CAPITULO 5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ... · ... no Laboratório de Solos e...

CAPITULO 5 – APRESENTAÇAO E ANÁLISE DOS RESULTADOS – CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA

224

CAPITULO 5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

CARACTERIZAÇÃO GEOTÉCNICA 5.1 – Introdução

Este capítulo tem por objetivo apresentar e discutir os resultados,

provenientes dos ensaios realizados em campo na área experimental localizada

no bairro do Ibura e em laboratório, no Laboratório de Solos e Instrumentação da

UFPE, complementando as descrições dos procedimentos apresentadas no

Capítulo 4, referente à caracterização Geológica – Geotécnica de forma a permitir

uma avaliação precisa das perdas de solo pela erosão hídrica. Desta forma, neste

capítulo serão apresentados e discutidos os resultados obtidos nos ensaios de

caracterização, ensaios de permeabilidade, ensaios mineralógicos, químicos,

ensaios edométricos, cisalhamentos convencional e com sucção controlada. A

estrutura do solo também será analisada com base na microscopia eletrônica de

varredura. No final do capítulo será apresentada uma síntese dos resultados

obtidos com os ensaios realizados, para um melhor direcionamento na obtenção

dos parâmetros que identifiquem melhor o processo erosivo.

5.2 – Investigação Geotécnica de Campo 5.2.1 - Sondagem de simples reconhecimento com determinação do SPT

Foram realizadas quatro sondagens de simples reconhecimento, conforme

descrito no Capítulo 4 (item 4.2.4.1), duas na parte de cima da encosta, pontos

SPT-1 e SPT-4, e SPT-3 e SPT-2 na parte de baixo da encosta. Foram

determinados ainda durante as sondagens SPT, perfis de umidade, sendo

retiradas 3 amostras de solo a cada 0,5m de profundidade. O material foi colocado

em cápsulas e em seguida vedado e armazenado para ser levado ao Laboratório

de Solos e Instrumentação da UFPE. Nas figuras 5.1 a 5.4 são apresentados os

perfis geotécnicos das quatro sondagens executadas no Bairro do Ibura,


225

localidade Três Carneiros, mostrando a descrição geológica e as frações do solo.

Nas Figuras A.1 a A.4 do Anexo A são apresentadas os limites de liquidez, as

densidades e os perfis de umidade determinados durante as sondagens SPT.

Mais adiante são apresentados e discutidos resultados de perfis de umidade

realizados a partir de sondagens a trado, realizadas a cada quatro meses

aproximadamente, que tivera como objetivo acompanhar a variação da umidade

nas diferentes estações do ano.

Em geral como se pode observar nas figuras 5.1 a 5.4 e A.1 a A.4

(mostradas no Anexo A), essas ilustram os perfis do subsolo, além de apresentar

as fotos do perfil mostrando as diferenças de coloração ao longo da profundidade.

Os valores do índice de resistência à penetração apresentaram-se praticamente

constantes ao longo do perfil, não sendo observado crescimento considerável até

em torno de um metro e meio, a partir daí pode-se observar um crescimento até

em torno dos 4,0 metros para em seguida decrescerem. Nas sondagens foi

observado os menores valores de NSPT nas camadas superficiais, 5 golpes a 0,5 m

de profundidade no ponto SPT-1 e SPT-2 e 8 golpes na mesma profundidade no

ponto SPT-03, já o ponto SPT-04 apresentou 5 golpes na profundidade de 1,0 e 4

golpes na profundidade de 1,5m. O maior valor de 30 golpes foi observado apenas

a 4,0 m de profundidade no ponto SPT-1, os maiores valores dos demais furos

(SPT-2, SPT-3 e SPT-4) foram de 29, 29 e 26 respectivamente para as

profundidades de 4,0, 3,0, e 4,0m. Esses resultados demonstram a fragilidade

dessas camadas superficiais dos solos estudados quanto à resistência ao

processo erosivo e como o processo de ocupação antrópica pode influenciar

negativamente. A encosta estudada apesar de se encontrar com baixa ocupação

urbana, tem se configurado como vetor de expansão irregular no local. Com o

aumento de fatores predisponentes tais como o impulsionamento do aumento da

densidade populacional, a freqüência de cortes e aterros que também tem

aumentado consideravelmente, bem como os focos de lançamento de lixos e água

servida nessa área estudada, vêm tornando-a cada vez mais suscetível aos

processos de instabilização do solo.


226

Figura 5.1 – Perfil Geotécnico – Ponto SPT-1



227




228

As figuras 5.5 e 5.6 apresentam as seções geológica-geotécnica das quatro

sondagens realizadas na área experimental. O substrato geológico da área foi

identificado como pertencente à Formação Barreiras, de acordo com os perfis de

sondagens os solos possuem tonalidades com coloração viva e variando desde

vermelhas escuras, amareladas, róseas até brancas. A encosta em estudo é

composta por sedimentos areno-síltico-argilosos, de canal fluvial, típicos de

depósitos por enxurradas. Foram identificadas ainda camadas com concreções

ferruginosas como será apresentado no item 5.10 (Análise Mineralógica). A

encosta apresenta forte declividade, comumente superior a 20% como pode se

observar no item B.1.4.3 (experimento sob chuva simulada) (declividade variando

de 21,8º a 36,13º) do Anexo B. Os perfis de solo na parte superior da encosta

SPT-1 e SPT-4 através das sondagens de simples reconhecimento apresentam

superficialmente com uma pequena camada de 30 cm, constituída por uma areia

fina a média siltosa pouco argilosa e pouco compacta, com presença de restos de vegetais, o que não foi observado nas sondagens realizadas nas cotas mais

baixa.

Com relação aos fatores ditos predisponentes à instabilização da encosta, a

vegetação atua como fator positivo, favorecendo a estabilidade através de um

reforço causado por suas raízes superficiais (gramíneas) e subsuperficiais (de

árvores de grande porte) logo essa presença de solo orgânico e vegetação

superficial é benéfica. Entretanto, com fortes chuvas nessas áreas que

apresentam grande diferença de cota o processo de lixiviação faz com que as

raízes de grandes árvores fiquem expostas e em algumas árvores ficarem

instáveis podendo vir a cair e atingir alguma moradia. O revolvimento do solo

induzido pelo fator antrópico também pode contribuir para a ação erosiva. Com o

aumento desses fatores predisponentes se faz necessário, prioridades da ação do

poder público nos assentamentos já existentes e mais fiscalizações a fim de

impedir o aumento do adensamento da população nessa área.


229

CO

TA (m

)

Figura 5.5 – Seção longitudinal – Pontos: SPT-1 – SPT- 2

CO

TA (m

)

Figura 5.6 – Seção longitudinal – Pontos: SPT-4 – SPT- 3


230

5.2.2 – Perfis de Umidade

O movimento da água no solo é um processo essencialmente contínuo.

Contudo, para fins de análise, são identificadas várias fases e estados desse

movimento, a saber: a infiltração no solo, o armazenamento, a drenagem, a

evaporação e a absorção pelas plantas. O movimento da água controla a dinâmica

dos elementos químicos que intervêm nos processos de formação e evolução dos

solos, na disponibilidade de nutrientes para as plantas e na satisfação da

demanda hídrica. Por sua vez, esse movimento depende das características

físico-químicas do solo, tais como, textura, estrutura e teor de matéria orgânica

(NETTO et al., 2000).

A camada de solo que se situa entre a atmosfera e a litosfera resulta de

inúmeras combinações de fatores, tais como clima, tempo e relevo, e de

processos, tais como remoção, adição, transporte e transformações, atuando

sobre os materiais de origem, rocha e sedimentos, condicionando as variedades

de solos que formam a espessura dos horizontes ou camadas que representam o

perfil desse solo. Os processos de transformações químicas, físicas e biológicas

associados aos processos antrópicos, pode compactar o solo e diminuir a

porosidade e a infiltração da água no solo aumentando a vazão nas encostas para

as cotas mais baixas, carreando os sedimentos.

A variação da umidade com a profundidade, conforme descrito

anteriormente foi determinada durante as sondagens de simples reconhecimento

(SPT), ensaios de permeabilidade com o Guelph e durante as sondagens a trado

(a cada quatro meses) acompanhando as variações sazonais de umidade sofridas

nas diversas estações climáticas. Os resultados dos perfis de umidade obtidas

através de sondagens a trado estão mostrados na Figura 5.7.

Em geral pode se observar que as umidades tendem a decrescer à medida

que a profundidade aumenta. Para as profundidades onde foram determinadas as


231

umidades ocorrem variações sazonais, sendo a camada considerada como ativa,

ou seja, o processo de umedecimento não segue o padrão de equilíbrio. Nos

Pontos P-01 (na proximidade da Trincheira 1) e P-02 (proximidade da Trincheira 2)

apresentados na Figura 5.7a e b, pode-se verificar respectivamente que as

umidades decrescem com a profundidade, com valores mais elevados, 12,75% e

12,65% no período chuvoso (jul/2007) e menores valores durante o verão, 4,95%

(fev/2006) e 3,45% (nov/2006). Pode-se observar que estes valores estão de

acordo com os valores fornecidos pelo INMET – Instituto Nacional de

Meteorologia, Capítulo 4 (item 4.2.6).

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 5 10 15

Umidade (%)

Prof

undi

dade

(m)...

..

set/2005 dez/2005fev/06 mai/2006ago/2006 nov/2006jan/2007 abr/2007jul/2007 out/07dez/2007

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 5 10 15

Umidade (%)

Prof

undi

dade

(m)...

..

set/2005 dez/2005fev/2006 mai/2006ago/2006 nov/2006jan/2007 abr/2007jul/2007 out/2007dez/2007

a) b) Figura 5.7 – Perfis de Umidade – a) Ponto P-01; b) Ponto P-02.


232

5.2.3 – Ensaios de Condutividade Hidráulica Ghelph

O conhecimento da condutividade hidráulica dos solos com a utilização do

permeâmetro Ghelph tem sido de grande importância em diversos estudos

geotécnicos por sua praticidade e é relativamente grande o número de trabalhos

com uso deste ensaio.

De acordo com a metodologia descrita no Capítulo 4 a avaliação da

condutividade hidráulica não saturada “in situ” foi realizada a partir do ensaio com

o permeâmetro Guelph (Figura 5.8). Esses ensaios foram realizados em três

pontos do local da encosta, ponto P-1, P-2 e P-3 (os dois primeiros na parte de

cima da encosta e o último na parte de baixo) a cada 0,5 m atingindo 2,0 m de

profundidade.

Figura 5.8 – Ensaio de campo Guelph

Os resultados dos ensaios de permeabilidade e das umidades iniciais, nos

pontos P-1, P-2 e P-3 estão apresentados resumidamente na Tabela 5.1.

Observa-se um pequeno decréscimo da condutividade hidráulica com a

profundidade nos pontos estudados. Os resultados variaram de 1,70 x 10-5m/s a


233

3,16 x 10-5m/s, 1,76 x 10-5m/s a 3,03 x 10-5 m/s e de 1,30 x 10-5m/s a 2,79 x 10-5

m/s, respectivamente para os pontos, P-1, P-2 e P-3.

Tabela 5.1 – Resultados das permeabilidades saturadas e as umidades iniciais em

campo.

Prof. (m)

Furo P-1 Furo P-2 Furo P-3

kSat (m/s) w (%) kSat (m/s) w (%) kSat (m/s) w (%)

0,5 1,70E-05 8,72 1,76E-05 9,42 1,30E-05 10,12 1 2,78E-05 10,95 2,09E-05 11,02 1,89E-05 10,73

1,5 2,53E-05 10,92 2,86E-05 12,28 2,18E-05 11,98 2 3,16E-05 16,37 3,03E-05 14,25 2,79E-05 14,68

Nas figuras 5.9 a 5.11 estão apresentadas as permeabilidades “in situ”, em

conjunto com as umidades iniciais, referentes aos ensaios realizados. Foi

observado ao longo dos perfis, uma variabilidade textural, mineralógica, bem como

a presença de matéria orgânica nas porções superficiais do solo, o que pode

explicar os menores valores iniciais da permeabilidade, enquanto que ao longo da

profundidade a condutividade hidráulica apresenta valores maiores. Isso pode ser

também devido a uma compactação mecânica dos solos, bem como ao aumento

do teor de argila, nas camadas superficiais.

Figura 5.9 – Condutividade hidráulica – Ponto P – 1

Condutividade Hidráulica (10-5m/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 2 4 6

Prof

undi

dade

(m)

0 10 20

Umidade inicial (%)


234



A infiltração da água na encosta pode ser influenciada por alguns fatores,

que podemos dividi-los: em internos, que são as propriedades físicas do solo da

encosta e da água que a percolará, superficiais, que são as árvores e casas

localizadas no local afetando o curso natural da água e antrópicos, que são o

revolvimento do solo através de cortes e aterros para a construção de moradias.

Esses fatores podem afetar de forma significante a infiltração da água no solo do

local da pesquisa.

