Avaliação de proposições matemáticas para interpretação do comportamento de solos residuais não saturados

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais e técnicos experientes. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c e . Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; Fredlund; Xing, 1994) para vinte e quatro amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influênciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg (1995); Sällfors (1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007); Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influênciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos.

Aspectos ecofisiológicos da germinação de sementes e do estabelecimento de plântulas de Euterpe edulis Mart.

Euterpe edulis Mart. é a palmeira nativa mais abundante e uma das espécies mais exploradas comercialmente da Floresta Atlântica, sendo confirmada como espécie ameaçada de extinção, na lista de 2008 do Ministério do Meio Ambiente. Os aspectos abióticos (temperatura, desidratação, teor de água do solo, submersão) e bióticos (presença das camadas externas do fruto, posição da semente na serapilheira e predação) foram analisados na germinação das sementes e no estabelecimento de plântulas. Foram realizados testes de germinação com temperaturas constantes de 15, 20, 25, 30 e 35C e alternada de 20-30C, sob fotoperíodo de 8 horas. A desidratação das sementes foi avaliada utilizando diferentes teores de umidade 10, 15, 17, 20, 25, 27, 30, 35, 37, 39 e 42%. O efeito do teor de água do solo foi avaliado utilizando diferentes teores de umidade 11, 14, 19, 22, 26, 32, 37 e 42%. Para avaliar o tempo de armazenamento em água, foram realizadas duas retiradas mensais e uma retirada quinzenal. Frutos e sementes foram avaliados quanto à diferença na germinação. Para avaliar o efeito da predação, as sementes foram dividas em três classes de peso, e posteriormente cortadas, retirando-se 25% e 50% do endosperma, e sementes controle. A parte aérea foi totalmente removida de plântulas com dois estágios de desenvolvimento diferentes. Para avaliar a posição na serapilheira as sementes foram colocadas sob e sobre a serapilheira em três condições de intensidade luminosa. As melhores temperaturas de germinação para a espécie foram a constante de 25C e alternada de 20-30C. A redução nos teores de água na semente promoveu a queda na germinação das sementes. Os teores de água do solo de 11 e 42% causaram a redução drástica na germinação. Sementes armazenadas em água por 30 dias apresentaram redução de aproximadamente 50% na germinação, e com 75 dias ocorreu redução drástica. A presença das camadas externas do fruto prejudicou significativamente a germinação das sementes. As sementes foram capazes de germinar mesmo com remoção do endosperma. Além disso, as plântulas foram capazes de emitir nova parte aérea após sua remoção, para os dois estágios de desenvolvimento testados. Sementes sob a serapilheira apresentaram melhor germinação nas três condições de intensidade luminosa. Concluímos que as sementes do palmiteiro apresentam exigências para a germinação em relação, à desidratação das sementes, à disponibilidade hídrica do solo, ao tempo de armazenamento em água, além da importância da interação entre a espécie e animais dispersores que retiram as camadas mais externas do fruto. Em relação à simulação da predação a grande reserva nutritiva permite que as sementes germinem e as plântulas se estabeleçam mesmo com a remoção de 50% do endosperma, e da remoção total da parte aérea, e a presença da serapilheira mantém um ambiente favorável, principalmente em relação à umidade para germinação das sementes do palmiteiro.

Emissão de CO2 do solo e sua correlação com a rizosfera de diferentes paisagens de áreas mineradas do município de Santo Antônio de Pádua-RJ

