Ocupação urbana da costeira de Loures, um território a reconverter

Trabalho de Projecto apresentado para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Gestão do Território, área de espacialização Planeamento e Ordenamento do Território

Hydrogeomechanics for rock engineering: coupling subsurface hydrogeomechanical assessement and hydrogeotechnical mapping on fracturated rock masses

The present work aims to achieve and further develop a hydrogeomechanical approach in Caldas da Cavaca hydromineral system rock mass (Aguiar da Beira, NW Portugal), and contribute to a better understanding of the hydrogeological conceptual site model. A collection of several data, namely geology, hydrogeology, rock and soil geotechnics, borehole hydraulics and hydrogeomechanics, was retrieved from three rock slopes (Lagoa, Amores and Cancela). To accomplish a comprehensive analysis and rock engineering conceptualisation of the site, a multi‐technical approach were used, such as, field and laboratory techniques, hydrogeotechnical mapping, hydrogeomechanical zoning and hydrogeomechanical scheme classifications and indexes. In addition, a hydrogeomechanical data analysis and assessment, such as Hydro‐Potential (HP)‐Value technique, JW Joint Water Reduction index, Hydraulic Classification (HC) System were applied on rock slopes. The hydrogeomechanical zone HGMZ 1 of Lagoa slope achieved higher hydraulic conductivities with poorer rock mass quality results, followed by the hydrogeomechanical zone HGMZ 2 of Lagoa slope, with poor to fair rock mass quality and lower hydraulic parameters. In addition, Amores slope had a fair to good rock mass quality and the lowest hydraulic conductivity. The hydrogeomechanical zone HGMZ 3 of Lagoa slope, and the hydrogeomechanical zones HGMZ 1 and HGMZ 2 of Cancela slope had a fair to poor rock mass quality but were completely dry. Geographical Information Systems (GIS) mapping technologies was used in overall hydrogeological and hydrogeomechanical data integration in order to improve the hydrogeological conceptual site model.

Delineating environmental groundwater vulnerability and protection zones mapping in fractured rock masses

Hard‐rock watersheds commonly exhibit complex geological bedrock and morphological features. Hydromineral resources have relevant economic value for the thermal spas industry. The present study aims to develop a groundwater vulnerability approach in Caldas da Cavaca hydromineral system (Aguiar da Beira, Central Portugal) which has a thermal tradition that dates back to the late 19th century, and contribute to a better understanding of the hydrogeological conceptual site model. In this work different layers were overlaid, generating several thematic maps to arrive at an integrated framework of several key‐sectors in Caldas da Cavaca site. Thus, to accomplish a comprehensive analysis and conceptualization of the site, a multi‐technical approach was used, such as, field and laboratory techniques, where several data was collected, like geotectonics, hydrology and hydrogeology, hydrogeomorphology, hydrogeophysical and hydrogeomechanical zoning aiming the application of the so‐called DISCO method. All these techniques were successfully performed and a groundwater vulnerability to contamination assessment, based on GOD‐S, DRASTIC‐Fm, SINTACS, SI and DISCO indexes methodology, was delineated. Geographical Information Systems (GIS) technology was on the basis to organise and integrate the geodatabases and to produce all the thematic maps. This multi‐technical approach highlights the importance of groundwater vulnerability to contamination mapping as a tool to support hydrogeological conceptualisation, contributing to better decision‐making of water resources management and sustainability.

Caraterização geotécnica na análise da estabilidade de taludes naturais - o caso de São Martinho do Porto

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica (Geotecnia)

Aplicação do SMR na avaliação da estabilidade de taludes de escavação em grauvaques da Formação de Mértola

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Geológica - Geotecnia

Estudo do quebra-mar do Porto de Pesca de Albufeira: modelação numérica do galgamento usando um modelo SPH

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Soluções de pregagens para a estabilização de taludes: uma contribuição para o seu dimensionamento

