metals to the groundwater and a possible pores clogging by the breakdown of the clay grains.

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Several studies were performed to verify the possibility of using phosphogypsum in geotechnical works, which showed promising results. However, the deformability of this material can be a limiting factor for their use. Thus, one of the main objectives of this study was to analyse the evolution of deformation over time of the phosphogypsum, soil and a mixture containing 10% of phosphogypsum and 90% of soil (mixture A). Furthermore, this study also analysed the deformability of these materials when they are not saturated, which is the natural condition in which they are used. The phosphogypsum was collected in a phosphate fertilizers industry, called Anglo American, in the city of Catalão, Goiás, and the soil was collected in Aparecida de Goiânia, Goiás. For the analysis of deformation over time, consolidation tests were performed with different loading times (48 hours, 7 days and 15 days) on samples in saturated condition. After the consolidation tests, others tests were conducted in order to give a better understanding of the results, such as: X-Ray diffraction, permeability, scanning electron microscopy (SEM) and tests to obtain the water retention curve using the equipment WP4C (Dewpoint PotentiaMeter). For the analysis of the deformation in unsaturated condition, consolidation tests in unsaturated conditions and tests of water content control were performed in the soil, phosphogypsum and mixture A (10% phosphogypsum + 90% soil). The results show no stabilizing of the deformation over time of the mixture A and the phosphogypsum. Furthermore, the increase of the deformation due only to the secondary compression expected for a period of five years is approximately 0.5% for the soil, 1.4% for the mixture A and 15.5% for the phosphogypsum. It has been found by granulometry tests that the deformations occur due to the breakage of the grains of phosphogypsum. It is noteworthy that no mineralogical change occurs, as observed by X-ray diffraction. Furthermore, it was verified with the unsaturated consolidation tests that a slight variation of suction occurs during the test, but this variation influenced more the deformability of the phosphogypsum than of the soil and mixture A. Thus, it was concluded that the deformation limits the use of phosphogypsum or mixtures of phosphogypsum and soil in geotechnical works. / O fosfogesso, subproduto da fabricação do ácido fosfórico, necessita da disponibilidade de grandes áreas para ser estocado, representando um problema para as indústrias de fertilizantes tanto do ponto de vista econômico quanto ambiental. Diante disso, surge a necessidade de buscar alternativas de aplicação do fosfogesso de forma a minimizar os impactos decorrentes de sua deposição. Diversos trabalhos foram realizados para verificar a possibilidade de utilização do fosfogesso em obras geotécnicas, os quais apresentaram resultados promissores. No entanto, a deformabilidade deste material pode ser um limitante para o seu uso. Dessa forma, um dos objetivos deste trabalho foi analisar a evolução da deformabilidade ao longo do tempo do fosfogesso, do solo e de uma mistura contendo 10% de fosfogesso e 90% de solo (mistura A). Além disso, foi analisado também a deformabilidade desses materiais quando estão não saturados, que é a condição natural em que eles serão utilizados. O fosfogesso foi coletado na indústria de fertilizantes fosfatados Anglo American na cidade de Catalão, Goiás, e o solo foi coletado em Aparecida de Goiânia, Goiás. Para a análise da deformabilidade ao longo do tempo, foram executados ensaios de adensamento com diferentes tempos de carregamento (48 horas, 7 dias e 15 dias) nas amostras em condição saturada. Após os ensaios de adensamento foram realizados ensaios complementares visando uma melhor compressão dos resultados como: difração de raios-X, permeabilidade, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e ensaios para obtenção da curva de retenção de água, utilizando o equipamento WP4C (Dewpoint PotentiaMeter). Para a análise da deformabilidade na condição não saturada, foram executados ensaios de adensamento não saturados e ensaios de controle de umidade no solo, no fosfogesso e na mistura A (10 % fosfogesso + 90 % solo). Os resultados mostram que não houve estabilização das deformações da mistura A e do fosfogesso ao longo do tempo. Além disso, o aumento da deformação volumétrica devido apenas ao adensamento secundário prevista para um período de cinco anos é de aproximadamente 0,5% para o solo, 1,4% para a Mistura A e 15,5 % para o fosfogesso. Foi verificado por meio de ensaios de granulometria, que as deformações ocorrem devido a quebra dos grãos de fosfogesso. Vale ressaltar que não ocorre alteração mineralógica, fato verificado através da difração de raios-X. Além disso, foi visto com os ensaios de adensamento não saturados que ocorre uma pequena variação de sucção ao longo do ensaio, mas que essa variação influenciou mais a deformabilidade do fosfogesso do que do solo e da mistura A. Portanto, concluiu-se que a deformação limita o uso do fosfogesso ou de misturas solo e fosfogesso em obras geotécnicas.