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 2 4 6

Condutividade Hidráulica 10-5(m/s)

Prof

undi

dade

(m)

0 10 20

Umidade inicial (%)

Condutividade Hidráulica (10-5m/s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

0 2 4 6

Prof

undi

dade

(m)

0 10 20

Umidade inicial (%)


235

5.3 – Investigação Geotécnica de Laboratório 5.3.1 – Granulometria, Limites de Atterberg e Classificação SUCS Nas Tabelas A.1 a A.4 são mostradas as análises granulométricas dos

solos obtidas a partir das quatro sondagens realizadas a cada 0,5m de

profundidade chegando a atingir os 8,5m de profundidade. Como se pode

observar em suas classificações, os solos apresentaram variações entre areia

argilosa (SC) e areia siltosa (SM), com menos de 50% passando na peneira #200,

variando de 17,7 a 46,58% e índices de plasticidades variando entre 3,7% a

12,07%.

Na Figura 5.12 são apresentados os ensaios de sedimentação para os

pontos de retirada dos blocos, com e sem o uso de defloculante. Foram realizados

ensaios sem o uso do defloculante no procedimento de sedimentação, mantendo

todos os outros procedimentos recomendado pela Norma 7181, substituindo o

defloculante utilizado no ensaio (hexametafosfato de sódio) pela água destilada. O

defloculante utilizado para neutralizar as cargas elétricas nas partículas menores

do solo. Com a presença de partículas eletricamente carregadas pode haver a

produção artificial de partículas maiores (ou flocos) devido à atração entre elas.

Ou seja, as partículas aparecem agregadas entre si. Os ensaios foram realizados

desta forma, com e sem a presença do defloculante, para que fosse possível

comparar tais resultados uma vez que, em campo, as partículas se encontram

floculadas.

Pode-se observar que, com o procedimento de não utilização do

defloculante nos ensaios de granulometria, percebe-se uma diferença nos

percentuais de partículas constituintes de cada amostra ensaiada, quando se

realiza o ensaio com e sem a presença desta substância. Este comportamento

pode ser notado nas diferenças dos percentuais das partículas encontrados nos

ensaios das amostras (retiradas das trincheiras onde foram retirados os blocos)

mostradas nas Figuras 5.13 a 5.15. Estas discrepâncias podem ser mais bem

notadas analisando-se as Tabelas 5.2 a 5.4. Nelas estão apresentadas as


236

composições granulométricas obtidas dos locais de retirada dos blocos. Essas

confirmações de aumento na porcentagem de areia e decréscimo na percentagem

de argila quando não se utiliza o defloculante, pode ter sido causa da formação de

flocos de argilas de maiores granulometrias que o da própria fração argila com a

não dispersão desta.

Figura 5.12 – Ensaio de Sedimentação dos pontos P- 01 e P- 02 (das trincheiras)

Quanto à forma pode se observar que praticamente as curvas

granulométricas apresentam um comportamento semelhante entre si, não

identificando descontinuidades ao longo do perfil. Os valores de Gs (2,639 a

2,650) sugerem na fração areia uma mineralogia composta predominantemente do

mineral quartzo sendo confirmado mais adiante na análise mineralógica.

P-01 Prof.: 0,15 – 0,45m

P-01 Prof.: 0,70 – 1,00m

P-02 Prof.: 0,15 – 0,45m

P-02 Prof.: 0,70 – 1,00m

AS SEDIMENTAÇÕES FORAM REALIZADAS DE TRÊS MANEIRAS DIFERENTES:

1ª COM DEFLOCULANTE E COM DISPERSOR; 2ª SEM DEFLOCULANTE E COM DISPERSOR; 3ª SEM DEFLOCULANTE E SEM DISPERSOR.


237

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000

Diametro dos grãos (mm)

(%) q

ue p

assa

P-01- (0,15-0,45)mP-01- (0,70-1,00) mP-02- (0,15-0,45) mP-02- (0,70-1,00) m

Argila Silte Areia Pedregulho Fina Média Grossa

Arg. Silte Areia Pedregulho Fina Média Grossa

S.I.

ABNT

Figura 5.13 – Curvas granulométricas com defloculante e com dispersor

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000


(%) q

ue p

assa

P-01- (0,15- 0,45) mP-01- (0,70 - 1,00) mP-02- (0,15- 0,45) mP-02- (0,70-1,00) m



S.I.

ABNT

Figura 5.14 – Curvas granulométricas sem defloculante e com dispersor


238

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.001 0.010 0.100 1.000 10.000 100.000


(%) q

ue p

assa

P-01- (0,15-0,45) mP-01- (0,70-1,00) mP-02- (0,15-0,45) mP-02- (0,70-1,00) m



S.I.

ABNT

Figura 5.15 – Curvas granulométricas sem defloculante e sem dispersor

De acordo com DE PLOEY e POESEN (1985) a granulometria do solo tem

relação com a erodibilidade e não pode ser considerada como único parâmetro

para explicar as características do solo, porque as frações, areia, silte, argila

normalmente não estão isoladas, encontrando-se agrupadas, podendo ser

estáveis ou não dependendo da coesão entre as partículas.

Ao observar os gráficos de granulometria obtidos e os resultados das

condutividades hidráulicas apresentados no item 5.5.1 (ensaio de permeabilidade),

observa-se que há coerência nos valores de permeabilidade obtidos com a

granulometria do local estudado, ou seja, a permeabilidade tende a diminuir com o

aumento do teor de partículas do tamanho silte. A floculação em que se

encontram as partículas em campo pode acarretar maiores valores na

permeabilidade, ou seja, na infiltração da água no solo. O desencadeamento das

instabilizações do solo pode ser facilitado pela formação desses flocos de solo que

podem ser mais facilmente desagregados e carreados pela água, já que a quebra

das ligações entre as partículas desses agregados são mais difíceis.


239

Tabela 5.2 – Composição Granulométrica – BLOCOS –– Ensaios com defloculante com dispersor

Tabela 5.3 – Composição Granulométrica – BLOCOS –– Ensaios com defloculante sem dispersor

Tabela 5.4 – Composição Granulométrica – BLOCOS –– Ensaios sem defloculante sem dispersor

Camada Ponto/Prof. (m) Composição Granulométrica (%)

Gs (%) Pass.

# 200

Consistência (%)

Pedreg. Areia

Silte Argila WL IP grossa Média Fina

FORMAÇÃO

BARREIRAS

P-01 0,15-0,45 1 2 27 37 8 25 2,639 37,23 25,86 8,49 0,70-1,00 0 1 34 37 8 20 2,650 34,04 25,76 7,90

P-02 0,15-0,45 0 1 29 39 8 23 2,639 34,12 25,69 9,18 0,70-1,00 0 2 27 39 3 29 2,650 36,47 25,80 8,85


Gs (%) Pass.

# 200

Consistência (%)

Pedreg. Areia


FORMAÇÃO

BARREIRAS

P-01 0,15-0,45 0 0 32 52 16 0 2,639 18,00 25,86 8,49 0,70-1,00 0,5 1,5 33 61 4 0 2,650 11,00 25,76 7,90

P-02 0,15-0,45 0 1,5 35,5 51 12 0 2,639 17,00 25,69 9,18 0,70-1,00 0 1 29 52 12 6 2,650 22,00 25,80 8,85


Gs (%) Pass.

# 200

Consistência (%)

Pedreg. Areia


FORMAÇÃO

BARREIRAS

P-01 0,15-0,45 0 1 29 67 3 0 2,639 17,00 25,86 8,49 0,70-1,00 0 2 33 63 2 0 2,650 16,04 25,76 7,90

P-02 0,15-0,45 0 1 31 63 5 0 2,639 17,00 25,69 9,18 0,70-1,00 0 1 28 67 4 0 2,650 17,50 25,80 8,85


240

No Anexo A, figuras A.5 a A.16 estão apresentadas às curvas

granulométricas referentes aos ensaios realizados nas amostras retiradas durante

as quatro sondagens. Pode-se observar que praticamente as curvas

granulométricas apresentam quanto à forma, um comportamento semelhante

entre si, não identificando descontinuidades ao longo do perfil. Os valores de Gs

(2,62 a 2,68) sugere na fração areia uma mineralogia composta

predominantemente do mineral quartzo.

Nas tabelas A.5 e A.8 estão apresentadas às composições granulométricas

obtidas para os quatro furos, sem o uso de defloculante e dispersor, e nas tabelas

A.9 a A.12 estão os resultados obtidos sem o uso de defloculante e com a

utilização do dispersor, pode-se observar através dos resultados um aumento do

da fração areia e uma redução na quantidade de argila indicando uma estabilidade

das microagregações desses solos em presença de água. Nota-se que nos

resultados entre os perfis, os solos com o uso do defloculante apresentaram

texturas diferentes e apesar disso nas análises sem defloculante não houve

variação entre perfil. As diferenças registradas nas análises estariam, portanto

refletindo uma alteração na estabilidade dos agregados.

Nas figuras A.9 a A.12 e A.13 a A.16 estão apresentadas às curvas

granulométricas das amostras retiradas durante as quatro sondagens referentes

aos ensaios realizados sem o uso do defloculante e sem dispersor e sem o uso de

defloculante e com dispersor, respectivamente. Com a realização deste

procedimento nos ensaios (não utilização do defloculante), percebe-se uma

diferença nos percentuais de partículas constituintes de cada amostra ensaiada

quando se realiza o ensaio sem a presença do defloculante da mesma forma que

foi visto na análise granulométricas feitas do solo das trincheiras de retirada dos

blocos. Este fato (diferença de percentuais) como foi tido antes se dá, pois o

agente dispersor (defloculante) é utilizado para neutralizar as cargas elétricas nas

partículas menores do solo. Com a presença de partículas eletricamente

carregadas pode haver a produção de partículas maiores (ou flocos) devido à


241

atração entre elas, ou seja, as partículas aparecem agregadas entre si. Este

comportamento pode ser observado nas diferenças dos percentuais das partículas

encontrados nos ensaios das amostras.

A maioria dos solos areno-silte-argilosos, como é o caso da área estudada

são considerados como solos de alta erodibilidade, por apresentarem mais

permeáveis e soltos, além de mais facilmente erodidos que os solos argilosos,

pois em geral as argilas estão agregadas. De acordo com WISCHMEIER (1959) a

concentração das frações silte ou silte e areia fina e um pequeno teor de argila

aumentam a erodibilidade. Quando a camada superficial dessa encosta sofre

cortes para fins de construções de moradias ela apresenta, de certa forma

distúrbios na sua estrutura, causando a quebra de ligação natural das partículas e

desagregação desse solo o que não acontece com as subcamadas logo

adjacentes, o que leva a uma variação na sua condutividade hidráulica.

Entretanto, quando se dá o pisoteio excessivo de uma área como ocorre na

descida e subida da encosta estudada tem reflexos sobre a densidade aparente,

conseqüentemente sobre a porosidade e, por conseguinte, sobre a capacidade de

infiltração. Portanto, a infiltração da água e o desencadeamento de processos

erosivos no solo vão depender de como se encontra a estrutura do solo.

5.4 – Índices Físicos

A Tabela 5.5 apresenta os valores dos índices físicos referentes aos pontos

das trincheiras de amostragem, P-01 e P-02, nas profundidades de 0,15 a 0,45 e

0,70 a 1,00 m. Durante a amostragem dos blocos indeformados foram moldados

corpos-de-prova em anéis edométricos, para obtenção do peso específico natural

(γ), peso específico seco (γd), peso específico dos grãos (γg), índice de vazios (e),

porosidade (n), teor de umidade (w) e grau de saturação (S).

De acordo com as variações climáticas os valores das medidas do teor de

umidade podem sofrer variações bastante significativas. A análise mostra que os


242

valores de índices de vazios e porosidade dos solos são menores na superfície,

aumentando nas camadas mais profundas. Estes valores estão coerentes com os

encontrados por LAFAYETTE (2000;2006) em areias argilosas da Formação

Barreiras, localizadas em Recife/PE e por BANDEIRA (2003) na Cidade de

Camaragibe/PE. Pela condição peculiar de drenagem da área experimental os

valores do grau de saturação são baixos, confirmando seu caráter não saturado.

Tabela 5.5 – Índices físicos

Pontos Prof. (m) γ kN/m3

γd kN/m3

γ g kN/m3 e n

(%) W

(%) S

(%)

P- 01 0,15 - 0,45 16,35 14,90 26,4 0,82 45 15,78 44,10 0,70 - 1,00 15,96 14,25 26,5 0,88 47 14,14 41,56

P- 02 0,15 - 0,45 16,65 14,65 26,5 0,85 46 14,98 44,25

0,70 - 1,00 16,12 14,10 26,5 0,90 48 14,25 44,37

Segundo GIDIGASU (1976), processos de lixiviação conduzem a um

aumento da porosidade dos solos o que pode explicar em parte os altos valores

dos índices de vazios na superfície. Um outro fator que pode ser correlacionado

ao aumento do índice de vazios é a presença da atividade biológica de plantas e

animais na estrutura do solo da área de estudo.

SKEMPTON (1953) propôs o termo índice de atividade que é definido como

sendo a razão entre o índice de plasticidade e o tamanho da fração argila menor

que 2μ, Ia = Ip / (%)2μ. Sendo que quanto maior a atividade, maior será a

influência da fração argila nas propriedades do solo. As tabelas A.1 a A.4 mostra

que os resultados obtidos a partir das amostras de solos ensaiadas da área de

estudo, revelam que as argilas estudadas apresentam-se no solo da Formação

Barreiras como inativas (Ia < 0,75).

Analisando-se os resultados da umidade higroscópica (wh) em função das

propriedades de consistência (wl, wP e IP), para os solos pertencentes à área

estudada, nota-se uma correlação linear crescente entre o Índice de Plasticidade


243

(IP) e o teor de umidade higroscópica (wh), reflexo da própria constituição

mineralógica da fração de solo (argila e silte), provavelmente rica em

argilominerais, o que não favorece a retenção de água nos seus interstícios.

