5 Apresentação e Discussão de Resultados

Transcrição

1 Apresentação e Discussão de Resultados 5 Apresentação e Discussão de Resultados 5.1 Levantamento de campo Neste tópico são apresentados e discutidos os resultados obtidos nos trabalhos de campo que incluem: sondagens, construção dos poços de monitoramento, ensaios de condutividade hidráulica, levantamento geofísico por GPR e modelagem geológica Sondagens Por meio do GPS geodésico foram georeferenciados cinco pontos obtendo coordenadas UTM (SAD 69) e a altitude da superfície. O nível d água (N.A.) de cada furo de sondagem foi determinado através do medidor do tipo dip meter. Os dados coletados são mostrados na Tabela 5.1. Tabela 5.1 Localização geográfica e nível d água dos furos de sondagens. Ponto Norte Leste Altitude da boca Altitude do N.A. Profundidade do do furo (m) (m) N.A. (m) , ,662 82,352 80,652 1, , ,553 80,469 79,869 0, , ,582 79,497 77,197 2, , ,234 78,878 74,778 4, , ,250 80,647 n/d n/d n/d não detectado Os dados da localização geográfica e da altitude do nível d água de cada furo de sondagem foram utilizados para determinar o gradiente hidráulico e a direção do fluxo da água subterrânea. Vale observar que nesses cálculos, o ponto 5, da Tabela 5.1, não foi utilizado por não ter detectado o nível d água. Assim, o gradiente hidráulico (i) calculado foi de 0,05422 e a direção do fluxo foi de 6,76 NE.

2 Apresentação e Discussão de Resultados 98 A descrição estratigráfica realizada durante a perfuração dos furos de sondagens foi emprega para a elaboração de um modelo geológico utilizando o programa computacional RockWorks, conforme ilustra a Figura 5.1. Figura 5.1 Modelo geológico das sondagens do sítio experimental. d água. A Figura 5.2 mostra o modelo geológico das sondagens acrescido do nível Figura 5.2 Modelo geológico das sondagens do sítio experimental com o nível d água. A partir da Figura 5.2 observa-se que os furos de sondagens SD3 e SD4 apresentam menor nível d água, apresentando uma camada de solo não saturada de 2,30m e 4,10m, respectivamente. O furo SD5 não foi detectado o nível d água por estar situado além da profundidade perfurada. Os furos SD1 e SD2

3 Apresentação e Discussão de Resultados 99 apresentam com maior nível d água, distante 1,70m e 0,60m da superfície, respectivamente. Vale destacar que estes dados foram obtidos num período de estiagem, que conforme apresentado na Tabela 3.1 do item 3.2, a precipitação na região é baixa Construção dos poços de monitoramento Após a determinação da direção do fluxo foi possível iniciar as perfurações de quatro poços de monitoramento empregando o mesmo processo de escavação na sondagem. As profundidades dos poços variam de 1,7 a 4,7m, com diâmetro de 4 polegadas com o revestimento com tubos geomecânicos de 2 polegadas. O espaço anelar entre a superfície do solo e o tubo geomecânico foi preenchido com préfiltro, bentonita e, próximo à superfície, foi impermeabilizado com argamassa. A localização exata dos poços foi feita usando o GPS geodésico. A Tabela 5.2 apresenta os dados obtidos. Tabela 5.2 Localização geográfica dos poços de monitoramento. Ponto Norte Leste Altitude da boca do furo (m) , ,351 81, , ,219 80, , ,582 79, , ,781 77,684 A Tabela 5.3 apresenta dados característicos de cada poço instalado na área experimental. Tabela 5.3 Dados característicos dos poços de monitoramento. Profundidade do Poço de Profundidade do Raio do poço Nível d água monitoramento poço (cm) (cm) (cm) Raio do revestimento (cm) Comprimento do filtro (cm) PM ,08 2, PM ,08 2, PM ,08 2, PM ,08 2, Dos quatro poços construídos, apenas um coincidiu com o mesmo furo de sondagem. A Figura 5.3 mostra a locação dos poços de monitoramento e dos furos de sondagens.

4 Apresentação e Discussão de Resultados 100 Figura 5.3 Localização dos poços de monitoramento e dos furos de sondagens. A descrição estratigráfica realizada durante a perfuração dos poços foi empregada para a elaboração de um modelo geológico utilizando o programa computacional RockWorks, conforme ilustra a Figura 5.4. Figura 5.4 Modelo geológico dos poços de monitoramento do sítio experimental. A Figura 5.5 mostra o modelo geológico dos poços de monitoramento acrescido do nível d água.