The mixture of herbicides is a widely used technique in weed control in several crops, including maize. However, interactions that might potentially result from mixing herbicides are a matter of constant concern and research. Soils are ideal settings to study transport and behavior of herbicides along gradients of physicochemical properties. The aim of this study was to evaluate sorption-desorption, leaching mineralization, biodegradation, and microbial respiration of mesotrione applied alone and mixed with S-metolachlor + terbuthylazine in samples from Brazilian sites cultivated with maize. The sorption-desorption of 14C-labeled [cyclohexane-2-14C] mesotrione was evaluated using the batch method, leaching was in glass columns, mineralization and degradation experiments were conducted using biometric flask, and microbial respiration was established according to the soil microorganisms: carbon transformation test with 14C-glucose solution in biometric flasks as well. Sorption of mesotrione applied alone and mixed had Kd sorption coefficient) values ranging from 0.08 to 5.05 kg L-1 and from 0.09 to 5.20 kg L-1, respectively, with similar behavior across soils. Mesotrione sorption was influenced primarily by the clay mineral (CM) content and the soil pH. Leaching of mesotrione is relatively high in the tropical soils and correlates with the pH (R2 = -0.84) and CM content (R2 = 0.75) and may pose a potential groundwater contamination risk. From the 49 d laboratory incubation data, increased mineralization half-life of mesotrione were observed for the mixture of herbicides, ranging from a 4 d increase for the sandy loam soil to a 1 d increase in the sandy clay texture soils. Mesotrione degradation rate had a 2-fold increase in the sandy loam compared to the sandy clay soil. Two metabolites can be identified from mesotrione degradation, 4-methyl-sulfonyl-2-nitrobenzoic acid (MNBA) and 2-amino-4-methylsulfonyl benzoic acid (AMBA). For unamended soil - control (without herbicide), microbial activity followed similar behavior to amended soil with herbicides in total 14CO2 released and accumulated, ranging from 23 to 27%. The mode of application of mesotrione did not influence sorption, desorption or leaching. Mesotrione sorption was relatively low in soils, which creates the high potential for leaching in maize producing areas. Thus, recommendations for mesotrione application, without the prior knowledge of the soil physical and chemical properties can result in an inefficient weed control. Mesotrione biotransformation was relatively quick, indicating this herbicide has low persistence, and consequently, low residual effect on crops and weeds when present in similar soils to this present study. Microbial respiration for all treatments was slightly higher in the sandy clay compared with sandy loam soil; although soil samples with application of herbicides (alones and in a mixture) did not have decreased basal microbial respiration or mineralization rate of glucose / A mistura de herbicidas é uma técnica amplamente utilizada no controle de plantas daninhas em diversas culturas, incluindo o milho. No entanto, as interações que podem potencialmente resultar da mistura de herbicidas são uma questão de constante preocupação e pesquisa. Os solos são os locais ideais para estudar o transporte e o comportamento de herbicidas ao longo dos gradientes de propriedades físico-químicas. O objetivo deste estudo foi avaliar a sorção-dessorção, lixiviação, mineralização, biodegradação e respiração microbiana do mesotrione aplicado isolado e misturado com S-metolachlor + terbuthylazine em amostras de locais brasileiros cultivados com milho. A sorção-dessorção do mesotrione 14C-marcado [ciclohexano-2-14C] foi avaliada utilizando o método de lote, a lixiviação foi em colunas de vidro, experimentos de mineralização e de degradação foi realizados utilizando frascos biométricos e a respiração microbiana foi estabelecida de acordo com os microorganismos do solo: teste de transformação de carbono com uma solução de 14C-glicose em frascos biométricos também. A sorção do mesotrione aplicado isolado e misturado apresentou valores de Kd (coeficiente de sorção) varando de 0,08 à 5,05 kg L-1 e de 0,09 à 5,20 kg L-1, respectivamente, com comportamento semelhante nos solos. A sorção do mesotrione foi influenciada principalmente pelo teor de argila mineral (CM) e o pH do solo. A lixiviação do mesotrione é relativamente elevada nos solos tropicais e correlaciona-se com o pH (R2 = -0,84) e teor de CM (R2 = 0,75) e pode representar um potencial risco de contaminação das águas subterrâneas. A partir dos dados de laboratório de 49 dias de incubação, o aumento da meia-vida de mineralização do mesotrione foi observado para a mistura de herbicidas, variando de um aumento de 4 dias do solo franco-arenoso para um aumento de 1 dia nos solos de textura argilo-arenosa. A taxa de degradação do mesotrione apresentou um aumento de 2 vezes no franco-arenoso em relação ao solo de textura argilo-arenosa. Dois metabólitos podem ser identificados a partir de degradação do mesotrione, o ácido 