Análise da fundação de um aterro de resíduos no município de Capela de Santana/RS

Abstract

Essa pesquisa é um estudo sobre a química, a mineralogia e o comportamento mecânico de um solo residual de arenito, encontrado no munícipio de Capela de Santana, especificamente na área de implantação de um aterro industrial classe II. O estudo também trata da análise de estabilidade desse aterro e as deformações do dique de contenção. Foram realizadas análises de fluorescência e difração de raiox-X, ensaios edométricos, ensaios de cisalhamento direto, ensaios triaxiais CID/CIU, ensaios ring shear e ensaios de permeabilidade. Os resultados identificaram que o solo é estruturado e bastante heterogêneo. Minerais primários como os feldspatos foram completamente intemperizados, e a presença de caulinita e hematita são indicativos da origem da cimentação desse solo. Apesar de estruturado, o grau de cimentação é baixo. Para ensaios de cisalhamento direto acima da tensão vertical de 200 kPa, os efeitos da cimentação da estrutura são reduzidos. Os resultados dos ensaios triaxiais drenados mostraram pico de resistência na fase de cisalhamento só na tensão de consolidação mais baixa (50 kPa). Para tensões superiores a plastificação da estrutura ocorreu durante o carregamento isotrópico. Os parâmetros de resistência ao cisalhamento apresentaram valores altos de coesão, de até 42,8 kPa, e ângulos de atrito entre 17,1 a 23,3°. O comportamento pós ruptura é predominantemente friccional, de tal forma que a coesão diminui e os ângulos de atrito aumentam até valores de 27°. Com a caracterização geotécnica e o conhecimento da estratigrafia da fundação obtida através de ensaios SPT, foram criados modelos geomecânicos com intuito de avaliar a segurança do aterro, frente às rupturas globais da fundação. Todas as seções analisadas ultrapassaram com folga o valor mínimo de segurança de 1,5, atendendo as recomendações da NBR11682, pois mesmo se tratando de um aterro de resíduos para o qual é exigido um grau de segurança médio, quanto a danos materiais e ambientais, o mesmo será construído próximo de uma área de permanência de pessoas. São esperadas grandes deformações na região do dique de contenção, cujas magnitudes de recalque podem variar de 40 a 70 cm, de maneira não uniforme tanto no sentido transversal, quanto longitudinalmente. Essa ampla faixa de valores é um reflexo da variabilidade dos módulos confinados observados nos ensaios edométricos, que resultaram em valores de 2,5 MPa para níveis de tensões mais baixos, até 9,5 MPa para tensões verticais efetivas da ordem de 800 kPa.

This research is a study on the chemistry, mineralogy and mechanical behavior of a residual sandstone soil, founded in the municipality of Capela de Santana, specifically in the area of implantation of an industrial landfill. This work also deals whit the stability and deformation analysis of this landfill. The study included X-ray fluorescence spectroscopy and diffraction analyses, oedometer tests, conventional direct shear tests, CID/CIU triaxial tests, ring shear tests, and finally, permeability tests. The results identified that the soil is structured and very heterogeneous. Primary minerals, such as feldspars, were completely weathered, and the presence of kaolinite and iron hydroxide are indicative of the origin of the cementation of this soil. Although structured, the degree of cementation is low. In conventional direct shear tests using vertical stresses beyond 200 kPa the influence of the structure are reduced. The results of the drained triaxial tests showed the peak point in the stress-strain curves only at the lowest consolidation stress (50kPa). For higher stresses the yielding occurs during isotropic loading. The shear strength parameters showed high cohesion values of up to 40 kPa and friction angles between 17.1 and 23.3 °. The post-rupture behavior is predominantly frictional, so that cohesion decreases and the friction angles increase up to 27°. With the geomechanical characterization and the knowledge of stratigraphy of foundation through Standard Penetration Tests (SPT), geomechanical models were created to evaluate the safety of the landfill, in front of the global ruptures. All sections analyzed satisfied the minimum factor safety value (1,5) taking account the recommendations of NBR 11682, because even if it is a landfill that present an average level of safety, concerning materials and environmental damages, it will be built close to a people staying area. Large deformations are expected in the region of the dike, whose magnitudes may vary from 40 to 70 cm, no uniformly in the transversely and longitudinally ways. This wide range of values is a reflection of the variability of the modules observed in the oedometric tests, 2.5 MPa for lower charges and up to 9.5 MPa for effective vertical stress in the order of 800 kPa.