Objetivando avaliar o comportamento das emissões de CO2 do solo em áreas mineradas do município de Santo Antônio de Pádua-RJ e sua correlação com a rizosfera, este presente estudo utilizou uma câmara fechada com sensor de infravermelho em três diferentes paisagens, a saber: A-1 (área reflorestada há 10 anos), A-2 (área desmatada) e A-3 (área em processo de recuperação). Em cada área foi instalada três cilindros para efeitos de repetição. O monitoramento foi realizado durante os meses representativos de cada estação do ano de 2013, sendo a análise realizada durante dois dias consecutivos. Concomitantemente as coletas de CO2 foram realizadas coletas de dados de temperatura e umidade do solo, sendo também avaliadas informações pedológicas através das análises de granulometria, porosidade, pH, carbono orgânico e matéria orgânica. Informações meteorológicas e microclimatológicas também foram extraídas através de uma estação meteorológica automática e através de sensores portáteis. Os resultados permitem concluir que existe uma variação sazonal dos fluxos de CO2, havendo uma tendência de máximos de emissão durante o verão e de mínimas durante o inverno, sendo o outono e a primavera marcados por valores medianos. A correlação das áreas entre os dois dias monitoramento indicam que as emissões foram semelhantes ao da análise em dia anterior, apresentando uma correlação significativa a 5% para A-1 e A-2 e de 1% para A-3. A-1 e A-2 apresentaram emissões de CO2 mais homogêneas que A-3, havendo, entretanto, um maior fluxo de CO2 durante o verão para todas as áreas. Os dados de MOS, COS e pH demonstraram não haver uma correlação direta com as emissões de CO2. Os dados de porosidade e densidade, porém, apontam para uma possível correlação com as menores emissões de CO2 em A-3 devido a menor porosidade e maior densidade de seus solos. A temperatura do solo foi a variável que mais se correlacionou com as emissões de CO2, havendo um índice igual a r =0,68 para A-1 e de r =0,74 para A-2, sendo que em A-3 esta correlação não foi significativa. A temperatura do ar demonstrou uma correlação somente na área descampada de A-2. No que se refere à correlação da umidade do solo não houve correlações diretas significativas, sendo que somente houve uma correlação negativa (r=-0,50) significativa a 5% em A-3 com a umidade do ar. O diagnóstico ambiental das áreas de monitoramento revela que estas possuem baixos indicadores de qualidade, sendo afetados também pela escassez hídrica da região durante oito meses do ano. A-1 apresenta os melhores indicadores biológicos, químicos e microclimáticos, seguidos por A-2 e A-3 que apresentam diversas deficiências e problemas em termos de estrutura e atividade biológica dos solos. Neste estudo permite-se concluir que áreas próximas, porém com características distintas podem produzir diferentes padrões de emissão de CO2, dificultando, portanto, estimativas globais de emissão de CO2. Os elementos mais associados às emissões de CO2 parecem estar relacionados à temperatura do solo e do ar, umidade do ar e estrutura do solo, havendo, entretanto, outros fatores que podem estar indiretamente relacionados e que exercem diferentes influências de acordo com o ambiente analisado.

Avaliação dos parâmetros de compressibilidade da camada de argila mole da Baixada de Jacarepaguá, após longo período de sobrecarga de aterro.

Foram realizados ensaios de adensamento, SIC e CRS, em amostras retiradas de um depósito argiloso muito mole, na Baixada de Jacarepaguá, 15 anos após a execução de um aterro. As amostras foram retiradas do mesmo local onde foram obtidas as amostras da primeira campanha, por ocasião do projeto. Os ensaios CRS, realizados com diferentes velocidades de deformação, são comparados aos resultados dos ensaios SIC da campanha atual de investigação. Os parâmetros geotécnicos da camada de argila muito mole, 15 anos após a construção do aterro, são comparados aos parâmetros da camada original. O aumento das tensões de sobreadensamento e redução do OCR são obtidos da interpretação dos ensaios atuais. A grandeza do recalque foi inferida a partir da nova estratigrafia, através da espessura atual da camada na região investigada, pela variação do índice de vazios e pela variação do teor médio de umidade. Os recalques previstos originalmente, incluindo a parcela de compressão secundária, são comparados aos recalques inferidos e medidos através de placa de recalque. As principais conclusões da pesquisa sugerem que a qualidade dos corpos de prova da primeira campanha foram superiores aos atuais, apesar dos cuidados com a amostragem, transporte das amostras e preparação dos corpos de prova no laboratório na segunda campanha de ensaios. Atribuiu-se esta ocorrência ao processo construtivo, que impôs movimentação excessiva ao maciço argiloso, interferindo com suas características de maior uniformidade em seu processo de deposição natural. Os ensaios de adensamento com diferentes velocidades de carregamento apresentaram comportamento similar, com variação da posição relativa das curvas e x σv, com ensaios mais rápidos exibindo maiores índices de vazios. As curvas do índice de vazios versus tensão efetiva ilustram, de forma acentuada, a redução significativa do índice de vazios da segunda campanha em relação ao solo natural, antes do lançamento do aterro. Os recalques previstos e os obtidos, seja pela instrumentação, seja pelos demais registros, indicam valores bastante próximos, em face da variabilidade da estratigrafia e dos parâmetros geotécnicos inerentes à natureza dos depósitos sedimentares.

Estudo Experimental de Gases em Camadas de Cobertura no Aterro de Nova Iguaçu - RJ.