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil Estruturas e Geotecnia

Estabilidade de taludes de aterros não controlados de resíduos

A presente dissertação tem como objetivos avaliar a aplicabilidade dos métodos de equilíbrio limite para análises de estabilidade de taludes em solos no estudo de estabilidade de taludes em aterros de resíduos não controlados (lixeiras). A metodologia adoptada desenvolveu-se em quatro etapas: (i) numa primeira etapa são definidos os parâmetros físicos e mecânicos de resíduos para efectuar a análise de estabilidade; (ii) a segunda etapa consiste na realização de trabalhos de campo para obtenção dos parâmetros definidos na etapa precedente, tratamento e interpretação dos dados; (iii) na terceira etapa são aplicados os métodos de estabilidade de taludes e realizada uma análise de sensibilidade dos factores de segurança; (iv) na quarta e última etapa são apresentadas medidas de mitigação e controlo do risco geotécnico para as situações em que os critérios de segurança não sejam cumpridos. A metodologia foi aplicada a um aterro de resíduos não controlado localizado no ecoparque de Trajouce (Tratolixo) que à data deste estudo apresentava indícios de instabilidade na crista do talude nascente da infraestrutura. O estudo iniciou-se com uma revisão bibliográfica acerca dos LEM, utilizados universalmente para a análise de estabilidade de taludes em solos, com o objectivo de determinar qual o método que mais se adequaria para realizar a análise de estabilidade. Foi, ainda, efectuada uma recolha bibliográfica para as propriedades físico-mecânicas dos solos e resíduos sólidos urbanos. A determinação das propriedades físico-mecânicas dos resíduos foi efectuada com recurso à Mecânica dos Solos, uma vez que os solos são o material geotécnico cujas propriedades mais se assemelham às dos resíduos. A análise de estabilidade do talude nascente foi realizada com recurso a três perfis topográficos, para os quais foram realizadas análises determinísticas, probabilísticas e de sensibilidade. As duas últimas análises assumem particular importância não só devido ao desconhecimento dos materiais presentes na lixeira, como também devido à heterogeneidade e anisotropia das propriedades dos resíduos. Por fim, propõem-se algumas medidas que contribuem para um aumento da estabilidade do talude nascente da infra-estrutura.

Avaliação determinística da susceptibilidade a movimentos de terreno na vertente Sul de Odivelas – influência das alterações climáticas

Neste trabalho ensaiam-se abordagens à avaliação da susceptibilidade a movimentos de terreno em contexto urbano, aplicadas ao caso específico da Vertente Sul de Odivelas. Esta dissertação encontra-se no seguimento de um trabalho efectuado pelo Laboratório Nacional de Engenharia Civil no âmbito de um estudo geológico e geotécnico para a consolidação da encosta da Vertente Sul de Odivelas e que contribuiu para a tomada de decisão da Câmara Municipal de Odivelas quanto ao futuro plano urbanístico. A encosta, com cerca de 160 hectares, compreende os bairros de Vale do Forno, Encosta da Luz, Quinta do José Luís e Serra da Luz e a localidade Quinta das Arrombas. Estes bairros pertencem a unidades denominadas Áreas Urbanas de Génese Ilegal e apresentam características que, a diversos níveis, podem contribuir para a desestabilização da vertente e, consequentemente, constituir uma situação de perigo para pessoas e bens. Deste modo procurou-se aplicar duas metodologias determinísticas, uma absoluta (metodologia do programa SHALSTAB) e outra com componente estocástica (adaptação da metodologia do programa SINMAP), que permitissem obter resultados por diversos métodos de natureza quantitativa das áreas susceptíveis a movimentos de terreno, mais especificamente, a escorregamentos translacionais superficiais. Os modelos de base física utilizados permitem a determinação quantitativa da estabilidade das vertentes pela aplicação de métodos de equilíbrio limite, nomeadamente de talude infinito, que simulam os mecanismos físicos que controlam a ocorrência de movimentos de terreno. Para a aplicação destes modelos a informação necessária inclui: as características geotécnicas e hidrogeológicas do terreno (peso volúmico, ângulo de atrito interno e transmissividade do solo) obtidas por consulta bibliográfica e debate com especialistas; o declive, produzido a partir de um modelo digital de terreno da área de estudo; a área de contribuição específica, também produzida a partir do modelo digital de terreno e valores de precipitação diária da região em estudo. O trabalho proposto foi subdividido em três etapas onde, numa primeira fase foram produzidos alguns dados de entrada (declive e bacias de drenagem), em ambiente SIG, a partir do modelo digital de terreno da área de estudo e de seguida reunidos, com os restantes dados de entrada anteriormente referidos, no programa MS Excel. Numa segunda fase foram produzidos diversos mapas de susceptibilidade, de acordo com cada metodologia, fazendo variar valores de peso volúmico, ângulo de atrito, transmissividade e recarga efectiva. Por fim, foram efectuadas diversas comparações entre os resultados por modo a estudar a variabilidade dos dados obtidos com cada técnica de análise e a validar os mapas, uma vez que não existe inventariação de movimentos de terreno. Também é discutida a aplicabilidade dos métodos determinísticos na zona em estudo, com incidência em cada bairro, e a sua viabilidade como ferramenta para estudos de carácter urbanístico.