5 Apresentação e Discussão de Resultados 101 Figura 5.5 Modelo geológico dos poços de monitoramento do sítio experimental com o nível d água. Durante a fase de desenvolvimento dos poços, observou-se que dois poços ficaram assoreados e, mesmo com o bombeamento, não foi possível retirar o material fino que passou através das ranhuras do filtro e se decantou no fundo do poço. Com isso, os poços PM 1 e PM 2 ficaram com o comprimento do filtro menor que 2m. Entretanto não houve problemas em realizar os ensaios nem na coletada de dados Modelos geológicos A descrição estratigráfica realizada durante a perfuração dos furos de sondagens e dos poços de monitoramento foi empregada para a elaboração de modelos geológicos tridimensionais utilizando o programa computacional RockWorks. A Figura 5.6 ilustra o modelo geológico das camadas de solo presentes no sítio experimental.

6 Apresentação e Discussão de Resultados 102 Figura 5.6 Modelo geológico das camadas de solo do sítio experimental. A seguir são apresentadas as seções de corte entre os furos de sondagens, de acordo com as indicações da Figura 5.7.

7 Apresentação e Discussão de Resultados 103 Figura 5.7 Planta da pista experimental com indicação das seções de corte. A Figura 5.8 apresenta a seção A-A, corte realizado entre os furos de sondagens 1 e 2. Figura 5.8 Seção A A.

8 Apresentação e Discussão de Resultados 104 A Figura 5.9 apresenta a seção B-B, corte realizado entre os furos de sondagens 2 e 3 e a seção C-C, corte realizado entre os furos de sondagens 3 e 4. a) b) Figura 5.9 a) Seção B B ; b) Seção C C.

9 Apresentação e Discussão de Resultados 105 Observa-se das Figuras 5.8 e 5.9 que no furo de sondagem 2 (SD2) não apresentou as camadas de argila de cor cinza avermelhada, cinza esverdeada e verde A Figura 5.10 apresenta a seção D-D, corte realizado entre os furos de sondagens 4 e 5 e a seção E-E, corte realizado entre os furos de sondagens 1 e 5. a) b) Figura 5.10 a) Seção D D ; b) Seção E E.

10 Apresentação e Discussão de Resultados 106 Os modelos geológicos apresentados levaram em consideração a heterogeneidade do solo, a partir de um perfil composto de argilas de diferentes espessuras e propriedades físicas Ensaios de condutividade hidráulica A seguir são apresentados e discutidos os resultados do ensaio de condutividade hidráulica realizados no sítio experimental através do permeâmetro de Guelph e do slug test Permeâmetro de Guelph Os resultados deste ensaio podem ser observados na Tabela 5.4. A nomenclatura G significa Guelph seguida da numeração do respectivo ponto próximo ao poço de monitoramento o qual foi realizado o ensaio. Assim, por exemplo, G1 significa que o ensaio permeâmetro de Guelph foi realizado próximo ao poço 1. A Figura 5.11 mostra a localização deste ensaio. Figura 5.11 Localização do ensaio por permeâmetro de Guelph. Tabela 5.4 Condutividade hidráulica por meio do permeâmetro de Guelph. Ensaio k fs n e S inicial G1 6,4 x 10-7 m/s 0,40 0,68 75,51 G2 4,8 x 10-7 m/s G3 7,9 x 10-5 m/s 0,45 0,83 55,81 G4 1,3 x 10-6 m/s Os resultados mostram uma condutividade hidráulica baixa, apresentando uma faixa de ordem de grandeza entre 10-5 e 10-7 m/s, indicando que está dentro da

11 Apresentação e Discussão de Resultados 107 faixa de variação para as argilas ( m/s, segundo Fetter, 1994). Observa-se da Tabela 5.4 que, apesar de o ensaio ser realizado no mesmo tipo de solo, há diferenças, principalmente entre os ensaios G1 e G3, dada a diferença de 100 vezes menor, o que demonstram uma variabilidade espacial da condutividade hidráulica. Segundo Das (2007), a condutividade hidráulica depende da: viscosidade do fluido, distribuição de tamanho dos poros, distribuição granulométrica, índice de vazios, rugosidade das partículas minerais e grau de saturação do solo. Ainda de acordo com o autor, nas argilas esta condutividade é afetada pela concentração iônica e a espessura das camadas de água retida nas partículas de argila. Em relação à viscosidade do fluido este foi aqui descartada, pois a fluido utilizado para todos os ensaios foi o mesmo, isto é, a água utilizada foi própria para o consumo humano e a temperatura do ensaio não sofreu grandes variações e os ensaios ocorreram todos no mesmo dia. A Figura 5.12 ilustram a correlação entre a condutividade hidráulica determinada pelo permeâmetro de Guelph, o limite de liquidez e o índice de plasticidade, respectivamente. Segundo Benson, Zhai e Wang (1994), em estudos sobre a estimativa da condutividade hidráulica em camadas de argilas compactadas, há uma tendência de a condutividade hidráulica diminuir com o aumento do limite de liquidez e do índice de plasticidade. No entanto, essa tendência não deve ser assumida a priori, pois sedimentos de argilas e argilas compactadas são formadas por processos muito diferentes. A relação entre a condutividade hidráulica e plasticidade deve-se, principalmente, ao tamanho e forma dos poros. Observa-se da Figura 5.12 que a tendência de diminuir a condutividade com o aumento do LL e do IP não é assumida, pois segundo os autores anteriormente citados, sedimentos de argilas e argilas compactadas são formadas por processos diferentes. Na Figura 5.13 podem ser observadas as correlações entre a condutividade hidráulica e % de finos e % de argila, respectivamente. Ainda de acordo com os estudos de Benson, Zhai e Wang (1994), a adição de finos e de argila preenchem os poros entre as partículas grosseiras, reduzindo o tamanho dos poros assim, controlando o fluxo, e consequentemente diminuindo a condutividade hidráulica.