5.5 – Propriedades Hidráulicas do Solo

Os parâmetros hidráulicos relacionados com este item são os coeficientes

de permeabilidade e a curva característica, a seguir serão apresentadas as

análises para cada ponto estudado.

5.5.1 – Ensaio de permeabilidade

De acordo com a metodologia as determinações dos coeficientes de

permeabilidade para os corpos de prova saturados para cada ponto foram obtidos

a partir do permeâmetro de parede flexível (TRI FLEX 2). Na Tabela 5.6 estão

apresentados os coeficientes de permeabilidade obtidos para todos os pontos

estudados. Os resultados encontrados estão coerentes com os valores

encontrados nos ensaios realizados com o permeametro Ghelph que foi da ordem

de 10-5m/s indicando uma alta permeabilidade do local estudado, apresentando

uma considerada percentagem de areia, bem como de material orgânico nas

camadas superficiais.

Tabela 5.6 – Valores dos coeficientes de permeabilidade na condição saturada com o Tri Flex 2

Se compararmos os valores encontrados na área experimental do Ibura

apresentados na Tabela 5.7 com os valores encontrados na Região Metropolitana

Pontos Prof. (m) Condutividade hidráulica Kfs (m/s)

P - 01 0,15 - 0,45 1,08 x 10-5 0,70 - 1,00 1,18 x 10-5

P - 02 0,15 - 0,45 1,05 x 10-5 0,70 - 1,00 2,30 x 10-5


244

do Recife para solos da Formação Barreiras apresentados por COUTINHO e

SILVA (2005); LAFAYETTE (2000 e 2006); LIMA (2002), entre outros, pode se

observar que estes se encontram dentro da faixa especificada para este tipo de

formação conforme Tabela 5.5 e a Figura 5.16, que apresenta a faixa de valores

típicos de permeabilidade de alguns solos com sua granulometria (COUTINHO e

SILVA 2005; modificado de SCHNAID et al., 2004) apresentada por estes.

A faixa desses valores de permeabilidade encontrados pode ser

proveniente da capacidade de armazenagem e deficiência de água na parte

superior da camada superficial do solo, bem como a presença de pequenas raízes

presentes no solo que possam facilitar a infiltração, já que a coleta de solo para o

estudo da erosão da encosta experimental foi bastante superficial.

Tabela 5.7 – Valores dos coeficientes de permeabilidade de solos da Formação Barreiras do Estado de Pernambuco

solo referência Local

Descrição/ Classificação

Permeabilidade (m/s) "In situ" Guelph

Laboratório Tri Flex 2

Form

ação

Bar

reira

s

Presente Estudo UR2, Ibura, Recife, PE Areia siltosa 1,3 a 3,16 x 10-5 1,05 a 2,3 x 10-5

Santana (2006); Coutinho et al.

(2006)

UR2, Ibura, Recife, PE

Areia Argilosa SC 1,89 a 3,15 x10-5 2,12x 10 -5

Arg. de baixa plastic.

CL --- 1,45 x10-6

Silte de baixa plastic.

ML --- 1,89 x10-5

Lafayette (2000) Recife, PE Areia argilosa, SC 2,5 x 10-5 7,6 x 10-5

Coutinho et al. (1999) Recife, PE --- 4,78 x 10-5 ----

Lima (2002) Recife, PE Argila arenosa, SC 1,79 a 9,07 x 10-7 1,24 a 6,43 x 10-7

Lafayette (2006) Cabo, PE Areia argilosa, SC 0,72 a 8,94 x 10-6 2,78 a 5,23 x 10-6

Silva (2007) Camaragibe, PE Areia argilosa, SC 1,25 a 7,3 x 10-6 1,22 a 4,84x 10-6


245

Permeabilidade (m/s)

Gnaisse

Areia fina

Residual calcário(silva, 2003)

Migmatito

Basalto

Residual Jovem de Granito

Areia + Argila

Silte + ArgilaArgila

-1010 -910

Silte + AreiaSilte

de granitoResidual maduro

-610-710-810

(Silva, 2005)

(Meira, 2008)(Lima, 2002) ; (Silva, 2005)

Formação Barreiras

(Lacerda, 2004)Colúvio - gnaisse

(Coutinho et al., 1999)(Lafayette, 2000; 2005)

Residual de granito

(Souza neto, 1998)

Areia + Pedregulho

Residual gnaisse

Areia média

-310-410-510

Pedregulho

-110-210

Figura 5.16 – Faixas de permeabilidades para diferentes tipos de solos (apresentado por COUTINHO e SILVA, 2005 adaptado de SCHNAID et al., 2004).

Os solos da Formação Barreiras encontrados apresentaram em uma faixa

de valores variando de 10-7 a 10-5 m/s. A Figura 5.17 apresenta esquematicamente

a localização de campanhas de ensaios na RMR, onde foi estudada a

permeabilidade “in situ” e em laboratório. A grandeza desses valores encontrados

depende muito das características granulométricas do solo, dos percentuais

argilosos ou arenosos apresentados, bem como, da umidade inicial do solo e da

absorção de água pelas plantas presentes no local. Como foi dito antes a taxa de

infiltração depende das características do solo, dentre as quais a textura. Solos de

textura grossa, como franco arenoso ou arenoso, têm uma elevada taxa de

infiltração, se comparados aos solos argilosos, por causa dos amplos espaços

entre as partículas do solo. Em solos de textura arenosa, com deficiências de

elementos agregadores, o aumento do teor de umidade pode proporcionar uma

maior resistência ao cisalhamento. O que não ocorre com os solos de textura

argilosa, pois de acordo com MORGAN (1984) o aumento da umidade nesses

solos leva a diminuição da resistência ao cisalhamento, uma vez que pode atingir

seu limite de liquidez, podendo começar a fluir.


246

Figura 5.17- Locais de campanhas de ensaios para análise de permeabilidade “in

situ” e em laboratório na região Metropolitana de Recife

Locais estudados


247

5.5.2– Curva característica dos solos

O conhecimento da curva característica do solo da encosta é de grande

importância para possibilitar a previsão do seu comportamento com a variação da

umidade, que influencia diretamente na sucção. Nessa pesquisa como foi dito no

Capitulo 4 as curvas características dos solos foram obtidas a partir dos métodos

do Papel de Filtro, de Haines e Câmara de Pressão de Richards. Objetivou-se a

determinação tanto da curva de umedecimento quanto da curva de secagem, pois

como foi visto antes no Capitulo 2 (Revisão Bibliográfica) o processo erosivo

inicia-se quando as gotas de chuva batem na superfície do solo e destroem as

ligações dos agregados e termina com as três etapas: (a) as partículas de solo se

soltam, (b) o material desprendido é transportado, em seguida (c) o material é

depositado. Logo o processo de umedecimento na área estudada é a condição

representativa do processo de instabilização do solo. Todo esse processo esta

relacionado também com a proteção que o solo tem em relação ao impacto das

gotas da chuva, bem como da infiltração e concentração de enxurradas no local.

Sem levar em consideração o processo antrópico de retirada da cobertura vegetal

(que contribui para acelerar o processo de erosão) a desfolhagem das plantas do

local, caracteriza-se o ponto de início de murchamento, definido pela sucção a

partir da qual a planta não consegue extrair mais água do solo e esse valor

depende do tipo de planta, entretanto não variando muito, sendo adotado o valor

de 1,5MPa para caracterização desse ponto. Na Tabela 5.8 estão apresentadas

as condições iniciais de cada corpo de prova moldados por cravação estática de

anéis confeccionados em aço inoxidável a partir dos blocos retirados do local de

pesquisa, bem como as umidades gravimétricas (Ws) e volumétricas (θs). As

curvas características dos solos obtidas de acordo com o método do papel de filtro

estão apresentadas nas figuras 5.18 e 5.19. Observa-se que a forma das curvas

características é típica de solos com altos teores de material arenoso,

apresentando um trecho inicial com grandes variações de umidade e pequenas

variações da sucção, seguido por outro onde apresenta pequenas variações de

umidade e aumento da sucção.


248

A curva característica pode ser afetada por vários fatores tais como as

propriedades químicas e mineralógicas, o índice de vazios e a distribuição dos

poros (CAMAPUM DE CARVALHO e LEROUEIL, 2004). De acordo com JUSTINO

DA SILVA (2001) em geral a geometria dos poros, o percentual e composição

mineralógica da fração fina do solo são decisivos na posição relativa, forma e

inclinação da curva característica. Os pontos das curvas durante o processo de

umedecimento e secagem se apresentaram próximos, entretanto mostrando um

comportamento de histerese. A histerese (devido a trajetória de drenagem) é um

fenômeno que explica porque os parâmetros dependentes da água no solo

tenham valores diferentes na secagem e no umedecimento. Esse fenômeno de

histerese pode ser causado por alguns fatores que representam precisamente a

ocorrência nos solos arenosos e siltosos, tais como: Em ciclos de secagem e de

umedecimento podem ocorrer equilíbrios em posições diferentes para um menisco

com mesmo raio, envolvendo quantidades diferentes de água para um mesmo

sistema; Alteração na estrutura do solo decorrente da expansão ou contração

associada aos ciclos de umedecimento ou secagem; O ângulo de contato entre a

interface ar-água e uma superfície sólida é diferente para o umedecimento e para

a secagem, atingindo um valor máximo quando a água avança sobre a superfície

seca e um valor mínimo quando esta retrocede; Bolhas de ar capturadas nos

vazios do solo durante a fase de umedecimento, fazendo com que a umidade seja

reduzida, não permitindo a completa saturação na sucção nula; Já nas argilas

deve-se a história de secagem e umedecimento desse solo, o efeito do ângulo de

contato entre seus grãos bem como a entrada de ar em seus vazios. Quanto à

forma como se nota a partir dos resultados obtidos, as curvas determinadas não

diferem muito daquelas apresentadas por SANTANA (2006) que realizou estudos

nas proximidades da área em estudo.

De acordo com SOUZA NETO (2004) nos solos argilosos, onde os efeitos

de adsorção e capilaridade são mais significativos, maiores valores de sucção são

necessários para resultar em variações significativas na umidade. Nos solos

arenosos, pequenas variações na sucção são suficientes para resultar em grandes


249

perdas de umidade no solo, resultando em formas mais abruptas das curvas

características.

5.18 – Curvas características de secagem e umedecimento obtidas através do uso

do papel filtro, ponto: P- 01 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m).

5.19 – Curvas características de secagem e umedecimento obtidas através do uso

do papel filtro, ponto: P- 02 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m).

As curvas características dos solos obtidas através dos métodos do Papel

de Filtro, de Haines e Câmara de Pressão de Richards estão apresentadas nas

figuras 5.20 e 5.21, juntamente com seus ajustes estatísticos realizados com base

nas equações propostas por VAN GENUTCHEN (1980) e FREDLUND & XING

(1994). A Tabela 5.9, apresenta os ajustes estatísticos com base nas equações

propostas pelos autores.

Uma das maneiras de se encontrar a melhor estrutura de um modelo para

representação de um sistema dinâmico pode ser dada por meio da estimação de

parâmetros para todas as possíveis estruturas e sua escolha baseada na

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0,1 1 10 100 1000 10000 100000SUCÇÃO (kPa)

UM

IDA

DE

(%)

Papel Filtro Secagem

Papel Filtro Umedecimento

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0,1 1 10 100 1000 10000 100000SUCÇÃO (kPa)

UM

IDA

DE

(%)



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,1 1 10 100 1000 10000 100000SUCÇÃO (kPa)

UM

IDA

DE

(%)



0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,1 1 10 100 1000 10000 100000SUCÇÃO (kPa)

UM

IDA

DE

(%)




250

comparação desses parâmetros. Como critério de escolha do melhor modelo

foram utilizados os seguintes parâmetros: o coeficiente de determinação (R2), a

soma dos quadrados dos resíduos (SQR) e o critério de Akaike (AIC). E os ajustes

estatísticos realizados foram feitos com a utilização do programa Statística 6.0.

O critério de Akaike (AIC) também chamado critério de informação de

Akaike (Akaike’s information criterion – AIC), é descrito como um dos procedimentos

para escolha de melhor modelo estatístico em programas computacionais, tendo

seu melhor desempenho aquele que apresente o seu menor valor. O melhor

ajuste foi obtido de acordo com o valor de R2, SQR e AIC, sendo o melhor modelo

àquele que apresente o maior R2 e menor valor de SQR e AIC.

Observa-se que para os ajustes obtidos de acordo com VAN GENUTCHEN

(1980) e FREDLUND e XING (1994) seus valores apresentaram-se bastante

aproximados. O modelo que melhor se ajustou foi o VAN GENUTCHEN (1980),

entretanto, devido à aproximação dos resultados, o critério de FREDLUND e XING

(1994) poderia ser também utilizado. Para o ponto P-01 (0,15 - 0,45m) o modelo

que melhor se ajustou foi o de VAN GENUTCHEN (1980) com (R2 = 0,971 e AIC=-

255,14), enquanto para o Ponto P-01 (0,70 – 1,00m) o melhor ajuste foi o de

FREDLUND e XING (1994) com (R2 = 0,971 e AIC=-244,28). Para o ponto P-02

(0,15 - 0,45m e 0,70 – 1,00m) o modelo que melhor se ajustou foi o de VAN

GENUTCHEN (1980) apresentando respectivamente (R2 = 0,959 e AIC=-252,33) e

(R2 = 0,965 e AIC=-257,01).