Estudo numérico da interação de ondas com um quebra-mar poroso utilizando o código IHFOAM

A presente dissertação tem como principal objetivo a validação da ferramenta IHFOAM do código OpenFOAM para problemas de interação de ondas com estruturas costeiras porosas, concretamente a interação de ondas com o quebra-mar poente do porto de pesca de Albufeira. Numa primeira parte deste trabalho analisa-se o comportamento do código com malhas de diferentes tipos, mais especificamente, estuda-se os efeitos sobre o escoamento de uma malha não estruturada no meio poroso em relação a uma malha estruturada. Isto é de extrema importância, devido ao tempo dispensado na construção de uma malha estruturada com elementos rectangulares. É ainda estudada a dependência da simulação numérica com o modelo de turbulência. O estudo mostra que os efeitos dos diferentes tipos de malha na zona porosa influenciam pouco o escoamento, sendo aceitável o recurso a malhas não estruturadas na zona porosa, em contraste com a escolha do modelo de turbulência que se mostra muito importante para a simulação. Numa segunda parte, são calibrados os parâmetros do meio poroso usados pelo modelo numérico. Apresenta-se o método utilizado para a calibração dos parâmetros e são estudados os seus efeitos sobre o comportamento hidráulico da estrutura. O estudo é realizado com duas alturas de ondas, uma altura de onda que não gera galgamento e uma altura de onda que gera galgamento. Foram colocadas várias sondas numéricas ao longo de um canal de ondas que medem a elevação de superfície livre simulada. Para os ensaios com galgamento, mediu-se a altura da água galgada e o volume galgado, podendo-se assim estudar os efeitos dos parâmetros do meio poroso do quebra-mar sobre o galgamento. A calibração sequencial dos parâmetros mostrou-se muito eficaz, gerando resultados muito bons. Ao longo do estudo entende-se a forte dependência do comportamento hidrodinâmico da estrutura, dos parâmetros e a necessidade de os calibrar, para cada caso estudado. Conclui-se que o IHFOAM é muito interessante para o estudo numérico de interação de onda-estrutura porosa, obtendo resultados satisfatórios para a superfície livre dentro e fora do quebra-mar. O galgamento, sendo um processo muito rápido, foi razoavelmente simulado e captado pelo código.

Avaliação da estabilidade de taludes em rochas de resistência elevada – um contributo