4-metil-sulfonil-2-nitrobenzóico (MNBA) e 2-amino-4-metilsulfonil benzóico (AMBA). Para o solo sem alterações - controle (sem aplicação de herbicida), a atividade microbiana seguiu comportamento similar ao solo tratado com herbicidas no total de 14CO2 liberado e acumulado, variando de 23 a 27%. O modo de aplicação do mesotrione não influenciou a sorção, dessorção ou lixiviação. A sorção do mesotrione foi relativamente baixa nos solos, que gera alto potencial de lixiviação em áreas produtoras de milho. Assim, as recomendações para a aplicação do mesotrione, sem o conhecimento prévio das propriedades físicas e químicas do solo podem resultar em um ineficiente controle de plantas daninhas. A biotransformação do mesotrione foi relativamente rápida, indicando que este herbicida tem baixa persistência, e, consequentemente, baixo efeito residual sobre as culturas e plantas daninhas, quando presentes em solos semelhantes ao presente estudo. A respiração microbiana em todos os tratamentos foi ligeiramente superior no argilo-arenoso em comparação com o solo franco-arenoso; embora as amostras de solo com aplicação de herbicidas (isolados e em uma mistura) não têm diminuído a respiração microbiana basal ou a taxa de mineralização da glicose

As estacas helicoidais têm sido empregadas em diversos tipos de obras no Brasil e no mundo, principalmente em casos em que a fundação é submetida a carregamentos simultâneos de tração e de compressão ou que necessitam de rápida e facilitada instalação. O maior uso nacional é em fundações de torres de linhas de transmissão de energia, no entanto, são escassos os estudos do comportamento deste tipo de estaca em solos tropicais brasileiros. Considerando-se o crescimento do uso de estacas helicoidais no Brasil, e a necessidade de um melhor entendimento do comportamento deste tipo de fundação em nossos solos, o presente trabalho foi realizado para verificar a influência do arranjo das hélices, tanto do diâmetro quanto da quantidade, na capacidade de carga à tração das estacas helicoidais multi-hélices, instaladas em solo tropical da região de São Carlos, na cidade de Itirapina próxima a lagoa do Broa. A campanha de investigações geotécnicas foi composta por sondagens de simples reconhecimento (SPT) e ensaios de cone (CPT). Foram ensaiadas nove estacas, com diferentes configurações de diâmetro e de número de hélices, instaladas com a ponta em mesma profundidade, mesmo espaçamento entre hélices (igual a três vezes o maior diâmetro) e mesmo diâmetro de haste. Nesta investigação foram medidos os torques de instalação, e realizadas provas de cargas à tração do tipo estática com carregamento rápido. Como conclusões, o atrito lateral obtido com o ensaio CPT foi útil para verificar o efeito de perda de resistência do solo com a instalação da estaca; o método de capacidades de carga individuais obteve estimativas mais próximas as medidas em prova de carga; o efeito da configuração (cônicas ou cilíndricas) influencia no torque de instalação, mas não na capacidade de carga das estacas; o acréscimo de diâmetro médio das estacas é interessante para acréscimos na capacidade de carga, no entanto o acréscimo do número de hélices, a hélice superior sempre absorve menores cargas do que a hélice da ponta da estaca. / The helical piles have been used in different types of constructions, especially in cases where the foundation is subjected to tension and compression loads. In Brazil, this type of pile is normally used as the foundation of towers of power transmission lines, as guyed masts and self-supporting towers. However, there are few studies about the behavior of helical piles in Brazilian tropical soils. Considering the growing use of helical piles in Brazil, and the need of a better understanding of the behavior of this type of foundation in our soils, this study was conducted to evaluate the influence of the arrangement of the helices on the uplift capacity of helical piles installed in the tropical soil of São Carlos zone of São Paulo State. For this study, geotechnical investigations were carried out: standard penetration tests (SPT) and cone tests (CPT). Nine piles with different configurations (diameter and number of blades) were tested after being installed with the tip at the same final depth into the ground, and the same relative helix spacing (S/D>3). For this investigation, the torque necessary to install the piles were recorded, and subsequently static tensile loads tests were performed on all piles. As results: the lateral friction obtained with the CPT test was useful to check the effect of losing soil strength with the installation of the screw pile, the individual bearing method obtained estimates closer measurements in load test then cylindrical shear method; the effect of configuration (conical or cylindrical) influences on the torque installation, but not the uplift capacity of the screw piles, increases in the size of average diameter of helix in screw piles make increases in uplift capacity, however the increase in the number of helix did not appear as good as increases in the average diameter of the helix.