Nas encostas, quando se dá a infiltração com o desenvolvimento de frente

de umedecimento, provoca sensivelmente a redução e até mesmo eliminação do

intercepto de coesão, com a redução ou a eliminação da sucção. A partir do

momento em que a frente de umedecimento do solo nas encostas atinge uma

profundidade considerada crítica não garantindo mais a estabilidade pelos

parâmetros de resistência, pode provocar instabilizações dos solos, facilitada

ainda mais pelas características da geometria e do perfil do terreno.


251

Tabela 5.8 – Índices físicos das amostras para determinações das curvas características

ÍNDICES FÍSICOS REFERENTES ÀS AMOSTRAS DE SUCÇÃO Amostras

nºs Altura diâmet. Volume Peso do Umidade Peso esp. Peso esp. e0 n Grau de Umidade Volume de do cp do cp do c.p. c.p. gravimét. aparente seco saturação volumét. Água (cm3)

1 2.53 5.86 68.01 123.75 16.55 1.82 1.56 0.70 0.41 62.88 25.84 17.57 2 2.53 5.82 67.29 117.17 16.55 1.74 1.49 0.77 0.44 56.68 24.72 16.64 3 2.52 5.85 67.60 120.27 11.16 1.78 1.60 0.66 0.40 45.10 17.86 12.07 4 2.55 5.86 68.60 117.17 25.00 1.71 1.37 0.94 0.48 70.53 34.16 23.43 5 2.56 5.86 68.85 122.21 22.00 1.78 1.46 0.82 0.45 70.99 32.01 22.04 6 2.52 5.86 67.85 112.08 19.00 1.65 1.39 0.91 0.48 55.39 26.37 17.90 7 2.55 5.86 68.67 114.40 16.00 1.67 1.44 0.85 0.46 50.17 22.98 15.78 8 2.58 5.88 70.07 122.90 13.00 1.75 1.55 0.71 0.41 48.70 20.18 14.14

Tabela 5.9 – Parâmetros do modelo de VAN GENUTCHEN (1980) e FREDLUND e XING (1994).

Modelos FREDLUND e XING

(1994) VAN GENUTCHEN

(1980) FREDLUND e XING

(1994) VAN GENUTCHEN

(1980)

Pontos P - 01 P - 01 P - 02 P - 02

0,15-0,45 0,70-1,00 0,15-0,45 0,70-1,00 0,15-0,45 0,70-1,00 0,15-0,45 0,70-1,00

θs 0,41 0,44 0,41 0,44 0,32 0,33 0,32 0,33

θr 0,05 0,04 0,05 0,04 0,04 0,04 0,04 0,04

α 0,73 0,68 4,99 4,58 24,41 1,90 4,736 2,09

n 1,43 1,45 16,94 20,70 0,30 0,76 13,19 2,87

m 0,63 0,69 0,01 0,01 2,25 0,85 0,01 0,06

R2 0,968 0,971 0,971 0,970 0,951 0,955 0,959 0,965

SQR 0,02210 0,02160 0,02012 0,02210 0,02039 0,02431 0,01705 0,01907

AIC -251,86 -244,28 -255,14 -243,50 -246,24 -248,51 -252,33 -257,01


252

Figura 5.20 – Curvas características ajustadas segundo a equação de FREDLUND &

XING (1994) e VAN GENUTCHEN (1980), ponto: P- 01 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m).

Figura 5.21 – Curvas características ajustadas segundo a equação de FREDLUND &

XING (1994) e VAN GENUTCHEN (1980), ponto: P- 02 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m).


253

5.6 - Análise da Compressibilidade

Neste item serão apresentados os resultados obtidos nos ensaios

edométricos duplos (condições de umidade natural e inundada) através da

avaliação dos parâmetros de compressibilidade. Nesta pesquisa os ensaios

edométricos foram realizados no Laboratório de Solos da UFPE, nos solos da

Formação Barreiras, pontos P-01 (0,15-0,45m e 0,70-1,00m) e P-02 (0,15-0,45m e

0,70-1,00m). Para minimizar a perda de umidade nos ensaios EDN (edométrico na

umidade natural) o topo da célula foi envolvido por um plástico fixado por ligas de

borracha, como descrito no Capítulo 6. Este procedimento tem sido adotado por

SOUZA NETO (2004), FUTAI (1997), FERREIRA (1995) e LAFAYETTE (2006).

De acordo com FERREIRA (1995) nos ensaios EDI (edométricos inundados) a

inundação foi feita numa vazão de inundação de 0,25 ml/s, adotada como padrão,

realizada da base para o topo da célula. Na Tabela 5.10 estão apresentadas às

condições iniciais e finais dos corpos de prova, utilizados nos ensaios edométricos

na umidade natural (EDN) e edométricos inundados (EDI).

Tabela 5.10 – Condições iniciais e finais dos corpos de prova dos ensaios EDN e

EDI.

Amostra

Prof. (m) Ensaio

Tipo

CONDIÇÃO INICIAL DOS CORPOS DE PROVA

CONDIÇÃO FINAL DOS CORPOS DE

PROVA wo (%)

γso kN/m3 eo

So (%)

wf (%) ef

Sf (%)

P – 01 0,15–0,45

EDN 11,63 14,60 0,818 37,66 9,17 0,388 62,53EDI 11,14 13,40 0,976 36,24 14,15 0,387 96,77

0,70–1,00 EDN 17,51 13,50 0,964 53,60 15,62 0,660 62,73EDI 16,11 14,20 0,873 48,97 21,59 0,435 95,04

P – 02 0,15–0,45

EDN 11,63 14,90 0,779 39,55 11,17 0,530 55,90EDI 10,93 16,80 0,590 49,51 13,48 0,380 94,53

0,70–1,00 EDN 12,41 14,80 0,788 41,75 12,07 0,464 68,95EDI 12,96 16,30 0,624 55,02 15,45 0,369 96,54

Nos ensaios na umidade natural (EDN), observa-se sempre no final do

ensaio redução no teor de umidade em média de 11,5 %. No caso do grau de


254

saturação o aumento em média foi de 47,4%, variando em função do índice de

vazios dos corpos de prova. Nos ensaios inundados (EDI) o grau de saturação

final (Sf), em todos os corpos de prova foi superior a 90 %. Nas figuras 5.22 a 5.25

estão apresentadas às curvas nas condições naturais e inundadas, relacionando

as deformações volumétricas versus tensão vertical (εv versus σv log) e a variação

do índice de vazios com a tensão vertical (e versus σv log).

0

5

10

15

20

25

30

351 10 100 1000 10000

Tensão Vertical (kPa)

Def

orm

ação

Vol

umét

rica

(%)

Natural

Inundado

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1,10

1 10 100 1000 10000Tensão Vertical (kPa)

Índi

ce d

e Va

zios

Natural

Inundado

Figura 5.22 – Deformações volumétricas versus tensão vertical (εv versus σv log) e índices de vazios versus a tensão vertical (e versus σv log) - Ponto P-01 (0,15 – 0,45m).

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1 10 100 1000 10000

Tensão (kPa)

Índi

ce d

e Va

zios

Natural

Inundado

0

5

10

15

20

25

301 10 100 1000 10000

Tensão (kPa)

Def

orm

ação

Vol

umét

rica

(%)

Natural

Inundado

Figura 5.23 – Deformações volumétricas versus tensão vertical (εv versus σv log) e índices de vazios versus a tensão vertical (e versus σv log) - Ponto P-01 (0,75 – 1,00m).


255

0

5

10

15

20

25

301 10 100 1000 10000

Tensão (kPa)

Def

orm

ação

Vol

umét

rica

(%)

Natural

Inundado

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1 10 100 1000 10000Tensão (kPa)

Índi

ce d

e Va

zios

Natural

Inundado

Figura 5.24 – Deformações volumétricas versus tensão vertical (εv versus σv log) e

índices de vazios versus a tensão vertical (e versus σv log) - Ponto P-

02 (0,15 – 0,45m).

0

5

10

15

20

25

301 10 100 1000 10000

Tensão (kPa)

Def

orm

ação

Vol

umét

rica

(%)

Natural

Inundado

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1 10 100 1000 10000

Tensão (kPa)

Índi

ce d

e Va

zios

Natural

Inundado

Figura 5.25 – Deformações volumétricas versus tensão vertical (εv versus σv log) e

índice de vazios versus a tensão vertical (e versus σv log) - Ponto P-02

(0,70 – 1,00m).

Nos ensaios as curvas de compressão são caracterizadas por trechos

virgens bem definidos. A partir dos resultados dos ensaios inundados (EDI) e dos


256

ensaios na umidade natural foram determinados os parâmetros de

compressibilidade, como indicados na Tabela 5.11.

Tabela 5.11 – Resumo dos ensaios EDN e EDI

Amostra

Prof. (m) Ensaio

Tipo

CONDIÇÃO INICIAL DOS CORPOS DE PROVA PARÂMETROS

wo (%)

γso kN/m3 eo

So (%)

Cc

Cs

P – 01

0,15–0,45

EDN 11,63 14,60 0,818 37,66 0,239 0,021 EDI 11,14 13,40 0,976 36,24 0,284 0,017

0,70–1,00

EDN 17,51 13,50 0,964 53,60 0,197 0,024

EDI 16,11 14,20 0,873 48,97 0,307 0,020

P – 02

0,15–0,45

EDN 11,63 14,90 0,779 39,55 0,218 0,022 EDI 10,93 16,80 0,590 49,51 0,220 0,023

0,70–1,00

EDN 12,41 14,80 0,788 41,75 0,233 0,024 EDI 12,96 16,30 0,624 55,02 0,252 0,019

A tensão de escoamento foi determinada pelo método gráfico de Pacheco e

Silva. Este método possui uma vantagem em relação ao de Casagrande, uma vez

que não se faz necessária à determinação de um raio mínimo na curva do ensaio,

muitas vezes difícil de ser identificada. Nos ensaios, os valores de Cc foram

determinados considerando os últimos estágios de tensão da curva de

compressão. No Cs foram considerados os trechos retilíneos das curvas de

descarregamento.

Os parâmetros de Cc obtidos a partir dos ensaios na umidade natural

(EDN) foram em geral, inferiores aos obtidos a partir dos ensaios inundados (EDI).

Considerando os resultados na condição inundada, os valores de Cc variaram na

faixa de 0,220 a 0,307. Quanto ao parâmetro Cs na umidade natural não se

observa variação significativa com a profundidade. Os valores variaram de 0,021 a

0,024. Utilizando os ensaios edométricos duplos foram determinadas as tensões

de pré-adensamento nos solos na umidade natural (σvpn), inundado (σvps) e devido

ao peso das terras (σvo), os quais são mostrados na Tabela 5.12, e classificados


257

segundo a proposta de REGINATTO e FERRERO (1973). Desta forma, o

potencial de instabilidade estrutural foi avaliado a partir do coeficiente de

colapsibilidade.

vovpn

vovpsCσσσσ

−

−= Equação (5.1)

onde: σvpn - Tensão de pré-consolidação virtual do solo na umidade natural;

σvps - Tensão de pré-consolidação virtual do solo inundado;

σvo - Tensão vertical devido ao peso próprio do solo no campo.

i- Verdadeiramente colapsível se σvps < σvo e C < 0;

ii- Solo condicionado ao colapso, se σvpn > σvo e 0 < C < 1;

iii- Solos não colapsíveis, se σvpn e C = 1.

Tabela 5.12 – Critério de classificação de REGINATTO e FERRERO (1973).

Amostra Prof. (m) σvo

(kPa) σvpn

(kPa)σvps

(kPa)Coeficiente de Colapsibilidade

Classificação de REGINATTO e FERRERO (1973)

P – 01

0,15–0,45

3,5 41 13 0,25 Cond. ao colapso

0,70–1,00


P – 02

0,15–0,45


0,70–1,00


Esses resultados reforçam que nesses horizontes O-A do local da pesquisa

pertencente a Formação Barreiras revelam pontos de maior fragilidade à erosão.

O revolvimento corriqueiro do solo pelos moradores (fator antrópico) afeta

consideravelmente o teor de matéria orgânica que é um dos principais agentes de

formação de uma boa estrutura e estabilização dos agregados. Nos pontos

estudados a camada superficial apresentou-se com pouca compacidade e fofa em


258

alguns corpos de prova, bem como pouca resistência, apresentando números de

golpes no ensaio de SPT, menores que 8.

5.7 – Ensaio de Cisalhamento Direto

A umidade, aeração, temperatura e resistência mecânica são dependentes

da textura, estrutura, densidade, e características do perfil do solo. Essas

propriedades são afetadas pela compactação do solo, em maior ou menor

intensidade, dependendo do nível de compactação. Essa atua, muitas vezes, de

forma negativa, restringindo o desenvolvimento do sistema radicular da vegetação

nas encostas. Além disso, não apenas a compactação, mas também a resistência

ao cisalhamento dos solos trazem conseqüências no processo de erosão e

constituem parâmetros importantes para se avaliar o grau de fragilidade e

evolução do relevo.