A instabilização de taludes comporta um risco elevado para as actividades humanas, causando frequentemente prejuízos económicos e/ou vítimas. Contudo, estes problemas podem ser evitados ou mitigados com o adequado conhecimento das propriedades e comportamento dos maciços que constituem aqueles taludes mediante a sua caracterização e avaliação da respectiva estabilidade. Nesta dissertação apresentam-se os estudos implementados para avaliar as condições de estabilidade de dois taludes em rochas rijas, recorrendo a métodos de estudo expeditos, empíricos e analíticos, ainda pouco divulgados em Portugal. O primeiro talude consiste numa arriba litoral de granitos/sienitos e o outro numa escavação em rochas gabróicas que confronta com um acesso a uma antiga estação ferroviária. Abrangem igualmente a usual caracterização geológica e geotécnica das condicionantes daquela estabilidade, incluindo ensaios in situ e amostragem para caracterização adicional em laboratório. Estes elementos servem de base à aplicação de classificações geomecânicas de taludes rochosos – SMR, RHRSm2 e SQI. Efectua-se uma análise cinemática com o software DipAnalyst 2.0, avaliando-se a instabilidade potencial para mecanismos de rotura por cunha e por tombamento naqueles taludes em rocha de resistência elevada. Desenvolvem-se duas abordagens cinemáticas, uma qualitativa e outra quantitativa. Na primeira consideram-se os valores representativos das atitudes médias das famílias de diaclases e avaliam-se as possibilidades de rotura inerentes; na segunda abordagem, analisam-se todas as descontinuidades e respectivas intersecções, quantificando-se a rotura relativa em termos de probabilidade de ocorrência. Com base nos valores de SMR, complementam-se os resultados desta análise com a indicação de potenciais medidas mitigadoras ou de reabilitação a aplicar nos dois casos estudados. No final tecem-se considerações sobre a aplicabilidade dos métodos utilizados nestas e noutras situações.

Efeito do coberto vegetal no reforço e na proteção de taludes

A vegetação afeta o comportamento dos taludes sob a ação dos agentes da geodinâmica externa. Neste pressuposto, analisam-se no presente trabalho os seus efeitos no reforço e na proteção de taludes, com destaque para o papel das raízes para atingir esses objetivos. Numa segunda fase e tendo em conta a necessidade do uso da vegetação para reconstruir habitats, valorizar paisagisticamente o território e aumentar a segurança dos espaços, é abordado o assunto da Engenharia Natural. Trata-se de um acervo de técnicas que utilizam as plantas vivas como elementos principais do processo construtivo. São referidas as principais problemáticas desta ferramenta, as metodologias empregues e o modo como são aplicadas na proteção, estabilização e contenção dos taludes. Para que a aplicação de tais técnicas seja viável, é importante selecionar para cada situação geoambiental e climática o tipo mais apropriado de espécies vegetais. Por isso, numa terceira fase, enumeram-se as espécies consideradas mais adequadas em Portugal para esta finalidade e são dados a conhecer alguns casos de aplicação no referido país de técnicas de Engenharia Natural em taludes.

Estudo do galgamento em estruturas marítimas verticais utilizando o modelo numérico AMAZON

O galgamento oceânico é um fenómeno associado à interação de ondas com estruturas marítimas. Nesta dissertação estudou-se o galgamento em estruturas marítimas verticais através da aplicação do modelo numérico AMAZON, que é um modelo bidimensional, baseado na resolução das equações não lineares de águas pouco profundas. Para validar a sua aplicação a estruturas marítimas verticais impermeáveis, os resultados de caudal médio galgado obtidos com o modelo AMAZON foram comparados com os resultados de ensaios em modelo físico bidimensional realizados anteriormente e disponíveis na base de dados do projeto europeu CLASH. Os resultados foram ainda comparados com os das fórmulas empíricas e semi-empíricas de Van der Meer & Bruce de 2014, de Goda de 2008 e de Hedges & Reis de 2015. Antes da sua validação, o modelo foi calibrado utilizando um dos ensaios do CLASH. Para tal, realizou-se uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros do modelo, concretamente da dimensão mínima da malha, da escala de aplicação do AMAZOM (à escala reduzida ou à do protótipo), da forma de modelação da parede vertical, já que, dado este modelo ser integrado na vertical, não é possível considerar paredes verticais sem utilizar um artifício de cálculo, dos valores de alguns dos parâmetros de entrada do modelo (profundidade mínima molhada e a profundidade mínima de fricção) e da dimensão do domínio de cálculo. Os resultados da calibração do AMAZON mostram que, por causa da precisão do modelo para os menores caudais médios de galgamento, se deve aplicar o modelo à escala do protótipo. Para estruturas verticais, a aproximação que o modelo faz, por defeito, para a secção vertical da estrutura através de um talude fictício a 10:1 apresenta melhores resultados que a utilização de um talude a 20:1. Contudo, ambos requerem a adoção de uma dimensão da malha bastante reduzida nesta zona e na sua vizinhança (0.03 m). No caso em estudo, os dois parâmetros de entrada do modelo não têm impacto significativo nos resultados, ao contrário do domínio de cálculo que, tal como recomendado na literatura de referência, se deve iniciar (fronteira de entrada) a aproximadamente um comprimento de onda do pé da estrutura. Os resultados obtidos mostram que, em geral, o AMAZON subestima o valor medido do caudal médio galgado com erros relativos variáveis entre -91% e -49%; apenas para um caso o modelo sobrestima o caudal médio, com um erro relativo de 43%. Quando comparado com as formulações empíricas e semi-empíricas, a fórmula de Van der Meer & Bruce apresenta melhores aproximações aos caudais médios medidos que constam na base de dados do CLASH, seguida da fórmula de Goda e dos resultados do modelo AMAZON, embora estes dois últimos apresentem valores bastante próximos. Assim, uma vez que o modelo está em constante desenvolvimento, espera-se que no futuro seja uma ferramenta mais poderosa. Contudo, enquanto não se fizerem melhorias no modelo e/ou não se estender a outros ensaios a análise feita no âmbito desta dissertação, os resultados sugerem que não há vantagem na sua utilização face às formulações empíricas e semi-empíricas disponíveis, tendo também em conta o significativo tempo computacional exigido para executar o AMAZON com a dimensão da malha escolhida.