Orientador: Miriam Gonçalves Miguel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-19T16:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barreto_RodrigoPaiva_M.pdf: 3122702 bytes, checksum: 9ac60c09be2b124cf25015606b00e03b (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: A primeira mina de extração de urânio do Brasil, atualmente em fase de descomissionamento, gerou vários impactos ambientais negativos em sua área, em decorrência dos processos de lavra, tratamento e beneficiamento. A geração de drenagem ácida na pilha de estéril número 4 (PE-4) é um dos impactos negativos gerados com a situação mais crítica. A água ácida, produto desta drenagem, apresenta metais pesados e elementos radioativos e pode estar sendo infiltrada pela base da bacia de captação, onde é feita a coleta desta água para tratamento. O objetivo deste trabalho foi selecionar um solo da área, visando a sua utilização como barreira impermeabilizante de base da bacia de captação desta água ácida, a fim de evitar a contaminação do ambiente. Dessa maneira, foram realizados ensaios geotécnicos e químico-mineralógicos para caracterização de seis solos coletados na área. Um dos solos estudados, coletado próximo à bacia, foi usado em um ensaio de coluna. O solo que obteve o melhor desempenho com relação aos ensaios geotécnicos e químico - mineralógicos com consideração aos limites recomendados pela literatura científica foi escolhido para ser submetido aos ensaios de adsorção em lote e difusão, que foram realizados com soluções de Al, Mn, Fe e F-. O primeiro tipo de ensaio foi realizado com e sem o ajuste de pH das soluções. Os resultados obtidos para o ensaio de adsorção em lote mostrou que, o comportamento de adsorção do solo com relação ao elemento Al não se mostrou diferenciado. No entanto, nos ensaios usando a solução de Mn, o comportamento do solo com e sem ajuste de pH foi distinto, assim como no ensaio com a solução de Fe, com valores de pH entre 3 e 3,5 mas com menor expressividade que o Mn. Para o F-, foi possível determinar a adsorção apenas no ensaio com ajuste de pH, cujo valor foi acima de 4,5. No ensaio de difusão ocorreu a diminuição da concentração dos elementos Al, Mn e F- no reservatório da célula de difusão e na solução retirada dos poros dos corpos-de-prova, em relação à sua profundidade. Já a concentração do elemento Fe apresentou comportamento inverso, aumentando a concentração tanto no reservatório como na solução dos poros do corpo-de-prova. No ensaio de coluna, no tempo de ensaio estudado, ocorreu a adsorção do F- e, possivelmente, do Al. No entanto em relação ao Mn e ao Fe, estes elementos foram dessorvidos, com maior expressividade do Fe. O solo submetido aos ensaios de adsorção em lote e difusão não apresentou características recomendáveis para sua utilização como barreira impermeabilizante, devido à baixa capacidade de adsorção dos elementos Al, Mn e Fe / Abstract: The first uranium extraction mine of Brazil, nowadays, found in decommissioning phase, has generated several negative environmental impacts in its area, as a result of mining, treatment and beneficiation processes. The generation of acid drainage in waste rock pile 4-(WR-4) is one of the negative impacts with the most critical situation. The acidic water, product of this drainage, presents heavy metals and radioactive elements and it may be infiltrated by the basis of the impoundment basin, where this water is collected for treatment. The objective of this research was to select a soil from the area, aiming at its use as a waterproofing barrier basis for the impoundment basin of this acidic water, as to prevent environmental contamination. In this way, geotechnical and chemo-mineralogical tests were conducted in order to characterize six soils collected in the area. One of the studied soils, collected close to the basin, was used in the column test. The soil that obtained the best performance in relation to the geotechnical and chemomineralogical tests, while considering the limits recommended by scientific literature, was selected for submission to batch adsorption tests and diffusion tests, which were conducted with solutions of Al, Mn, Fe and F-. The first test type was carried out with and without pH adjustment of the solutions. The results obtained in the batch adsorption tests indicated that, the adsorption behavior of the soil with relation to the element Al was not differentiated. However, for the pH interval utilized in the tests while using the Mn solution, the soil behavior with and without pH adjustment was distinct, as well as in the tests with the Fe solution, with pH values between 3 and 3.5 but with less expressive than the Mn. For the F-, it was possible to determine the adsorption only on the test done with pH adjustment, with values over 4.5. On the diffusion tests, the decrease on concentration of the elements Al, Mn and F- took place in the diffusion cell reservoir and in the specimen, in relation to its depth. The element Fe presented an inverse behavior, having its concentration increased as much in the reservoir as in the specimen. On the column test using the soil collected near the impoundment basin, the adsorption of F-, and possibly Al, took place during the studied period. Concerning to Mn and Fe, these elements are being transported, with more expressive leaching of Fe. Due to its low adsorption capacity of the Al, Mn and Fe, the soil submitted to batch adsorption and diffusion tests did not present recommendable characteristics to be used as a waterproofing barrier / Mestrado / Geotecnia / Mestre em Engenharia Civil