12 Apresentação e Discussão de Resultados 108 a) b) Figura 5.12 a) Gráfico entre limite de liquidez x condutividade hidráulica; b) Gráfico entre índice de plasticidade x condutividade hidráulica. a) Figura 5.13 a) Gráfico entre % de finos x condutividade hidráulica.

13 Apresentação e Discussão de Resultados 109 b) Figura 5.13 (continuação) b) Gráfico entre % de argila x condutividade hidráulica. Com relação à redução dos poros devido às percentagens de finos e de argila, não foi observada a redução da condutividade hidráulica para o caso de sedimentos de argila em seu estado natural, como observado na Figura Segundo Todd (1959), a faixa de porosidade para as argilas é de 45 a 55%, o que é considerada alta. A Figura 5.14 apresenta uma correlação entre a % de grosso e condutividade hidráulica, mostrando que a condutividade hidráulica é maior, para uma percentagem grossa de cerca de 30%, para uma percentagem de finos de cerca de 70%. Figura 5.14 Gráfico entre % grosso x condutividade hidráulica.

14 Apresentação e Discussão de Resultados Segundo Benson, Zhai e Wang (1994) nos conteúdos menores que 50% de grossos, as percentagens de fino e de argila estão disponíveis para preencher os poros entre as partículas grossas. Isso resultará em poros menores e maior resistência ao fluxo do líquido. Com relação ao índice de vazios, um aumento do seu valor, leva um acréscimo do valor da condutividade hidráulica e, em relação ao grau de saturação, a condutividade hidráulica de um solo não saturado é menor do que um solo totalmente saturado. Observa-se da Tabela 5.4 que o ensaio G3 não apresentou um comportamento típico dos solos, em relação grau de saturação. Ressalta-se que estas correlações foram possíveis apenas com quatro materiais semelhantes, porém com distribuição granulométrica e limites de PUC-Rio - Certificação Digital Nº /CA consistência poucos distintos, não sendo bem representativa do ponto de vista estatístico. Conforme já mencionado anteriormente, a condutividade hidráulica depende da distribuição de tamanho dos poros, segundo Das (2007). A Figura 5.15 mostra as imagens do fluido percolando os poros do solo. Figura 5.15 Imagens do fluido percolando os poros do solo do G4 (à esquerda) e G3 (à direita). Observa-se da Figura 5.15 os poros que formam os canalículos presentes no solo por onde ocorre o fluxo do fluido. Este fluido, destacado na Figura pela cor destoante, é o corante azul de metileno utilizado no ensaio. É visível a diferença do tamanho e distribuição dos poros em ambas as imagens. A imagem à esquerda, representada pela amostra de solo do ensaio G4, apresenta-se com canalículos menores e em alguns pontos tornam-se isolados. Já na imagem à direita, representada pela amostra de solo do ensaio G3, apresenta-se 110

15 Apresentação e Discussão de Resultados 111 com canalículos maiores e interconectados o que faz aumentar a condutividade hidráulica do solo. Daí sugere-se que a diferença da condutividade hidráulica para os solos coletados sejam atribuídas ao tamanho e a interconectividade dos poros, o que é justificada pelas imagens acima mostradas Slug test No slug test realizado no sítio experimental, três poços foram monitorados a descarga de um volume d água (ST1, ST2 e ST4), enquanto em um único poço (ST3) foi monitorado a carga, isto porque foi observada a baixa condutividade hidráulica e o nível d água menor em comparação aos outros três poços (Figura 5.16). Figura 5.16 Ensaio slug test realizado nos poços de monitoramento. A Tabela 5.5 indica a condutividade hidráulica (k) in situ em cada poço monitorado. A nomenclatura ST significa Slug Test seguida da numeração do respectivo poço de monitoramento o qual foi realizado o ensaio. Assim, por exemplo, ST1 significa que o ensaio slug test foi realizado no poço 1. Tabela 5.5 Condutividade hidráulica por meio do slug test.