Avaliação de frações da matéria orgânica do solo para caracterização de áreas degradadas

A quantificação e o fracionamento da matéria orgânica do solo em carbono solúvel, carbono solúvel em solução salina e matéria orgânica leve podem ser usados como ferramentas para caracterizar a recuperação de áreas degradadas. Para este fim, coletaram-se amostras de solos em talude, submetidos à recuperação em novembro de 1994 com vários tipos de cobertura vegetal, no município de Viçosa. Os tratamentos corresponderam a: solo sem vegetação, solo em recuperação com predomínio de leguminosas, solo revegetado com maior presença de gramíneas, solo sob pastagem natural e solo sob floresta. Os resultados mostraram que o fracionamento do carbono orgânico do solo em carbono solúvel em solução salina, matéria orgânica leve e carbono solúvel em água auxilia na caracterização de áreas degradadas. O carbono solúvel em solução salina foi o procedimento mais sensível para caracterizar áreas degradadas a partir de diferentes coberturas vegetais.

Um instrumento para medida de potencial matricial nos solos sem ocorrência de cavitação

A tensão nos solos tem sido vista pelos cientistas do solo como um aspecto de importância crescente sendo bastante usada como informação relevante na agricultura desde o início do século passado. Seu conhecimento permite melhores intervenções antrópicas não só em aspectos relativos à vegetação e a agricultura, mas também no que concerne à estabilidade de um talude. Para medir a tensão no solo tensiometros cada vez mais sofisticados tem sido desenvolvidos. É apresentado neste trabalho o estado da arte da evolução dos tensiômetros, além do desenvolvimento de um deles, o qual mede valores de tensão de até pelo menos 1.500 kPa. Diversos protótipos foram preparados. Observou-se que se comportam diferentemente de acordo com as características de seus componentes, sem grande influência nos resultados nos domínios de leitura possíveis em cada caso. Assim, os efeitos de tipo de transdutor, tamanho do reservatório de água, dimensões e permeabilidade ao ar da pedra porosa foram analisados, monitorando-os quando instalados em lisímetros, junto com outros equipamentos, como equitensiômetros e TDRs. Os resultados mostraram que o protótipo pode ser usado in situ e em laboratório, sendo facilmente adaptável para uso em oedômetro ou aparelho de ensaio triaxial. Comentários sobre o papel das forças atrativas de Van der Waals na cavitação do sistema são também apresentados, esclarecendo-se os procedimentos para deslocamento do ponto de cavitação para limites superiores com a diminuição dos possíveis núcleos de gás no sistema.