A consolidação do solo é um fenômeno físico que ocorre quando o solo não

é mobilizado. As condições físicas de densidade do solo, porosidade e coesão,

que se desenvolvem durante o processo de consolidação, implicam em um

aumento na estabilidade estrutural do solo, conferindo ao mesmo uma maior

resistência à desagregação pela erosão hídrica.

Os parâmetros c e φ que representam, respectivamente, a coesão entre as

partículas do solo e o coeficiente de atrito entre as mesmas, são características

intrínsecas do solo, pois são dependentes de outras propriedades e atributos,

como textura, estrutura, teor de matéria orgânica, densidade, mineralogia e

conteúdo de água.

Foram realizados ensaios de cisalhamento direto convencional em

amostras na condição de umidade natural e inundada, conforme descritos no

Capítulo 4 (item 4.3.6). Na Tabela 5.13, apresentam-se as condições iniciais de

cada corpo de prova dos ensaios convencionais.


259

Tabela 5.13 – Condições iniciais dos corpos de prova dos ensaios de cisalhamento

direto convencionais.

Amostra Prof. (m)

EnsaioTipo

CONDIÇÃO INICIAL DOS CP – ENSAIOS CONVENCIONAIS CP No

σn (kPa)

wo (%)

γs (kN/m3) eo

So (%)

P – 01

(0,15-0,45)

CDN

01 10 9,33 13,80 0,93 26,67 02 20 11,63 12,69 0,88 27,93 03 40 14,62 14,45 0,86 45,62 04 80 14,62 13,37 0,94 38,86

CDI

05 10 13,33 13,38 0,85 35,75 06 25 10,34 14,69 0,83 33,47 07 40 12,58 14,32 0,88 38,51 08 80 12,56 13,24 0,86 32,77

P – 01

(0,70-1,00)

CDN

09 10 10,83 14,80 0,82 33,61 10 20 11,81 14,78 0,81 39,10 11 40 11,41 14,84 0,81 37,77 12 80 11,41 14,57 0,85 36,27

CDI

13 10 11,20 13,86 0,94 32,01 14 20 13,35 15,52 0,72 49,43 15 40 13,35 15,32 0,76 47,51 16 80 13,35 15,63 0,72 49,78

P – 02

(0,15-0,45)

CDN

17 10 9,86 14,94 0,80 32,95 18 20 10,09 15,97 0,68 39,65 19 40 12,30 14,22 0,89 37,11 20 80 12,30 13,95 0,93 35,65

CDI

21 10 8,86 14,51 0,84 28,15 22 20 9,62 14,98 0,80 32,53 23 40 14,62 14,45 0,86 45,62 24 80 14,62 13,37 0,81 38,86

P – 02

(0,70-1,00)

CDN

25 10 8,52 14,90 0,79 28,70 26 20 7,20 14,42 0,87 22,40 27 40 10,72 15,04 0,79 36,57 28 80 9,27 17,05 0,58 43,12

CDI

29 10 7,85 13,83 0,93 22,49 30 20 7,95 17,51 0,54 39,91 31 40 7,92 14,23 0,89 23,92 32 80 7,27 17,63 0,53 37,19

Nas Figuras 5.26 a 5.29, apresentam-se as curvas de tensão cisalhante (τ)

versus deslocamento horizontal (dh) e deslocamento vertical (dv) versus

deslocamento horizontal (dh), referentes a todos os ensaios convencionais nas


260

condições naturais e inundadas dos pontos P-01 e P-02 nas profundidades de

0,15-0,45m e 0,70-1,00m.

Nos ensaios na condição natural observa-se que a tensão cisalhante

aumenta até um valor máximo, permanecendo constante com o aumento do

deslocamento. Nas curvas dv (deslocamento vertical) versus dh (deslocamento

horizontal) para os ponto o comportamento foi de compressão seguido de

expansão nas tensões de 10, 20 e 40 kPa. Para a tensão superior, a 80 kPa o

comportamento foi variável hora apresentava-se expansão hora compressão.

Figura 5.26 – Curvas tensão-deformação, natural e inundada – amostras do ponto P-

01 (0,15 – 0,70 m) ensaios convencionais

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Deslocamento horizontal (mm)

Des

loca

men

to v

etic

al (m

m)

10 kPa20 kPa40 kPa80 kPa

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15



Natural

Natural Inundada

Inundada


261

Figura 5.27 – Curvas tensão-deformação – amostras do ponto P-01 (0,70 – 1,00 m)

ensaios convencionais



0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

-2.00

-1.00

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


Des

loca

men

to v

etic

al (m

m)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17



Inundada

Inundada

Natural

Natural

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

-1,5

-1,0

-0,5

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15


Des

loca

men

to v

etic

al (m

m)


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15




262



Ao comparar os resultados dos ensaios na condição natural com a condição

inundada, as curvas de tensão cisalhante (τ) versus deslocamento horizontal (dh)

e deslocamento vertical (dv) versus deslocamento horizontal (dh), apresentaram

comportamento de compressão durante o cisalhamento.

Na Tabela 5.14 são apresentados as condições dos corpos de prova na

ruptura, e os parâmetros de resistência. As envoltórias de resistência na

Formação Barreiras apresentam bons ajustes lineares, sendo praticamente

paralelas com ângulo de atrito de atrito natural de 33,7o a 28,11o e na condição

inundado de 23,2º e 25,96º, para os Pontos P-01 (0,15-0,45 e 0,70-1,00m) e

ângulo de atrito de atrito natural 33,4o a 30,2o e na condição inundado de 23,7º e

28,7º, para os Pontos P-02 (0,15-0,45 e 0,70-1,00m) respectivamente, as

envoltórias de resistência se encontram nas figuras 5.30 a 5.31.

0

10

20

30

40

50

60

70

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

-2,00

-1,00

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15


Des

loca

men

to v

etic

al (m

m)


0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15




263

Tabela 5.14 – Condições dos corpos de prova na ruptura dos ensaios de cisalhamento direto convencionais.

Amostra Prof. (m)

Ensaio

CP No

CONDIÇÃO DE RUPTURA PARÂMETROS

Valores de Pico / Máximo c' ou c (kPa)

φ’ ou φ ( o ) dh

(mm)dv

(mm) σr

(kPa) τr

(kPa)

P – 01

(0,15-0,45)

CDN

01 4,03 0,03 10,40 10,24

1,0 33,7 02 5,41 0,41 23,15 18,34 03 4,11 0,11 46,27 34,62 04 2,15 -1,85 92,30 72,13

CDI

05 7,90 -1,09 10,96 5,46

0,4 23,2 06 6,15 -1,54 23,17 9,62 07 3,47 -1,52 46,31 20,73 08 5,63 -1,37 92,49 40

P – 01

(0,70-1,00)

CDN

09 14,32 0,32 10,35 7,79

2,55 28,11 10 4,78 0,78 23,17 11,92 11 3,94 -0,06 42,88 26,52 12 10,64 -0,36 92,44 55,17

CDI

13 18,96 -0,59 11,08 8,09

1,8 25,96 14 22,12 0,88 23,16 13,43 15 9,73 -1,27 45,74 27,62 16 9,64 -1,36 91,42 51,21

P – 02

(0,15-0,45)

CDN

17 15,71 1,75 11,16 10,4

4,2 33,4 18 19,34 1,34 21,45 19,85 19 19,47 2,47 46,33 34,4 20 22,31 0,31 85,56 60,53

CDI

21 18,97 -0,59 11,59 6,92

3,5 23,7 22 13,01 -0,98 23,16 14,83 23 17,72 -1,27 46,3 25,13 24 8,58 -1,46 92,5 43,41

P – 02

(0,70-1,00)

CDN

25 21,55 3,55 11,58 10,82

3,70 30,2 26 20,05 2,32 23,16 17,23 27 21,03 1,53 46,28 30,23 28 14,59 -0,41 92,42 57,76

CDI

29 18,91 -0,09 10,46 8,46

2,55 28,7 30 25,48 -0,10 21,01 15,19 31 19,33 -1,67 46,28 29,45 32 17,96 -1,04 93,42 57,23


264

Figura 5.30 – Envoltórias de resistência das amostras naturais e inundadas do

ponto P- 01 nas profundidades (0,15 – 0,45 e 0,70 – 1,00 m), ensaios de cisalhamento direto convencionais

Figura 5.31 – Envoltórias de resistência das amostras naturais e inundadas do

ponto P- 02 nas profundidades (0,15 – 0,45 e 0,70 – 1,00 m), ensaios de cisalhamento direto convencionais

P- 01: 0,15- 0,45m

(a) Amostra Natural

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa) 10 kPa

20 kPa40kPa80kPa

C =1 kPa / φ= 33.7ºR2 = 0.9984

(b) Amostra Inundada

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tensão Normal (kPa)

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa) 10 kPa

20 kPa40kPa80kPa

C =0.4 kPa / φ= 23.22ºR2 = 0.9988


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


10 kPa20 kPa40kPa80kPa

C =1.8 kPa / φ= 25.96ºR2 = 0.999

P- 01: 0,70-1,00m

(a) Amostra Natural


C =2.55 kPa / φ= 28,11ºR2 = 0.996

P- 02 - (0,15 - 0,45)m

(a) Amostra Natural

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Tens

ai C

isal

hant

e (k

Pa)


C =4.19 kPa / φ= 33.4ºR2 = 0.9974


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa) 10 kPa

20 kPa40kPa80kPa

C =3.54 kPa / f= 23.7ºR2 = 0.9915

P- 02 - (0,70 - 1,00)m

(a) Amostra Natural


C =3.79 kPa / φ= 30.19ºR2 = 0.9997


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


10 kPa

20 kPa

40kPa

80kPa

C =2.55 kPa / φ= 28.7ºR2 = 0.995


265

De acordo com os resultados dos ensaios de cisalhamento direto na

condição inundada e na umidade natural, verifica-se uma redução na resistência

para os ensaios inundados. Estes resultados sugerem que o ângulo de atrito é

menos afetado pela inundação do que o intercepto de coesão. A redução na

coesão pode ser influenciada pela quantidade de finos, mineralogia,

microestrutura, saturação, entre outros os quais influem no valor da sucção.

Ao analisar as curvas de Tensão Cisalhante (kPa) versus Deslocamento

Horizontal (mm) para os ensaios inundados, verifica-se que estas nem sempre

indicam com clareza um comportamento de resistência de pico. Em alguns casos

a tensão cisalhante aumenta até um valor máximo, permanecendo praticamente

constante com o aumento do deslocamento (típico de solos arenosos fofos).

Nas curvas de Deslocamento Vertical (mm) versus Deslocamento

Horizontal (mm) para os ensaios inundados, o comportamento encontrado foi

sempre de compressão (redução de volume).

Para os ensaios realizados com as amostras nas umidades naturais, nota-

se em alguns casos o surgimento de curvas com resistências de pico,

acompanhadas de dilatância (aumento de volume da amostra). O aparecimento de

resistências de pico acompanhadas de aumento de volume das amostras

(dilatância), para níveis baixos de tensões, é característico de solos estruturados

(com cimentação), fato este que confere ao solo um comportamento de “falso”

sobre-adensamento (similar ao observado em solos pré-adensados). Tal

comportamento também é influenciado pela sucção no solo.

Analisando tais resultados percebe-se que a água é a protagonista dos

desencadeamentos dos mecanismos erosivos, por meio de pequenos incrementos

de esforços solicitantes ou pela participação na diminuição de parâmetros de

resistência do solo. Esses incrementos podem ser provocados pelo aumento da

umidade, causando a elevação do peso especifico aparente e aumento das


266

pressões neutras pela percolação já a diminuição de parâmetros de resistência

pode ser provocados pela eliminação ou redução da coesão aparente.

Nas encostas com taludes quase verticais classificadas como áreas de

risco, de acordo com critérios convencionais de analises de estabilidade e sendo

consideradas inadequadas para construção, tem sido palco para o

desenvolvimento de moradias pela população de baixo poder aquisitivo,

contrariando a sua própria segurança.

Devido à variação de tipos de solo, condição geológica e ambiental, não se

pode generalizar, dessa forma o conhecimento das características da área, ou

seja, os parâmetros geotécnicos e hidrológicos, tornam-se essenciais. A água

proveniente das chuvas ou mesmo servida tem um papel fundamental nas

instabilizações do solo, torna-se imprescindível avaliar as suas características

buscando condições suficientes, bem como aspectos significativos da sua

influência na resistência do solo.

5.8 – Ensaio de Cisalhamento Direto com Sucção Controlada

Para obtenção de parâmetros de resistência não saturados se faz

necessários longos períodos de tempo, mesmo tendo contribuição significativa nos

meios geotécnicos, nos laboratórios de solos em geral não é pratica corriqueira.

Isso se deve ao tempo de estabilização das sucções impostas nos corpos de

prova para inicialização dos ensaios e obtenção dos parâmetros, que é

considerável. Nos solos estudados por apresentar um caráter bem arenoso foi

necessário um período de estabilização em torno de cinco dias.

Na Tabela 5.15 são apresentadas as condições iniciais de cada corpo de

prova nos ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada.


267

Tabela 5.15 – Condições iniciais dos corpos de prova dos ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada.