16 Apresentação e Discussão de Resultados 112 Poço Camada de solo onde se encontra o filtro k ST 1 Argila de alta plasticidade de cor cinza esverdeada 2,4 x 10-5 m/s ST 2 Argila de baixa plasticidade arenosa de cor marrom Argila de baixa plasticidade com areia de cor cinza 4,1 x 10-6 m/s ST 3 Argila de alta plasticidade de cor cinza esverdeada 1,0 x 10-6 m/s ST 4 Argila de alta plasticidade de cor cinza amarelada Argila de alta plasticidade de cor cinza esverdeada 1,9 x 10-5 m/s Os resultados mostram uma condutividade hidráulica baixa, apresentando uma faixa de ordem de grandeza entre 10-5 e 10-6 m/s, indicando que está dentro da faixa de variação para as argilas ( m/s, segundo Fetter, 1988). O ensaio realizado confirma a observação feita da baixa condutividade hidráulica no ST3 em comparação aos outros poços. Observa-se também da Tabela 5.5 que, apesar de o ensaio ser realizado no mesmo tipo de solo, os poços de monitoramento ST1 e ST3 apresentaram uma diferença de condutividade hidráulica, o que demonstram uma variabilidade espacial da condutividade hidráulica. As correlações discutidas no item anterior não puderam ser feitas aqui, dada a dificuldade de interpretação dos valores da condutividade hidráulica de cada camada de solo que a coluna d água atravessa. Entretanto, para esta diferença de condutividade hidráulica entre os poços podem ser levadas em conta as considerações de Das (2007) descritas anteriormente Levantamento geofísico No levantamento geofísico através do GPR foi imageada o meio físico a uma profundidade de 10m e ao final gerou uma imagem contínua do estrato da subsuperfície, mostrada na Figura Esta Figura mostra a representação original da imagem, ou seja, não foi dado nenhum tratamento ou interpretação da imagem. Através da estratigrafia das sondagens SD1 e SD5, realizadas ao longo do trajeto do percurso por onde foi imageada a subsuperfície, foi possível localizar e delimitar, aproximadamente, as camada de solo no radagrama da Figura 5.17 e na sua interpretação podem ser visualizados os limites destas camadas, conforme apresentado na Figura A saber: aterro da pista experimental; camada 1 - argila de baixa plasticidade arenosa de cor marrom; camada 2 argila de alta plasticidade de cor cinza avermelhada; camada 3 argila de alta plasticidade de

17 Apresentação e Discussão de Resultados cor cinza amarelada; camada 4 argila de alta plasticidade de cor cinza esverdeada e camada 5 argila de alta plasticidade de cor verde. A presença de hipérboles no radagrama se deve, possivelmente, a interferência (ruídos) das linhas de transmissão elétrica que corta a área experimental, conforme pode ser visto na Figura Ao passar por baixo da linha de transmissão com o guarda-chuva, notou-se o efeito do campo magnético na armação do guarda-chuva. A corrente elétrica pôde ser medida nesta armação, PUC-Rio - Certificação Digital Nº /CA através do voltímetro, obtendo-se um valor de 323V. Figura 5.17 Radagrama sem tratamento do trecho analisado. Figura 5.18 Radagrama interpretado do trecho analisado. 113

18 Apresentação e Discussão de Resultados 114 Figura 5.19 Linha de transmissão elétrica (à esquerda) e medição da voltagem (à direita). 5.2 Ensaios de laboratório A seguir, são apresentados e discutidos os resultados obtidos nos ensaios de laboratório para caracterização física e mineralógica dos solos coletados no sítio experimental Caracterização física Para caracterizar fisicamente os solos da área de estudo, foram realizados ensaios para determinação da massa específica dos grãos, curva granulométrica, limites de Atterberg, teor de matéria orgânica e teor de umidade, sendo esta última caracterização realizada através de amostras pseudo-indeformadas de solo Massa específica dos grãos Os resultados da massa específica e da densidade relativa dos grãos estão apresentados na Tabela 5.6. Tabela 5.6 Massa específica e densidade relativa dos grãos dos solos coletados. Amostra Massa específica (Mg/m 3 ) Densidade relativa dos grãos (G s ) Marrom 2,64 2,65 Cinza 2,67 2,67 Cinza avermelhada 2,68 2,68 Cinza amarelada 2,73 2,73 Cinza esverdeada 2,72 2,73 Verde 2,76 2,76