[pt] O aumento da poropressão é um dos mais significativos fatores desencadeantes da ruptura de taludes em muitas regiões do mundo, principalmente em climas tropicais, onde os solos residuais e coluvionares são abundantes. A fim de compreender e analisar o mecanismo e as condições que conduzem a tais rupturas, nesta tese se apresenta um estudo do comportamento de solos submetidos a ensaios triaxiais de aumento de poropressão, que simulam a elevação do nível piezométrico em encostas. Os ensaios foram realizados em amostras indeformadas de dois solos coluvionares e um solo residual jovem, obtidos de diferentes encostas no Rio de Janeiro. Adicionalmente, foram realizados ensaios de cisalhamento direto com plano cortado e superfície polida, e ensaios triaxiais convencionais drenados e não drenados, com a finalidade de obter a resistência residual e a linha de estado crítico dos solos, bem como ilustrar as diferenças de comportamento sob diferentes trajetórias de tensão. Para monitorar as deformações locais das amostras e obter uma medida apropriada das poropressões foram utilizados instrumentos eletrônicos de medição interna e um minitransdutor de pressão na meia altura dos corpos de prova. Os resultados mostraram que sob o efeito de poropressão cada solo apresentou um comportamento distinto, o que se atribui principalmente ao grau de intemperismo e às suas diferentes características estruturais. Observou-se, ainda, que as trajetórias de tensão seguidas nos ensaios têm uma influência significativa nas características de resistência a grandes deformações dos solos. / [en] Pore-pressure increase is one of the most significant triggering factors for slope failures in many regions around the world, mainly in tropical climates, where residual and colluvium soils are abundant. In order to analyze and understand the mechanisms and conditions leading to such failures, this thesis presents a study of the soils behavior under triaxial tests of pore-pressure increase, that mimic the elevation of piezometric level in slopes. The tests were performed on soil samples of two colluvial and one young residual soils from different slopes in Rio de Janeiro. Additionally, direct shear tests with cut plane and polished surface, and conventional undrained and drained triaxial testing were carried out to obtain the residual shear strength and the critical state line of soils, and illustrate the behavior differences under different stress paths. Internal instrumentation and a miniature pore-pressure transducer at the mid-height of the specimens were used to monitoring local deformations of the specimens and get appropriate porepressure measures. The results showed that under the effect of pore-pressure increase each soil showed different behavior. It is attributed mainly to the degree of weathering and their differing structural features. It was also observed that the stress path followed in the tests have a significant influence on the strength characteristics of the large strain state of soils.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:01:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissetacao_Rosely_Rufo.pdf: 4926522 bytes, checksum: b40411bb583a2d66970bff3f3b79dc4d (MD5) Previous issue date: 2009-08-21 / The phosphogypsum, subproduct of the manufacture of the phosphoric acid, became the objective of studies, due that it requires the availability of large areas to be stored. The disposal this waste increases the cost of generating company and can even cause a series of environmental problems. In this context, It has been arisen the interest to study the application of phosphogypsum in pavement construction, to minimized environmental damage caused by its storage and to obtained low-cost pavement with satisfactory performance. The objective of this research was analyzed the behavior of mixtures composed of phosphogypsum (produced in Catalão-GO region), regional tropical soils and lime, to the implementation of waste in pavement. Laboratory tests of specific gravity of solids, consistency limits, grain size, compaction in the intermediate energy, expansion and California Bearing Ratio - CBR, Methodology Miniatura Compactada Tropical - MCT, were performed for evaluation of the soil, phosphogypsum, soil-mixtures