Esta pesquisa apresenta uma revisão bibliográfica sobre as emissões de metano em aterros sanitários, os conceitos de geração de gases em aterros sanitários, movimentações de gases em aterro, apresenta os métodos de medição de gases in situ, tipos de cobertura finais para aterros e a oxidação do metano na camada de cobertura. A pesquisa também tem como objetivo medir as emissões de gases e avaliar a infiltração das águas pluviais através da camada de cobertura do aterro sanitário da CTR Nova Iguaçu. As medições foram realizadas nos meses de julho a novembro de 2010, na camada de cobertura monolítica existente e em outra construída sobre uma barreira capilar. Sensores para medir temperatura e umidade foram instalados em profundidade nas duas camadas. Foram realizados ensaios de placa de fluxo para medir a composição dos gases e o fluxo através dos dois tipos de camadas, e avaliadas duas situações: com os poços de extração de gás ativos e desligados. Os sensores indicaram que em período de baixa pluviosidade, a barreira capilar apresenta uma eficácia superior à camada monolítica, e com a intensificação das chuvas, as umidades medidas nos dois tipos de camadas aumentam, e na barreira capilar o gradiente estabelecido entre os sensores diminui, indicando uma possível tendência à saturação desta barreira capilar. Porém, com a paralisação das chuvas, recupera e retoma sua condição inicial. Os resultados de medidas dos gases demostraram a eficiência do sistema de extração de gás quando ativado, resultando em emissões quase nulas de metano e gás carbônico nos dois tipos de camadas. No entanto, quando o sistema está desativado, as emissões através da camada monolítica são cerca de 3 vezes maiores do que através da barreira capilar.

Caracterização e pirólise de arenitos asfálticos oriundos da Formação Pirambóia, Bacia do Paraná: avaliação da viabilidade para produção de óleo

Neste trabalho, algumas caracterizações químicas foram realizadas em arenitos asfálticos da região de Piracicaba-SP, Formação Piramboia da Bacia do Paraná, para verificar seu potencial de produção de óleo. Para isso, as amostras obtidas da região foram submetidas a avaliação por termogravimetria, teor de umidade, teor de cinzas, teor de material orgânico por extração, pirólise, análise elementar e fracionamento em coluna. Por TGA observou-se que a 500 C praticamente todo material orgânico presente sofreu pirólise. A extração colaborou para se obter a classificação das amostras quanto ao teor de material orgânico, apresentando entre 4 e 13%, sendo que pelos teores encontrados a amostra AM06 é considerada de alto potencial produtivo, as amostras AM05, AM08 e AM09 são de médio, as amostras AM01, AM02, AM03 e AM07 possuem baixo, mas ainda atrativo, e a AM04 não possui atratividade. Pela avaliação elementar, a relação H/C e O/C dos extratos evidenciaram que algumas amostras estão no processo final da diagênese e outras no início da catagênese, indicando que elas estão no processo inicial de maturação. A avaliação cromatográfica dos extratos revelou que houve perdas de óleo por intemperismo restando majoritariamente compostos de alto peso molecular. O fracionamento permitiu verificar que as amostras AM01, AM06 e AM09 possuem maior quantidade de hidrocarbonetos livres e as amostras AM06 e AM07 e AM09 apresentaram maior teor de óleo. O procedimento de pirólise evidenciou que as amostras AM01, AM05, AM06 e AM09 apresentam maior potencial de geração de óleo, sendo que a faixa encontrada de óleo pirolítico ficou entre 2 e 8%, e através de avaliação por CGAR e CGAR-EM observou-se que ela promove a liberação de quantidades consideráveis de substâncias mais leves do que quando comparados aos extratos obtidos diretamente nas amostras originais. Além de produzir uma série homóloga de hidrocarbonetos parafínicos e olefínicos. A comparação dos produtos de pirólise dos arenitos com os produtos de pirólise de um resíduo de vácuo por CGAR-EM permitiu observar que existe similaridade entre suas composições, onde o processo de pirólise do resíduo de vácuo gera uma série homóloga de hidrocarbonetos entre C10 a C32, similar aos produtos de pirólise da amostra AM09, porém com menor variedade de tipos de hidrocarbonetos. A pré-avaliação da co-pirólise dos arenitos com resíduos plásticos indicou que é possível aumentar a geração de líquidos, porém é necessário mais estudo para afirmações inequívocas. Com base nos resultados das avaliações realizadas podemos concluir que a região apresenta na sua maioria potencial interessante para produção de óleo utilizando pirólise