19 Apresentação e Discussão de Resultados 115 Cabe ressaltar que neste ensaio houve repetições para algumas amostras, sendo os resultados considerados próximos, o que faz confirmar tais valores. Assim, na repetição obteve-se os seguintes valores para a densidade dos grãos: 2,70 2,68 2,78 para as amostras amarelada esverdeada verde, respectivamente. A densidade relativa dos grãos depende dos minerais que compõem o solo. A Tabela 5.7 apresenta a densidade de alguns minerais comuns encontrados nos solos. Tabela 5.7 Densidade dos grãos de alguns minerais (adaptado de DEER; HOWIE; ZUSSMAN, 2000). Mineral Densidade dos grãos (G s ) Quartzo 2,65 Caulinita 2,61-2,68 Ilita 2,60-2,90 Hematita < 5,254 A densidade dos solos coletados está na faixa da densidade dos minerais quartzo, caulinita e ilita, todos confirmados pela difração de raios X, conforme será visto adiante. A Figura 5.20 ilustra uma correlação entre esta densidade dos grãos e o óxido de ferro, em percentagem, dada pela análise química, vista mais adiante. Assim, há uma indicação de que os maiores valores de Gs das amostras amarela, esverdeada e verde podem ser devido à quantidade de óxido de ferro presente nestas amostras e uma maior quantidade de ilita, pois tanto o ferro quanto a ilita apresentam densidades mais elevadas, conforme se mostra na Tabela Análise granulométrica A Figura 5.21 mostra a união das curvas granulométricas e a Tabela 5.8 mostra o resumo da distribuição granulométrica dos solos coletados. Ao analisar a granulométrica destes solos, observa-se uma grande presença de material fino na maioria das amostras, com exceção da amostra marrom que apresenta uma proporção aproximada de material fino e grosso. A amostra cinza apresenta uma baixa porcentagem de pedregulho fino.

20 Apresentação e Discussão de Resultados 116 Figura 5.20 Óxido de ferro x Gs dos solos coletado. Figura 5.21 União das curvas granulométricas do solo coletado.

21 Apresentação e Discussão de Resultados 117 Tabela 5.8 Resumo da distribuição granulométrica dos solos coletados. Amostra Pedregulho (%) Areia (%) Argila Silte (%) Grosso Médio Fino Grossa Média Fina (%) Marrom ,7 16,0 33,7 19,1 28,5 Cinza - - 0,2 3,0 8,3 21,1 22,8 44,6 Cinza avermelhada - - 0,1 1,5 4,4 38,4 55,7 Cinza amarelada ,9 3,6 10,1 16,1 69,3 Cinza esverdeada ,5 0,9 4,1 31,8 62,7 Verde ,2 2,4 7,6 25,6 64, Limites de Atterberg Os resultados dos limites de Atterberg estão apresentados na Tabela 5.9. Tabela 5.9 Limites de Atterberg dos solos coletados. Amostra LL (%) LP (%) IP (%) Marrom Cinza Cinza avermelhada Cinza amarelada Cinza esverdeada Verde A partir da análise da Tabela 5.9, observa-se uma variação da plasticidade, com as amostras marrom e cinza apresentando baixa plasticidade, enquanto as outras quatro amostras são de alta plasticidade. Gomes (1986) referencia fatores que causam e influenciam a plasticidade: mineralogia, granulometria (dimensões dos cristais), hábito ou forma dos cristais, carga elétrica dos cristais, natureza dos cátions trocáveis e estado de defloculação da argila. Em relação à mineralogia, a presença de minerais acessórios não plásticos (quartzo, feldspatos, etc.) reduz a plasticidade (GOMES, 1986). Alguns solos com elevados teores de argila podem apresentar os limites de Atterberg mais baixos do que outros com pequenos teores de argila, isso se dá devido aos tipos de argilominerais e suas quantidades proporcionais no solo. Além da presença de material fino, a distribuição das partículas é importante, pois reflete na superfície específica e quanto maior esta superfície, mais água pode-se fixar numa superfície disponível (GOMES, 1986). Segundo Das (2007), a superfície específica das partículas de ilita é de cerca de 80m 2 /g enquanto da caulinita é de cerca de 15m 2 /g.