of phosphogypsum, soil-lime and soil-phosphogypsumlime behavior. Additional tests of simple compression strength, permeability and chemical analysis were also performed. The mixture was called Mixture 1 (90% soil + 10% phosphogypsum), Mixture 2 (80% soil + 20% phosphogypsum), Mixture 3 (70% soil + 30% phosphogypsum) Mixture 4 (97% soil + 3% limestone lime CHIII), Mixture 5 (94% soil + 6% limestone lime CHIII), Mixture 6 (91% + 9% limeston lime CHIII), Mixture 7 (81.9% Catalão-GO soil + 9.1% phosphogypsum + 9% lime CHIII), Mixes 8 (81.9% Catalão-GO soil + 9.1% phosphogypsum+ 9% dolomitic lime), Mixes 9 (84.6% Goiânia-GO soil + 9.4% phosphogypsum + 6% lime CHI). The results are valid for phosphogypsum generated through the dihydrate process obtained in Catalão-GO city. The results were concluded that between the soil-phosphogypsum mixtures, the mixture 2 showed the best performance and can be used in sub-base of pavements. For the lime-soil mixtures, the mixture 6 showed the possibility to be use on base of pavement with low traffic volume, by presenting CBR greater than 60%. Soil, lime and phosphogypsum mixtures showed no resistance to be used in layers of pavement due to the occurrence of chemical reactions between the three materials. These reactions cause the appearance of mineral etringita. They increase the plasticity and the values of expansion. In principle, the risk of contamination occurs in the subsoil or groundwater if the soil-phosphogypsum mixtures are used in works is minimum. However, when waste is used in pavement construction is necessary to adopt preventive measures and carry out monitoring. The use of unconventional materials, i.e. phosphogypsum and tropical soil mixtures, can be considered an interesting alternative from a technical, environmental and economic point of view / O fosfogesso, subproduto da fabricação do ácido fosfórico, por ser um resíduo que necessita da disponibilidade de grandes áreas para ser estocado, tornou-se objeto de estudos, uma vez que sua disposição eleva os custos da empresa geradora e pode, ainda, acarretar numa série de problemas ambientais. Neste contexto, tem surgido o interesse de estudar a aplicação do fosfogesso em obras de pavimentação, visando minimizar os danos ambientais causados pela sua estocagem, além da obtenção de pavimentos de baixo custo com desempenho satisfatório. O objetivo desta pesquisa foi analisar o comportamento mecânico de misturas compostas de fosfogesso (produzido na região de Catalão-GO), solos tropicais regionais e cal, visando à aplicação desse resíduo em pavimentação. Para avaliar o comportamento do solo, fosfogesso, das misturas solo-fosfogesso, solo-cal e solo-fosfogesso-cal foram realizados ensaios laboratoriais de peso específico dos grãos, limites de consistência, granulometria, compactação na energia intermediária, expansão e California Bearing Ratio CBR, Metodologia Miniatura Compactada Tropical MCT. Também foram realizados a caracterização química das amostras, difração de raios-X e ensaios complementares de compressão simples e permeabilidade. As misturas foram denominadas Misturas 1 (90% solo + 10% fosfogesso), Misturas 2 (80% solo + 20% fosfogesso), Misturas 3 (70% solo + 30% fosfogesso), Misturas 4 (97% solo + 3% cal calcítica CHIII), Misturas 5 (94% solo + 6% cal calcítica CHIII), Misturas 6 (91% solo + 9% cal calcítica CHIII), Mistura 7 (81,9% solo Catalão-GO + 9,1% fosfogesso + 9% cal CHIII), Mistura 8 (81,9% solo Catalão-GO + 9,1% fosfogesso + 9% cal dolomítica), Mistura 9 (84,6% solo Goiânia-GO + 9,4% fosfogesso + 6% Cal CHI). Os resultados encontrados nesta pesquisa são válidos para o fosfogesso gerado através do processo dihidratado obtido no município de Catalão-GO. Com base nos resultados obtidos pôde-se concluir que dentre as misturas solo-fosfogesso, a Mistura 2 apresentou melhor desempenho podendo ser utilizada em sub-base de pavimentos. Para as misturas solocal, a Mistura 6 apresentou possibilidade de aplicação em bases de pavimento para vias de baixo volume de tráfego, por apresentar CBR superior a 60%. As misturas de solo, fosfogesso e cal não apresentaram resistência para serem utilizados em camadas de pavimentos devido à ocorrência de reações químicas entres os três materiais, provocando o surgimento do mineral etringita, causando aumento de plasticidade e elevados valores de expansão. Em princípio, o risco de ocorrer contaminação do subsolo ou do lençol freático caso misturas de solofosfogesso sejam utilizadas em obras é mínino. No entanto, sempre que for utilizar um resíduo em obras de pavimentação, torna-se importante adotar medidas preventivas e realizar monitoramentos. Tem-se, então, que utilização de materiais não convencionais, como misturas de fosfogesso e solo tropical, pode ser considerada uma alternativa interessante do ponto de vista técnico e ambiental.