Amostra Prof. (m)

Sucção Aplicada

(kPa)

CONDIÇÃO INICIAL DOS CP – ENSAIOS COM SUCÇÃO CONTROLADA

CP No

σn (kPa)

wo (%)

γs (kN/m3) eo

So (%)

P – 01

(0,15-0,45)

30 01 20 12,42 13,80 0,83 35,76 02 40 12,61 13,69 0,78 34,93 03 80 12,25 13,41 0,81 35,26

100 04 20 12,51 13,38 0,85 34,55 05 40 12,31 13,69 0,82 34,76 06 80 12,58 13,52 0,84 33,46

300 07 20 12,23 13,29 0,83 35,26 08 40 12,34 13,37 0,83 33,47 09 80 12,58 13,32 0,88 34,11

P – 02

(0,15-0,45)

30 10 20 12,31 13,21 0,84 32,50 11 40 12,63 12,89 0,85 31,56 12 80 12,52 13,05 0,87 33,12

100 13 20 12,43 13,66 0,86 32,66 14 40 12,24 13,69 0,84 31,87 15 80 12,57 13,32 0,87 32,61

300 16 20 12,33 13,98 0,88 32,33 17 40 12,35 13,77 0,85 33,25 18 80 12,58 14,02 0,87 32,26

Nas figuras 5.32 a 5.37 são apresentadas as curvas tensões cisalhantes (τ)

versus deslocamento horizontal (dh) e deslocamento vertical (dv) versus

deslocamento horizontal (dh) para os diferentes valores de sucção nos pontos P-

01 e P-02 (0,15 – 0,45m). Observa-se que os ângulos obtidos para as sucções de

30kPa, 100kPa e 300kPa apresentam-se ligeiramente crescente, indicando que a

percentagem presente de areia silte-argilosa da Formação Barreiras apresenta

uma melhor transferência de sucção, elevando a rigidez e, por conseguinte o

intercepto coesivo, corroborando com valores encontrados por LAFAYETTE

(2006).


268

a) sucção de 30kPa; b) sucção de 100 kPa

Figura 5.32 – Curvas tensão-deformação – amostras do ponto P- 01 (0,15 – 0,45 m) ensaios com sucção controlada – a) sucção de 30kPa; b) sucção de 100 kPa

Ensaio de Cisalhamento: P- 01: 0,15- 0,45m

Sucção de 30kPa

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Tens

ai C

isal

hant

e (k

Pa)

20 kPa40kPa80kPa

C =14.85 kPa / φ= 37.66ºR2 = 0.9994

Ensaio de Cisalhamento: P- 01: 0,15- 0,45m Sucção 100 kPa

0102030405060708090

100110120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Tens

ai C

isal

hant

e (k

Pa)

20 kPa40 kPa80 kPa

C =16,25 kPa / φ= 42,22ºR2 = 0.999

Figura 5.33 – Envoltórias de resistência das amostras do ponto P- 01 na

profundidade de 0,15 a 0,45m, sucção de 30 e 100kPa ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada

010

2030

4050

6070

8090

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

20 kPa

40 kPa

80 kPa 0

20

40

60

80

100

120

20 kPa40 kPa80 kPa

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

0,20

0,30

0 1 2 3 4 5 6 7 8

-0,50-0,40-0,30-0,20-0,100,000,10

0 1 2 3 4 5 6 7 8Des

loca

men

to v

etic

al (m

m)

Deslocamento horizontal


269

Figura 5.34 – Curvas tensão-deformação e envoltória de resistência – amostras do

ponto P- 01 (0,15 – 0,45 m) ensaios com sucção controlada – Sucção de 300 kPa

Os solos dos pontos apresentaram incrementos de ângulo de atrito com

aumento consecutivo da sucção de respectivamente, 4,56º (30kPa→100kPa) e

1,23º (100kPa→300kPa) para o ponto P-01 e para o ponto P-02 de 5,54º

(30kPa→100kPa) e 4,18º (100kPa→300kPa). De acordo com CAMPOS (1997)

essas variações de φ´ devido à elevação da sucção poderiam decorrer de

variações da sucção, que aumentariam o grau de entrosamento dos grãos,

independente da tensão que está aplicada.

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7 8

D eslo cament o ho r izo nt al ( mm)

20 kPa40 kPa80 kPa

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

0,20

0 1 2 3 4 5 6 7 8


Des

loca

men

to v

etic

al (m

m)

Ensaio de Cisalhamento: P- 01: 0,15- 0,45m Sucção 300 kPa

0

10

2030

40

50

60

70

8090

100

110

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tensão Normal (kPa)Te

nsai

Cis

alha

nte

(kPa

)

20 kPa40 kPa80 kPa

C =20,02 kPa / φ= 44,14ºR2 = 0.998


270

a) sucção de 30kPa; b) sucção de 100 kPa Figura 5.35 – Curvas tensão-deformação – amostras do ponto P- 02 (0,15 – 0,45 m)

ensaios com sucção controlada – a) sucção de 30kPa; b) sucção de 100 kPa

Ensaio de Cisalhamento: P- 02: 0,15- 0,45m Amostra Natural

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Tens

ai C

isal

hant

e (k

Pa) 20 kPa

40kPa80kPa

C =17.22 kPa / φ= 34.42ºR2 = 0.997

Ensaio de Cisalhamento: P- 02: 0,15- 0,45m Sucção de 100 kPa

0102030405060708090

100110120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100


Tens

ai C

isal

hant

e (k

Pa)

20 kPa40 kPa80 kPa

C =23,04 kPa / Φ= 39,96ºR2 = 0.947

Figura 5.36 – Envoltórias de resistência das amostras do ponto P-02 na

profundidade de 0,15 a 0,45m, sucção de 30 e 100kPa ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

20 kPa40 kPa80 kPa

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Des

loca

men

to v

etic

al (m

m)

0

20

40

60

80

100

120

20 kPa40 kPa80 kPa

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Deslocamento horizontal


271

Figura 5.37 – Curvas tensão-deformação e envoltória de resistência – amostras do

ponto P- 02 (0,15 – 0,45 m) ensaios com sucção controlada – Sucção de 300 kPa

Ao analisar as curvas de Tensão Cisalhante (kPa) versus Deslocamento

Horizontal (mm) para os ensaios com sucção controlada, verifica-se que estas

nem sempre indicam com clareza um comportamento de resistência de pico. Em

alguns casos a tensão cisalhante permanece praticamente crescente com o

aumento do deslocamento apresentando comportamento de rupturas plásticas

semelhantemente a um solo normalmente consolidado (típico de solos arenosos

fofos).

As variações encontradas para φ’, em razão do incremento de sucção,

podem ser atribuídas à variação estrutural e ao decréscimo dos índice de vazios

observados, quando se eleva a sucção.

0

20

40

60

80

100

120

0 1 2 3 4 5 6 7 8


Tens

ão C

isal

hant

e (k

Pa)

20 kPa40 kPa80 kPa

-0,40

-0,30

-0,20

-0,10

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0 1 2 3 4 5 6 7 8


Des

loca

men

to v

etic

al (m

m)

Ensaio de Cisalhamento: P- 02: 0,15- 0,45m Sucção de 300 kPa

0102030405060708090

100110120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tensão Normal (kPa)Te

nsai

Cis

alha

nte

(kPa

)

20 kPa40 kPa80 kPa

C =23,14 kPa / φ= 43,45ºR2 = 0.983


272

Resultados da literatura FREDLUND et al. (1995), VANAPALLI et al.

(1996a) e VANAPALLI et al. (1996b) mostram que até o valor de entrada de ar a

resistência de um solo aumenta linearmente com a sucção. A partir deste valor a

resistência aumenta de forma não linear, até a sucção correspondente a umidade

residual, a partir da qual o aumento na resistência passa a ser insignificante. As

curvas características do Ponto P- 01 e P-02 (apresentadas nas figuras 5.20 e

5.21) referentes às amostras onde foram realizados os ensaios com sucção

controlada, mostram valores de entrada de ar baixos, variando numa faixa de 0,1

a 1 kPa. Estes baixos valores a sucção na entrada de ar justificam essa não

linearidade.

Alguns fatores podem intervir no processo erosivo e são relacionados em

três grupos, com as propriedades do solo, em seu estado natural, incluindo a

físico-química e mineralogia; os fatores ambientais, que influenciam nas variações

das forças internas do sistema solo-água e os fatores relacionados com o estado

tensional do solo, neste caso o carregamento a que está submetido, bem como a

sucção e estrutura desse solo.

Como o solo estudado em campo encontra-se na condição não saturada a

resistência ao cisalhamento é acrescida da parcela de coesão devido a sucção

estando o solo superficial mais fofos a sucção é a responsável pela variação da

resistência ao cisalhamento. O desgaste do solo de uma encosta a partir da ação

direta dos agentes responsáveis pela degradação pode contribuir também para

redução dessa resistência, o que facilita a instabilização do solo. 5.9 – Análise Química

5.9.1 – Análise Química dos Solos

Neste item serão apresentados os resultados e as análises dos ensaios

químicos referentes ao solo presente no local de estudo. Na análise química dos


273

solos foram realizados ensaios de complexos sortivos, pH, análise química total e

da água intersticial.

5.9.1.1 Análise química da fração terra fina Na Tabela 5.13 são apresentadas as propriedades químicas dos solos

analisados, cátions, valores da CTC, saturação por base (V), pH e M.O, obtidos

por análise química da fração terra fina (≤ 2mm).

Os cátions existentes no solo influenciam na floculação e na sua

plasticidade. A distribuição dos cátions com a profundidade, apresentados na

Tabela 5.13 para o ponto P – 01 nas profundidades de 0,15 a 0,45 e 0,70 a 1,00m

praticamente não houve grandes variações nos valores de Na+ + K + Mg++, apenas

para os valores de Ca++ e H+ é verificado um decréscimo com a profundidade. Já

no ponto P – 02, não se observa variação para o Na+ e os valores de K+ e Ca++,

verifica-se um decréscimo considerável, já o magnésio um pequeno aumento. Os

valores dos cátions trocáveis (S= Ca++ + Mg++ + Na+ + K+) indicam baixos teores

de bases trocáveis (inferiores a 18cmolc/kg). Com base nos resultados pode se

verificar através dos valores da percentagem de saturação de bases (V = (Ca++ +

Mg++ + Na+ + K+)/CTC) para os pontos estudados apresentaram sempre maior que

50%, e de acordo com PRADO (1995) são típicos de solos eutróficos, classificado

como um solo fértil com reserva de nutrientes.

Os valores da capacidade de troca catiônica (CTC = S + H++ Al+++)

apresentaram atividade baixa para os solos estudados (< 24 cmol(+)/Kg), tanto no

ponto P – 01 como no ponto P – 02, variando de 7,55 a 4,97 e 6,18 a 3,37

meq/100g respectivamente, apresentando características típicas de argilas

cauliníticas (3 – 15 mE/100ml) conforme Tabela 5.16, verifica-se ainda que seus

valores apresentam comportamento decrescente com as profundidades

estudadas.


274

Segundo GUERRA (1991) a quantidade de matéria orgânica nos solos,

bem como seu relacionamento com as propriedades do solo, ou seja,

características da encosta, cobertura vegetal, erosividade e uso da terra afetam

diretamente erodibilidade do solo. Solos que apresentam maior teor de matéria

orgânica levam a formação de um maior teor de agregados, reduzindo a

possibilidade das formações das crostas e de erodibilidade os solos. De acordo

com GREELAND et al. (1975) solos que apresentam teor de matéria orgânica

abaixo de 3,5% apresentam agregados instáveis. Nos pontos estudados apenas o

ponto P – 02 (0,70 – 1,00m) verificou-se que este apresenta instabilidade nos seus

agregados. Entretanto, DE PLOEY e POESEN (1985) consideram o limite de 2%,

sendo mais conservadores, dessa forma todos os pontos foram classificados

como solos estáveis.

O pH é um fator controlador da erodibilidade, pois não é uma característica

fixa no solo, podendo variar com as mudanças de regime das chuvas que torna os

solos em ácidos ou mais alcalinos.

A relação do pH com a erodibilidade de acordo com estudos de

WISCHMEIR (1959) é atribuída a correlações do pH com os elementos que

participam das soluções químicas dos solos, como o sódio, o cálcio, entre outros.

A acidez do solo (pH) foi determinada em água e em solução normal de

KCl, os resultados são apresentados na Tabela 5.16, os valores de pH oscilaram

de 6,0 a 6,9 em água e em KCl de 5,7 a 7,1, indicando solos ácidos a

praticamente neutros. A diferença entre o pH em KCl e o pH em água é dado por

ΔpH = pH KCl – pHágua. A determinação do ΔpH indica se o alumínio está com sua

maior parte na forma trocável ou não trocável. O aumento dos cátions H+ + Al+++

trocáveis corresponde a uma diminuição do pH do solo, pois H+ + Al+++ são

responsáveis pela acidez do solo. Verifica-se que, para os valores obtidos, o pH

em KCl a 1N foram menores que o pH em água. A indicação do ΔpH negativo

constata a presença de alumínios trocáveis e predominância de minerais de argila


275

(menos intemperizados), enquanto que no ΔpH positivo significa que está havendo

excesso de cargas positivas, uma das indicações do avanço do estágio de

intemperização e presença maior de óxi-hidróxidos de ferro e alumínio.

Com o pH alto e predominância de cálcio na solução pode ocorrer maior

floculação pela dispersão do oxigênio, provocando maior atividade biológica e,

conseqüentemente, maior intensidade de agregação. No entanto, se predomina

sódio e potássio ocorre dispersão excessiva dos colóides e se perde a

estabilidade dos agregados.