22 Apresentação e Discussão de Resultados 118 A plasticidade de argilas cauliníticas e ilíticas com potássio como cátion trocável é menor, diferentemente das argilas contendo os cátions alumínio, ferro e cálcio que possuem maior plasticidade. Isto pode ser explicado pelo cátion trocável que reduz a rigidez da força de ligação dada pelo baixo grau de cristalinidade ou água frouxa da água rígida ou orientada, o que faz diminuir a força cisalhante necessária ao deslizamento das partículas entre si (SANTOS, PÉRSIO, 1975). Em relação à estrutura das argilas, Pérsio Santos (1975) explica que nas interações lamelares das argilas do tipo face a aresta ou aresta a aresta, os esforços aplicados na massa plástica destroem estas interações quase que totalmente, ficando as lâminas paralelas, e se não houve interações face a aresta, há um aumento da plasticidade. Ainda segundo o autor, não havendo essa possibilidade de interação face a aresta, a plasticidade é maior pois, as lâminas podem deslizar umas sobre as outras, sem serem freadas por interações face a aresta. Skempton (1953) observou uma relação linear e direta entre o índice de plasticidade e a fração argila que chamou de atividade (A), dada pela razão entre o IP e a % de argila. Esta atividade depende dos minerais presentes no solo e varia conforme A < 0,75 como argila inativa; 0,75 < A < 1,25, argila normal e A > 1,25 a argila é ativa. A Tabela 5.10 apresenta a atividade das amostras coletadas em campo. Tabela 5.10 Atividade das argilas dos solos analisados. Amostra IP (%) % de argila Atividade Marrom 9 28,67 0,31 Cinza 25 44,57 0,56 Cinza avermelhada 46 55,73 0,82 Cinza amarelada 58 69,33 0,84 Cinza esverdeada 34 62,72 0,54 Verde 50 64,16 0,78 Conforme a classificação de Skempton (1953), observa-se que as amostras marrom, cinza e cinza esverdeada são consideradas argilas inativas, enquanto as outras são consideradas argilas normais. Com base nisso pode-se inferir que não houve grande quantidade de água adsorvida pelas argilas presentes e consequentemente, a presença de minerais expansivos. Isso condiz com os resultados de análises mineralógicas, apresentadas adiante, que indicam que as

23 Apresentação e Discussão de Resultados 119 amostras são compostas por caulinita e ilita, que apresentam atividade de 0,33 a 0,46 e 0,90, respectivamente. Mediante as curvas de distribuição granulométrica e os valores dos índices de consistência foi possível classificar as amostras de solos coletados de acordo com a ASTM D Standard Pratice for Classification of Soil for Engineering Purposes (Unified Soil Classification System). Analisando as curvas de distribuição granulométrica mostradas na Figura 5.21, pode-se ver que mais de 50% do solo passam na peneira N 200, o que caracteriza ser um material fino. As amostras marrom e cinza apresentam limite de liquidez menor que 50%, porém um IP > 7%, conforme mostrado na Tabela 5.9, o que as colocam acima da linha A do gráfico de plasticidade ilustrado na Figura Assim, pode-se caracterizar estas duas amostras como CL. Para as amostras cinza avermelhada, cinza amarelada, cinza esverdeada e verde, o LL é superior a 50% e estão representadas acima da linha A do gráfico de plasticidade. Assim, as simbologias destas amostras são CH. Pela norma americana ASTM D , as simbologias atribuídas podem se referir a um nome do grupo. A Tabela 5.11 mostra essa designação. Figura 5.22 Gráfico de plasticidade (DAS, 2007). Tabela 5.11 Classificação dos solos coletados (ASTM D ). Amostra SUCS ASTM D-2487 Nome do grupo Símbolo do grupo Marrom Argila de baixa plasticidade arenosa CL Cinza Argila de baixa plasticidade com areia CL Cinza avermelhada Argila de alta plasticidade CH Cinza amarelada Argila de alta plasticidade CH Cinza esverdeada Argila de alta plasticidade CH Verde Argila de alta plasticidade CH

24 Apresentação e Discussão de Resultados Teor de matéria orgânica Os teores de matéria orgânica estão apresentados na Tabela Tabela 5.12 Teor de matéria orgânica dos solos coletados. Amostra MO (%) MO (%) amostras deformadas amostras pseudo-indeformada Argila de baixa plasticidade arenosa de cor marrom 1,43 2,24 Argila de baixa plasticidade com areia de cor cinza 0,05 - Argila de alta plasticidade de cor cinza avermelhada 0,72 4,00 Argila de alta plasticidade de cor cinza amarelada 0,77 3,32 Argila de alta plasticidade de cor cinza esverdeada 0,71 - Argila de alta plasticidade de cor verde 0,60 - Conforme mostra a Tabela 5.12, houve uma diferença nos teores de matéria orgânica entre amostras deformadas e pseudo-indeformadas para as argilas marrom, avermelhada e amarelada. Vale observar que a determinação da matéria orgânica das amostras pseudo-indeformadas foi realizada no mês de Julho deste ano, ou seja, transcorrido oito meses após a coleta. Essa nova determinação ocorreu porque houve dúvidas na caracterização física da amostra cinza avermelhada, optando-se por refazer o teor de matéria orgânica para todas as amostras pseudo-indeformadas. Assim, isto pode ter levado a alterações nestes valores e, como as coletas de ambas as amostras foram aleatórias, porém na mesma camada de argila, pode-se inferir que valores diferentes possam ser determinados. Segundo Costa (2004) a proporção e a distribuição da matéria orgânica do solo dependem, entre outros, do clima, da natureza da vegetação, da natureza da rocha-mãe, topografia, propriedades físicas, químicas e biológicas do solo, arejamento e umidade do solo. O autor faz uma designação para indicar o teor de matéria orgânica nos horizontes do solo, conforme mostra a Tabela Comparando os valores da Tabela 5.12 com a faixa de variação dada pela Tabela 5.13, observa-se que na amostra marrom, apesar da diferença de 0,81%, o nível de matéria orgânica pode ser considerado baixo. Para as argilas avermelhada e amarelada houve uma maior diferença o que as deixam em um nível médio de material orgânico. As outras amostras de solo indicam teores de matéria orgânica muito baixo.