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camilla Rodrigues 1.pdf: 4672017 bytes, checksum: 12b69633a9d9499c45b4c515dc8a718b (MD5) Previous issue date: 2010-04-30 / The hydraulic behavior of a tropical and unsaturated soil profile of Aparecida de Goiânia-GO is presented. The main objective of this research was to contribute to the understanding of hydraulic properties of a tropical soil, with special emphasis on the soil-water characteristic curves and its hysteresis. The research work done was divided into two main parts: physical, chemical and mineralogical characterization; and hydraulic behavior for the unsaturated condition. The characterization tests indicate that the soil profile studied is formed by two horizons. The top layer of 1,50 m comprised of transported material and a bottom layer comprised of young residual soil. The results of particle size analysis have shown that the various sample preparation conditions (i.e., with or without drying, chemical and physical disaggregation) produce different grain-size distribution curves. A varying state of disaggregation can be achieved, that state being dependent on the stability of the soil aggregates. A fairly good correspondence between conventional hydrometer and laser diffraction analysis was achieved, considering supposedly equivalent aggregation conditions. The soil-water characteristic curve (SWCC) was measured for both the natural and the soil reconstituted by mud consolidation. The role played by the soil fabric on the hydraulic behavior of the soil was analyzed. The SWCC was obtained for drying, wetting, and mixed paths, both in terms of total and matric suction. It was determined that the natural and reconstituted soils have distinct SWCCs. The disaggregation achieved with the reconstituted soil results in higher air-entry values and a unimodal SWCC, even when the natural soil presents a bimodal SWCC. Therefore, the pore-size distribution if affected by the different soil structures. The procedure for wetting and drying soil samples used along with the filter paper technique resulted in a number of SWCCs showing absence of hysteresis. The study of the moisture content along the specimen s heights revealed non-homogeneous moisture content distributions, even after 14 day of equilibrium of water potential. It was concluded that it is the very existence of SWCC hysteresis, along with a not sufficiently slow wetting and drying from the specimen surface that results in a non-homogeneous moisture content. / Um estudo do comportamento hidráulico de um perfil de solo tropical e não saturado de Aparecida de Goiânia-GO é apresentado nesta dissertação. O principal objetivo desta pesquisa foi contribuir para o entendimento das propriedades hidráulicas do solo, com especial ênfase na curva característica do solo e na sua histerese. O trabalho teve seu enfoque dividido em duas partes: caracterização física, química e mineralógica do perfil; e comportamento hidráulico do solo na condição não saturada. A partir da caracterização do solo, verificou-se que o perfil estudado se divide em dois extratos, um superior de 1,50 m de material transportado e um inferior residual jovem. Os resultados dos ensaios de granulometria mostraram que as várias combinações de preparação (i.e., com ou sem secagem prévia, desagregação química e desagregação física), produzem curvas granulométricas distintas. Variados graus de desagregação podem ser atingidos, sendo estes dependentes do grau de estabilidade das agregações do solo. Obteve-se uma boa correspondência entre a granulometria convencional e aquela utilizando o granulômetro a laser, para condições de desagregação supostamente equivalentes. A curva característica foi determinada tanto para o material natural, quanto para o solo reconstituído por adensamento a partir do estado de lama. Desta forma, procurou-se verificar o papel da estrutura no comportamento hidráulico do solo. As curvas características foram obtidas em trajetórias de secagem, molhagem, e mistas, tanto em termos de sucção matricial, quando de sucção total. Observou-se que o solo natural possui curvas características distintas do solo reconstituído. A desestruturação do solo reconstituído resulta em um maior valor de entrada de ar e uma curva característica unimodal, mesmo quando o material natural apresenta curva bimodal. Pode-se concluir que a distribuição de poros do material natural é afetada pela estruturação do solo. O procedimento de umedecimento e secagem utilizado com o método do papel filtro resultou em algumas curvas características com ausência de histerese. O estudo da distribuição da umidade ao longo da altura dos corpos de prova revelou que não se obteve umidades homogêneas, mesmo após os 14 dias, adotados como período para equilíbrio do potencial da água do solo. Pôde-se concluir que é exatamente a existência da histerese, aliada a um umedecimento ou secagem a partir da face dos corpos de prova que não são suficientemente lentos, que resultam na não homogeneidade de umidade.