276

Tabela – 5.16 – Propriedades químicas dos solos: Pontos P- 01 e P- 02

Ponto

Prof. (m)

Cátions Trocáveis Meq/100g do solo Valor

S CTC Valor V

Saturação com pH Relação

C/N M.O (%)

Fósforo Assimilável (Mherlich) Na+ K+ Ca++ Mg++ H+ Al+++

Alumínio 100Al++

S + Al+++

Sódio 100Na+

T H2O KCl

1N

P – 01 0,15 - 0,45

0,13 0,22 4,30 0,92 1,98 0,00 5,57 7,55 74 0,00 1,72 7,1 6,9 14 9,65 50

P – 01 0,70 - 1,00

0,13 0,23 3,69 0,92 0,00 0,00 4,97 4,97 100 0,00 2,62 6,3 6,0 15,33 7,93 40

P – 02 0,15 - 0,45

0,06 0,11 3,18 0,51 2,31 0,00 3,87 6,18 63 0,00 0,97 6,6 6,2 16,5 5,69 6

P – 02 0,70 - 1,00

0,06 0,03 1,02 0,72 1,54 0,00 1,83 3,37 54 0,00 1,97 6,0 5,7 6,5 2,24 1


277

5.9.1.2 Análise química para os elementos maiores (óxidos na fração de solo total)

Os estudos dos elementos mais importantes na composição dos solos (Al,

Si, Fe, Ti, Ca, Mg e K) e as relações moleculares Ki e Kr, são apresentados na

Tabela 5.17.

Os resultados mostram que são significativos os teores de SiO2, Al2O3 e

Fe2O3 fazendo parte da maioria dos minerais presentes nestes solos. Os teores de

consideráveis de sílica (SiO2) apresentando > 50%, (com percentuais variando de

54 a 57%) estão de acordo com a composição quartzosa destes solos e indica

uma maior lixiviação do silício nesses solos. Já o percentual de óxido de Al2O3

variaram em torno de 16 a 19% e essa concentração, pode está relacionada com

a profundidade, onde os maiores percentuais se encontram nas camadas mais

superficiais, as quais possuem maiores graus de alteração dos argilominerais

presentes na sua composição. A presença de óxido de ferro Fe2O3 é devido a

oscilação do nível freático que oxidou e reduziu o ferro dentro da faixa de variação

da água fixando o ferro sob a forma de oxido e hidróxido.

Os altos valores de Ki e Kr podem ser explicados devido à inclusão das

frações areia fina e silte na análise, fora dos padrões esperados com relação à

análise dos elementos maiores, somente para a fração argila. Certamente nesses

índices verifica-se tendências mais definidas se fossem analisados em maiores

profundidades. Geralmente seus valores são menores nas camadas superficiais

indicando um maior grau de intemperização nos solos e tendências mais definidas

à medida que se aproxima da rocha sã.


278

Tabela – 5.17 – Óxidos e relações moleculares

Elementos

(%)

Pontos

P – 01

(0,15 – 0,45 m)

P – 01

(0,70 – 1,0 m)

P – 02

(0,15 – 0,45 m)

P – 02

(0,70 – 1,0 m)

SiO2 54,21 56,91 57,10 57,19

Al2O3 17,09 16,10 18,34 19,29

Fe2O3T 15,30 13,92 12,54 12,35

TiO2 3,78 3,55 3,64 3,66

P2O5 1,34 1,42 1,28 1,15

CaO 1,41 1,73 1,01 0,45

ZrO2 0,44 0,35 0,46 0,38

K2O 0,25 0,26 0,19 0,13

SO3 0,24 0,23 0,21 0,15

MgO 0,05 0,05 0,04 0,03

Cl 0,08 ------ ------ 0,04

Cr2O3 0,10 0,11 0,07 0,11

MnO 0,03 0.04 0,03 0,03

NiO 0,02 0,02 0,02 0,02

ZnO 0,02 0,03 0,02 -----

Ga2O3 0,02 0,01 0,02 0,02

As2O3 0,01 ------ ------- 0,01

Br 0,01 ------ 0,01 0,01

SrO 0,02 0,02 0,02 0,01

Y2O3 0,01 ------- ------- -------

Nb2O5 0,01 0,01 0,01 0,01

PF 5,56 5,30 5,21 5,41

Total 100,00 100,06 100,21 100,43

Ki 5,39 6,01 5,29 5,04

Kr 3,43 3,87 2,17 2,11


279

5.9.1.3 – Análise química da água

A análise química da água foi realizada junto ao Laboratório da AGROLAB -

Análises Ambientais Ltda., em Recife – PE, tendo como objetivo a determinação

dos principais cátions metálicos para avaliar a dispersibilidade de solos argilosos.

As amostras de água obtidas para análise foram, a solução intersticial extraídas

dos pontos de amostragem de solos indeformados e dos locais de despejos de

águas servidas conforme descrito no Capítulo 4. Nessa pesquisa a coleta dos

líquidos na área de pesquisa constou de análises quantitativas (águas servidas) e

qualitativas (águas servidas, água intersticial do solo e água do tanque coletor

proveniente das chuvas).

5.9.1.3.1 Coleta de da água para verificação da vazão e análise química Como foram observadas as descargas antrópicas não eram constante no

local e seus despejos na área são pontuais, não havendo uma concentração de

fluxos das várias moradias para um mesmo local. Com o intuito de verificar a

magnitude dos despejos foram realizadas coletas semanais em cada moradia para

uma possível extrapolação da magnitude desses volumes anuais. Foram

coletadas também amostras de águas servidas de três pontos de despejos, do

tanque coletor e da chuva, na Tabela 5.18 estão apresentados os resultados

obtidos.

De acordo com AYERS e WESTCOT (1999) o pH é o índice que caracteriza

o grau de acidez ou alcalinidade de um ambiente. As águas de baixa salinidade

têm algumas vezes, valores de pH fora do normal, e somente este fato indica a

possibilidade de um desequilíbrio de íons e a necessidade de se realizar análise

química completa, para se estabelecer sua causa.


280

5.18 – Resultados das coletas de da água para análise química

Parâmetros Resultados Ponto 1 Ponto 2 Ponto 3 Ponto 4

Ph 6,3 6,2 6,1 6.78 Alcalinidade Total (mg/L) 144,1 142,1 139,3 172.9 Condutividade Elétrica (μS/cm) a 25º C 865,0 900,0 879,0 543 SDT - Sólidos DissolvidosTotais (mg/L) 499,0 510,0 507,0 302 SST - Sólidos SuspensosTotais (mg/L) 3.101,0 2.290,0 2075,5 2,455.5 Demanda Bioquímica de Oxigênio - DBO5,20 (mg/L) 378,6 318,8 307,5 48.5 Demanda Química de Oxigênio - DQO (mg/L) 727,7 841,0 837,6 79 Óleos e Graxas (mg/L) 46,4 32,6 31,4 11 Cloreto (mg/L) 158,5 177,5 165,5 102 Amônia (mg/L) 0,75 1,15 0,98 0.01 Cálcio (mg/L) 20,5 12,3 10,1 9.2 Magnésio (mg/L) 10,0 15,0 12,0 7.63 Potássio (mg/L) 13,3 15,6 14,4 10.2 Sódio (mg/L 145,6 145,6 145,6 118.5 Fósforo reativo total (mg/L) 0,66 1,69 1,57 1.07 Coliformes Totais (NMP/100mL) >1600 >1600 >1600 >1600 Escherichia coli (NMP/100mL) >1600 >1600 >1600 >1600


281

Os problemas de salinidade e toxicidade são diferentes. A toxicidade ocorre

internamente na vegetação e não é provocada pela falta de água. Os danos

podem reduzir os rendimentos e sua magnitude depende do tempo da

concentração dos íons e da sensibilidade da vegetação local. Os íons tóxicos

comumente encontrados são o cloreto e o sódio e podem provocar

individualmente ou em combinação o aumento da RAS.

A toxicidade mais freqüente é provocada pelo cloreto contido na água. O

cloreto não é retido nem adsorvido pelas partículas de solo, em que se desloca

facilmente com a água do solo, entretanto é adsorvido pelas raízes e se sua

concentração excede a tolerância da planta, podem produzir danos como necrose

e desfolhação. A tolerância ao cloreto está tão bem documentada como a

tolerância das plantas à salinidade.

A toxidade do sódio é mais difícil de diagnosticar que a do cloreto, porém

tem sido identificada claramente como resultado de alta proporção de sódio na

água (alto teor de sódio ou RAS). Em contraste com os sintomas de toxidade do

cloreto, os quais se iniciam no ápice das folhas, os sintomas típicos do sódio

aparecem na forma de queimaduras ou necroses ao longo das bordas das folhas.

De acordo com AYERS e WESTCOT (1999) solos com alto teor de

magnésio trocável apresentam problemas de infiltração.

Diante dos resultados obtidos os níveis dos teores dos parâmetros

analisados pode contribuir de certa forma para o empobrecimento do solo e

conseguinte morte da vegetação. Como pode ser observado em algumas locais da

encosta já observa-se nitidamente a falta de vegetação, necessitando de um

melhoramento do solo, para implantação de vegetação adequada para conter o

processo de erosividade e erodibilidade.


282

5.10 – Análise Mineralógica do Solo Com o objetivo de melhor compreensão na interpretação dos resultados

laboratoriais e de campo, nos itens subseqüentes, foi realizada uma análise

mineralógica da fração granular (areia), utilizando uma lupa binocular e da fração

argila e silte através de um difratograma de raio X. Essas análises, conforme

descrito no Capítulo 6 foram realizadas no LAGESE (Laboratório de Geologia

Sedimentar) da Universidade Federal de Pernambuco.

5.10.1 Fração areia

A maioria dos solos arenosos ou areno siltosos são considerados como de

alta erodibilidade por serem mais instáveis. De acordo com POESEN (1984) o teor

de areia e de silte na composição granulométrica do solo é de grande importância

no deslocamento de partículas.

A fração granular nos dois pontos P-01 e P-02 nas profundidades 0,15-

0,45m e 0,70-1,00m é composta por grãos mal selecionados, subarredondados e

subangulosos (grãos com várias dimensões) formados predominantemente de

quartzo conforme análise química do solo. Esses subarredondamento dos grãos

reflete características de possível deposição de sedimento sob altas energias. Em

alguns grãos de quartzo mesmo após lavagem pode se observar películas de

óxido de ferro revestindo-os (figuras 5.38 e 5.39) com uma tonalidade amarelo-

avermelhada, decorrentes provavelmente da alteração dos minerais opacos,

confirmando os teores de óxidos de ferro nas análises químicas dos solos.


283

Figura 5.38 – Analise Mineralógica do solo no ponto P-01 nas profundidades de (0,15 – 0,45 e 0,70-1,00m)

Figura 5.39 – Analise Mineralógica do solo no ponto P-02 nas profundidades de (0,15 – 0,45 e 0,70-1,00

Grãos revestidos por óxido de ferro

Grãos subarredondado

Grãos revestidos por óxido de ferro

Grãos subarrendodados

Quartzos

Quartzos


284

5.11 – Análise Difratométricas das Amostras As Análises difratométricas foram realizadas com o difratômetro de raios-X

modelo SIEMENS D5000. A varredura utilizada em todas as amostras

compreendeu o intervalo de 5 a 45º (graus), pois se verificou que este intervalo de

varredura foi suficiente para a identificação dos minerais presentes no material

analisado.

Conforme dito no Capitulo 4, as confecções das lâminas, bem como

tratamento foram realizados no Laboratório de Ciências do Solo pertencente a

Universidade Federal Rural de Pernambuco (UFRPE). As lâminas de argila e silte

utilizadas foram submetidas aos tratamentos: saturação com magnésio e Glicerol

e saturadas com potássio.

Considerando a identificação dos minerais presentes nas amostras a

Tabela 5.19 abaixo apresenta na primeira coluna os minerais identificados e na

coluna seguinte os principais picos de cada mineral presente na literatura. Tabela 5.19 – Principais picos de cada mineral presente na literatura identificado

nas análises

Minerais Identificados Principais Picos

Quartzo 4,26; 3,34; 1,81; 1,54Caulinita 7,10; 3,57; 2,55; 2,49

Muscovita 9,95; 3,37; 2,66; 2,45Albita 4,02; 3,75; 3,64; 3,20

Ortoclásio 4,22; 3,77; 3,46; 3,31

As amostras analisadas nos pontos P-01 e P-02 (mostrado nos gráficos das

figuras 5.40 a 5.51 de acordo com a especificação, foram divididas e saturadas

por Magnésio (Mg/Glicerol) e com Potássio (K) contendo um total de 16 amostras,

sendo 8 saturadas por Mg/Glicerol e 8 por K. As amostras são compostas por

material fracionado nas frações silte e argila e estão listadas na Tabela 5.20.