25 Apresentação e Discussão de Resultados 121 Tabela 5.13 Porcentagem de matéria orgânica em relação aos horizontes (Costa, 2004). Porcentagem de matéria orgânica Designação indicativa do Em horizontes de textura grosseira Em horizontes de textura média e fina nível de matéria orgânica Muito alto Alto Medianamente alto Médio 2 0,5 2 1 Baixo < 0,5 < 1 Muito baixo De acordo com Pérsio Santos (1975), a matéria orgânica presente nas argilas confere um caráter plástico devido ao fato de os ácidos húmicos agirem como coloide protetor hidrofílico dos argilominerais. Ainda de acordo com o mesmo autor, a matéria orgânica tem grande influência sobre a capacidade de troca catiônica, isto é, 100g de matéria orgânica apresenta uma capacidade na ordem de 150 a 200meq (miliequivalente), semelhante à montmorilonita e vermiculita Teor de umidade natural A partir de amostras pseudo-indeformadas de solo coletadas em liners próximos aos poços de monitoramento e de correlações de índices físicos, conforme descrito no item 4.1.3, foi possível obter alguns índices físicos apresentados na Tabela Os índices referidos são: umidade natural (ω), peso específico natural (γ n ), peso específico seco (γ d ) e índice de vários (e) e porosidade (n). A partir da observação da Tabela 5.14, pode-se notar que a porosidade das argilas variou de 40 a 58%, ligeiramente fora do que a faixa de variação da porosidade indicada por Todd (1959) de 45-55%. Observa-se também que a porosidade é considerada alta (n > 20%), característica da argila e silte, indicando que estes podem receber grande quantidade de água em seus interstícios, porém possuem um reduzido suprimento específico, ou seja, baixa capacidade de fornecer a poços e drenos (YASSUDA; NOGAMI; MONTRIGAUD, 1965).

26 Apresentação e Discussão de Resultados 122 Tabela 5.14 Índices físicos das amostras indeformadas de alguns dos solos coletados. Amostra Local ω (%) (g/cm 3 ) (g/cm 3 ) G s e n Argila de baixa plasticidade arenosa de cor PM1 19,3 18,8 15,8 2,65 0,69 0,40 marrom PM3 17,4 17,0 14,5 2,65 0,83 0,45 Argila de alta plasticidade de cor cinza PM1 25,7 18,6 14,8 2,68 0,81 0,45 avermelhada PM3 26,0 18,0 14,3 2,68 0,88 0,47 Argila de alta plasticidade de cor cinza amarelada PM3 42,3 18,1 12,7 2,73 1,15 0,54 γ n γ d Caracterização mineralógica A seguir são apresentados e discutidos os resultados do ensaio de difração de raios X, que identificou minerais, e do ensaio de espectrometria de fluorescência de raios X, que detectou os constituintes químicos, ambos presentes nas amostras de solo coletadas no sítio experimental Difração de raios X Os minerais identificados neste ensaio estão apresentados na Tabela Tabela 5.15 Identificação mineralógica dos solos coletados. Amostra Argila de baixa plasticidade arenosa de cor marrom Argila de baixa plasticidade com areia de cor cinza Argila de alta plasticidade de cor cinza avermelhada Argila de alta plasticidade cinza amarelada Argila de alta plasticidade cinza esverdeada Argila de alta plasticidade de cor verde Minerais identificados Ilita, caulinita Ilita, caulinita Ilita, caulinita, quartzo Ilita, caulinita, quartzo Ilita, caulinita, quartzo Ilita, caulinita, quartzo Basicamente, os minerais identificados foram ilita, caulinita, quartzo. Entretanto, duas amostras não apresentaram o quartzo, possivelmente devido ao fato desse mineral não estar presente no teor da amostra usada para a confecção das lâminas ou mesmo, devido à sedimentação dos grãos, no momento da pipetagem não foi possível coletar o mineral. As Figuras 5.23, 5.24 e 5.25 mostram a união dos difratogramas dos ensaios realizados com as lâminas naturais, glicoladas e aquecidas, respectivamente, conforme discutido no item Ao observar os picos dos difratogramas, nota-se que a intensidade dos picos nas argilas de cor amarelada, esverdeada e verde é maior para o argilomineral ilita, indicando uma proporção deste mineral. Esta proporção de ilita pode