Neste trabalho e avaliado o comportamento de estacas helicoidais instaladas em solo residual tropical, submetidas a esforços de tração. Para este fim, foram ensaiadas estacas helicoidais em dois campos experimentais distintos, um em Itirapina (SP), e outro em Betim (MG). No primeiro terreno, as hélices das estacas ficaram instaladas em solo residual não saturado, e no segundo terreno em solo residual saturado. Neste tipo de fundação, o efeito da instalação da estaca no solo acima das hélices e um dos fatores que afetam significantemente a capacidade de carga a tração da estaca. Portanto, considerando-se a modificação que ocorre na estrutura de solos residuais tropicais após serem penetrados pelas hélices da estaca durante a sua instalação no terreno, a presente pesquisa foi desenvolvida com o intuito de compreender o efeito desta desestruturação do solo no comportamento da estaca a tração. Para esta avaliação, foi realizado um programa experimental com provas de carga em estacas helicoidais (instrumentadas e não-instrumentadas) e ensaios de laboratório em amostras indeformadas do solo coletado ao redor de uma estaca instalada no terreno de Itirapina. Os resultados mostram o efeito significante da instalação na capacidade de carga a tração deste tipo de estaca, principalmente no caso de solo poroso e não saturado. Alem disso, por meio dos ensaios em estacas instrumentadas, foi verificado que este efeito e mais acentuado no solo acima das hélices superiores, que foi penetrado mais vezes durante a instalação. / In this work, it was evaluated the behavior of helical piles installed in tropical residual soil under tensile loads. For this purpose, helical piles of different configuration were tested in two different experimental sites, one in Itirapina (SP), and another in Betim (MG). In Itirapina, the pile helices were installed in unsaturated residual soil, and in Betim in saturated residual soil. For this type of foundation, the effect of pile installation on the soil above the helices is one of the factors that significantly affect the pile uplift capacity. Therefore, considering the changes that occur in the structure of tropical residual soils after being penetrated by the helices during pile installation, this research was conducted in order to understand the effect of this soil alteration on the uplift behavior of helical piles installed in this type of soil. For this evaluation, pile load tests were carried out on instrumented and non-instrumented helical piles. Also, laboratory tests were performed on undisturbed soil samples collected around a pile installed in the site of Itirapina. The results show the significant effect of pile installation on the uplift capacity of the tested helical piles, especially in the case of porous and unsaturated soil. In addition, through the tests on the instrumented piles, it has been found that this effect is more pronounced in the soil above the upper helices, which were penetrated more times during pile installation.

No Brasil utiliza-se, como técnica de caracterização da fração fina dos solos tropicais, entre outras, o ensaio de adsorção de azul de metileno pelo método da mancha. No entanto, para alguns solos, há dificuldade na identificação do ponto de viragem, ou seja, quando há excesso de corante não adsorvido pelo solo. Assim, apresenta-se neste trabalho uma técnica alternativa para facilitar a determinação do volume de azul de metileno adsorvido por um solo, cujo método é baseado na adição em excesso de azul de metileno à amostra e na titulação de óxido-redução volumétrica (redox) do azul de metileno que não é adsorvido pelo solo. Para a avaliação do ensaio de adsorção de azul de metileno pelo método redox foram ensaiadas 85 amostras de solos e, a partir dos resultados, foram estabelecidos seus graus de atividade que, por sua vez, foram correlacionados com a previsão de comportamento dos solos dada pela MCT. Conclui-se que o procedimento de ensaio proposto é simples e a percepção do ponto de viragem na titulação do excesso de azul de metileno pelo agente oxidante permanganato de potássio é fácil para maioria dos solos, além de apresentar uma boa concordância com os resultados fornecidos pela classificação MCT, permitindo estabelecer, com razoável segurança, a atividade dos argilo-minerais presentes no solo / The methylene blue dye adsorption test (spot test) has been used in Brazil to characterize tropical soil fine fractions. Some soils, however, show difficulties in identifying the test end point, where there is excess of methylene blue in the suspension, not adsorbed by the soil. This work presents an alternative technique to determine the volume of methylene blue adsorbed by a soil, based on the addition of methylene blue in excess to the soil sample and in the determination of the amount of methylene blue that was not adsorbed by the soil through the oxide-reduction (redox) process. For the evaluation of the methylene blue adsorption test (using the redox test), 85 soil samples were tested; their activity levels were established and then correlated with the expected behavior defined by the MCT classification system. The main conclusion of the work is that the proposed method is simple and the identification of the reverse point in the oxide-reduction (redox) process is easy for a majority of soils. The process uses potassium permanganate as the oxidizing agent. It determines, with a great degree of accuracy, the activity levels of the mineral clay portions, showing a significant concordance with the results of the MCT classification system