285

Tabela 5.20 – Identificação das amostras para análise de difração

Identificação do Laboratório

Amostras Ponto/profundidade (m)

Fração das Amostras

Amostras Saturadas

com Mg/Glicerol

5579-1 P-01 (0,15 - 0,45)

Silte 5575-2 P-01 (0,70 -1,00) 5577-3(3) P-02 (0,15 - 0,45) 5582-4(4) P-02 (0,70 - 1,00) 5574-1(5) P-01 (0,15 - 0,45)

Argila 5578-2(6) P-01 (0,70 -1,00) 5576-3(7) P-02 (0,15 - 0,45) 5580-4(8) P-02 (0,70 - 1,00)

Amostras Saturadas

com Potássio

5764-1 P-01 (0,15 - 0,45)

Argila 5762-3 P-01 (0,70 -1,00) 5760-5 P-02 (0,15 - 0,45) 5758-7 P-02 (0,70 - 1,00) 5756-9 P-01 (0,15 - 0,45)

Silte 5754-11 P-01 (0,70 -1,00) 5752-13 P-02 (0,15 - 0,45) 5750-15 P-02 (0,70 - 1,00)

As amostras iniciais saturadas com Mg/Glicerol de fração silte apresentam

um alto grau de cristalinidade, com picos bem definidos. Os picos presentes

nesses difratogramas conferem com os principais picos do padrão do quartzo,

indicando que este mineral esta presente em todas as quatro amostras. A amostra

P-01 (0,15-0,45m) apresentou ainda picos que conferem com o padrão do

ortoclásio. E a amostra P-02 (0,15-0,45m) contém o feldspato albita, conforme

vemos pelos picos deste mineral presente no difratograma. Nessas amostras

podemos afirmar que o percentual de quartzo é superior ao do ortoclásio e da

albita, conforme pode ser observado pela maior intensidade dos picos desse

mineral.


286

Figura 5.40 – Difratogramas de Raio X da fração silte para amostra do ponto P- 01

(0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)


(0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m) Nas amostras seguintes saturadas com Mg/Glicerol de fração argila, todas

elas mostraram a presença apenas da argila caulinita, conforme é observado pelo

padrão dos picos deste mineral em todos os quatros difratogramas, apresentando

também um alto grau de cristalinidade de suas placas, considerando a boa

difração obtida desta argila, com seus picos bem definidos.

As amostras 5764-1, 5762-3, 5760-5, 5758-7, mostraram um bom padrão

difratométrico, o que indica uma alta cristalinidade dos minerais nas amostras.

Nessas quatro amostras podemos constatar a presença da argila caolinita,

conforme pode ser observado a partir dos picos obtidos do difratogramas e dos

picos padrão do mineral caulinita.


287

Figura 5.43 – Difratogramas de Raio X da fração argila para amostra do ponto P- 01

(0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)


(0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)


(0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)


288


(0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)

O difratograma da amostra 5456-9 apresenta picos bem definidos que

conferem sem dúvida ao padrão do quartzo, permitindo a afirmação de que este é

o único mineral presente nesta amostra.

Já a amostra 5755-10(1K) apresenta um difratograma com os seus picos

menos regulares, este fato se deve a presença de três minerais distintos nesta

amostra (quartzo, caulinita e muscovita) com superposição de seus picos.

Conforme pode ser observado o quartzo esta presente com mais abundância,

seguindo da muscovita e da caulinita.

A amostra 5754-11 já apresenta picos mais distintos no difratograma,

indicando a presença do quartzo responsável pelos picos de maior intensidade

porque é o mineral mais abundante na amostra e a muscovita que também está

presente.


289


(0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)


(0,15 - 0,45m) e (0,70 - 1,00m)

Nas figuras 5.50 a 5.53 são apresentados os difratogramas gerais dos

pontos P-01 e P-02 sem fracionamento dos minerais, complementando o que foi

apresentado anteriormente.

Os solos estudados pertencentes a Formação Barreiras são constituídos

por acumulação sedimentar heterogênea, sobretudo com aportes terrígenos

alóctones. Disso resulta uma composição menos aluminosa por isso em

contraposição pode conter mais quartzo. Nesses solos quando a alteração

supergênica é mais forte (clima chuvoso) tendem a sofrer remoção de

argilominerais, que são carreados mais facilmente pelo escoamento superficial,

acarretando maior susceptibilidade ao processo erosivo.


290

Figura 5.49 – Difratogramas de Raio X para amostra do ponto P- 01 (0,15 - 0,45m)


291



292



293



294

5.12 – Análise Microestrutural do Solo

As análises das micro-estruturas do solo permitem observar características

microestruturais importantes, auxiliando no entendimento do comportamento

mecânico do solo. A estrutura do solo são combinações de arranjos e cimentações

das suas partículas e é extremamente complexa e depende de diversos fatores,

tais como a estrutura geológica (falhas, fraturas, descontinuidade, etc.). A análise

microestrutura do solo foi realizada por meio de microscopia eletrônica de

varredura (MEV).

A análise da microestrutura do solo em sistemas susceptíveis à erosão

pode ajudar muito na compreensão de certos comportamentos e na busca de

soluções. As análises microestruturais do solo têm servido como importante

auxílio na compreensão do comportamento e funcionamento dos sistemas

pedológicos e como fortes aliadas de outros indicadores, utilizados há bastante

tempo nos estudos de erosão. Esses aspectos do comportamento estrutural das

amostras sua disposição e detalhes dos micro e macro poros estão apresentados

e discutidos nas figuras a seguir. Nas figuras 5.53 a 5.56, estão apresentados os

resultados representativos dos pontos P-01 e P-02 nas profundidades de 0,15 –

0,45 m e 0,70 – 1,00 m. As estruturas dos solos de um modo geral são

constituídas por grãos de quartzo que se encontram revestidos de forma parcial ou

total de material fino (argila e óxido de ferro). Trata-se de uma matriz

potencialmente fina com grãos mal selecionados (subarredondados e

arredondados), confirmando a composição mineralógica. Identificam-se alguns

empacotamentos simples, onde os grãos se conectam diretamente, pontes de

argila, micro e macro poros e microagregados. Nas figuras pode-se observar o

nível intenso de intemperismo sofrido pelos solos e esse arranjo com disposições

caóticas, apresentando um aspecto de fragilidade estrutural e susceptibilidade à

erosão quando expostos à ação do fluxo superficial.


295

(a) (b)

(b) (c)

(d) (e)

Figura 5.53 – Análise microestrutural do solo situado no ponto P – 01 – 0,15-0,45m


296

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f)

(g)

Figura 5.54 – Análise microestrutural do ponto P – 01 – 0,70-1,00m


297

(a) (b)

(c) (d)

(e) (f) Figura 5.55 – Análise microestrutural do ponto P – 02 – 0,15-0,45m


298

(a) (b)

(e) (f)

(g)

Figura 5.56 – Análise microestrutural do ponto P – 02 – 0,70-1,00m


299

5.13 – Análise pela Metodologia MCT

A técnica permite avaliar propriedades fundamentais dos solos associados

à contração, permeabilidade, expansão, coeficiente de penetração d'água,

coesão, capacidade de suporte, utilizando corpos de prova de dimensões

reduzidas. Nas figuras 5.57 a 5.60 são apresentadas as coletas de sedimentos

dos corpos de provas para cada ponto e profundidade estudadas. As cápsulas

foram retiradas após 24horas.

Figura 5.57 – Disposição dos moldes para coleta de sedimentos P-01 (0,15 – 0,45m)

Figura 5.58 – Coleta de sedimentos retido nas cápsulas P-01 (0,70 – 1,00m)


300



Na classificação MCT as amostras de solo P-01 e P-02 nas profundidades

de 0,15-0,45m e 0,70-1,00m foram classificadas no grupo NA', como apresentado

na Figura 5.61. São solos areno-argilosos, pouco plásticos, com finos não

lateríticos; infiltrabilidade e permeabilidades médias; possuem superfícies

expostas com resistência variável, podendo desagregar ou liquefazer sob a ação

de água corrente e erodibilidade difícil de ser prevista pela classificação MCT.


301

Figura 5.61 – Ábaco de classificação dos solos - Metodologia MCT.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0Coeficiente c'

Coe

ficie

nte

e'P-01 (0,15 - 0,45m)P-01 (0,70 - 1,00m)P-02 (0,15 - 0,45m)P-02 (0,70 - 1,00m)

LA

NA'

NS' NG

LA'

NA

LG'


302

5.14 – Síntese dos Ensaios

Este item trata a princípio de reunir as informações obtidas em ensaios

realizados em campo e em laboratório. Na investigação de campo são descritas

as características dos perfis, com definições das camadas a serem investigadas

experimentalmente (solos da Formação Barreiras) e permeabilidade de campo

utilizando o permeâmetro Guelph. Em laboratório são descritos aspectos

referentes as caracterizações físicas, químicas e mineralógicas, sucção,

compressibilidade e resistência (convencional e com sucção controlada).

A seguir é apresentada uma breve síntese dos principais pontos das

investigações e apresentadas na Tabela 5.21 e Tabela 5.22 as informações

referentes as investigações de campo e de laboratório.

• Foi identificada na área de estudo a gênese da Formação Barreiras,

sedimentologicamente, esta formação é constituída por fácies de canal

fluvial, o que determina maior suscetibilidade aos processos erosivos;

• Não há variação considerável em relação aos percentuais de areia e argila

nas profundidades dos pontos P-01 e P-02, sendo a fração areia

predominante;

• Com o Permeâmetro Guelph é observado uma pequeno acréscimo da

permeabilidade com a profundidade, tanto no ponto P-01 quanto no ponto P-

02, esta tendência está coerente com a ordem de valores dos ensaios

realizados com o Tri-flex 2, com os valores dos índices de vazios e as

características granulométricas, no qual indicam um aumento no percentual

de areia;

• A análise química verificou que a capacidade de troca catiônica foi baixa para

os pontos P-01 e P-02, sendo típicas de argilas cauliníticas.


303

Tabela 5.21 – Resumo dos parâmetros obtidos nos ensaios de campo e laboratório

Tabela 5.22 – Resumo dos parâmetros obtidos nos ensaios de laboratório

Ponto

Prof. (m)

Composição mineralógica

Curva caract.

Compressibilidade

Resistência ao cisalhamento

Convenc. Sucção Controlada

Fração areia

Fração silte e argila

Ψ (kPa) C

inundado nat /inun Sucção (kPa) c (kPa) / φo

σvps kPa Cc c kPa φo 30 100 300

P – 01

0,15-0,45 quartzo quartzo 0,1 - 1 0,25 41 0,28 1,0/0,4 33,7/23,2 14,9/37,6 16,3/42,2 20,0/44,1 0,70-1,00 quartzo quartzo 0,1 - 1 0,55 62 0,30 2,6/1,8 28,1/25,9 ------ ------ ------

P – 02 0,15-0,45 quartzo quartzo 0,1 -1 0,29 80 0,22 4,2/3,5 33,4/23,7 17,2/34,4 23,0/39,9 23,1/43,5 0,70-1,00 quartzo quartzo 0,1 - 1 0,35 44 0,25 3,7/2,55 30,2/28,3 ------ ------ ------

Ponto

Prof.

(m)

Composição granulométrica

Laboratório (%)

%

pass.

# 200

Consistência

(%)

Condutividade

hidráulica (10-5m/s)

Propriedades Químicas

CTC

MO

SiO2

pH

Ped. Areia silte Argila #200 LL IP Guelph Tri flex 2 Meq/l (%) (%) H20/KCl

P – 01

0,15-0,45 1,0 66,0 8 25 37 25,86 8,49 1,70 1,08 7,55 9,65 54,21 7,1/6,9 0,70-1,00 0,5 70,5 9 20 34 25,76 7,90 2,78 1,18 4,97 7,93 56,91 6,3/6,0

P – 02 0,15-0,45 0,5 68,5 8 23 34 25,69 9,18 1,30 1,05 6,18 5,69 57,10 6,6/6,2 0,70-1,00 0,5 66,5 4 29 36 25,80 8,85 1,89 2,30 3,37 2,24 57,19 6,0/5,7


304

• A matéria orgânica é baixa com menos de 3,5% para o ponto P-02 na

profundidade de 0,70 a 1,00m, apresentando um solo que possuem

agregados instáveis. No ponto P-01 (0,15 a 0,45m e 0,70 a 1,0m) e no ponto

P-02 (0,15 a 0,45m) foram encontrados maiores valores de matéria orgânica

(9,65%, 7,93% e 5,69%, respectivamente), sendo considerados agregados

estáveis nestas profundidades.

• Nos pontos P-01 e P-02 o pH em água foi sempre maior que em cloreto de

potássio (pH pHKCl < pHH2O), isto ocorre devido à falta de óxido de ferro no

seu estado insolúvel, causado pelas oscilações de nível freático;

• Os altos valores de SiO2 > 50% estão de acordo com a composição

quartzosa deste solo;

• A análise mineralógica identificou o mineral quartzo na fração areia. Na

fração silte e argila, também foi verificada a presença de quartzo, estando em

concordância com a granulometria para esta profundidade;

• Nas curvas características os valores de entrada de ar para os pontos P-01 e

P-02 apresentaram menores que 1,0 kPa.

• Quanto a colapsibilidade os solos foram classificados como condicionantes

ao colapso;

• Nos ensaios de cisalhamento convencional observa-se uma redução nos

valores de coesão da condição natural para a condição inundada em todos

os pontos, e maior variação de ângulo de atrito no ponto P-01 (0,15-0,45m)

de 23,2º a 33,7º;

• O cisalhamento com sucção controlada foi realizado nos Pontos P-02 e P- 01

apenas nas profundidades de 0,15 a 0,45m, onde se observa um aumento da


305

coesão com a sucção. Quanto aos ângulos de atrito no Ponto P-01 são

crescentes (37,66º a 44,14º) e para o ponto P-02 há uma variação de (34,42º

a 43,45º).

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