27 Apresentação e Discussão de Resultados 123 contribuir para a alta plasticidade destas argilas, conforme mostrado na Tabela 5.9, dada a sua superfície específica ser aproximadamente seis vezes maior do que a caulinita. Ao comparar os valores da densidade dos grãos do solo mostrados na Tabela 5.6 e na Tabela 5.7, observa-se que a mineralogia é a mesma obtida da difração. Figura 5.23 União dos difratogramas a partir de lâminas naturais das amostras de solo coletas.

28 Apresentação e Discussão de Resultados 124 Figura 5.24 União dos difratogramas a partir de lâminas glicoladas das amostras de solo coletas. Figura 5.25 União dos difratogramas a partir de lâminas glicoladas das amostras de solo coletas.

29 Apresentação e Discussão de Resultados Espectrometria de fluorescência de raios X Os resultados quantitativos dos elementos presentes no solo estão apresentados na Tabela Estes resultados evidenciam que as argilas são compostas por silicatos hidratados de alumínio e ferro, dada suas altas percentagens, contendo certo teor de elementos alcalinos e alcalino-terrosos. Segundo Costa (2004), a presença de ferro combinado em teores superiores a 2% indica a existência da argila do tipo 2:1; a presença de potássio em quantidades acima de 1% indica a presença de ilita. Ao observar a Tabela 5.16, verifica-se a presença destes dois elementos químicos que, através da difração de raios X, confirma a ilita como mineral presente nas amostras analisadas. De acordo com Pérsio Santos (1975), as argilas, que possuírem alumínio, ferro, e cálcio como cátions trocáveis, apresentam uma maior plasticidade quando comparadas, por exemplo, àquelas que possuem o potássio. Isto se deve porque a presença daqueles elementos aumenta a rigidez da água adsorvida e, portanto a força de ligação causada pela água rígida ou orientada entre as partículas. Aumentando a força de ligação, aumenta a força de cisalhamento necessária para o deslizamento das partículas lamelares entre si. Pode-se notar uma variação crescente na porcentagem de CaO das amostras, com exceção da argila de cor marrom que não apresentou teor do constituinte, e das percentagens elevadas de Al 2 O 3 e consideradas de Fe 2 O 3. Também nota-se um teor de K 2 O considerável, principalmente nas amostras de solo amarelada, esverdeada e verde, o que contribui para a presença maior de ilita nessas três amostras. A Figura 5.26 apresenta o gráfico da variação dos limites de Atterberg em relação às concentrações de alguns elementos dada pela Tabela 5.16, o que mostra a variação na plasticidade dos solos coletados.

30 Apresentação e Discussão de Resultados 126 Tabela 5.16 Constituintes químicos presentes nas amostras dos solos coletados. Amostra de solo Constituintes químicos SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 K 2 O TiO 2 S V 2 O 5 Sn 2 O 3 CaO ZrO 2 MnO ZnO PdO PtO 2 SrO Rb 2 O Y 2 O 3 Argila de baixa plasticidade arenosa de cor marrom Argila de baixa plasticidade com areia de cor cinza Argila de alta plasticidade de cor cinza avermelhada Argila de alta plasticidade de cor cinza amarelada Argila de alta plasticidade de cor cinza esverdeada 69,99 26,49 1,05 0,98 0,97 0,28 0,08 0,05-0,04-0,02 0,02 0,01 0,01 0,01-64,00 31,18 1,78 1,88 0,76 0,23 0,04-0,04 0,03-0,02 0,02 0,01 0, ,85 29,37 3,91 1,47 0,83 0,25 0,10-0,16 0,04-0, , ,87 32,04 7,15 3,51 0,76 0,28 0,05-0,23 0,03 0,05 0, ,01-0,01 50,90 33,14 5,15 4,92 0,62 0,25 0,11-4,57 0,02 0,29 0, ,01-0,01 Argila de alta plasticidade de cor verde 48,99 34,46 7,28 4,77 0,74 0,24 0,05-3,25 0,02 0,16 0, ,01-0,02

31 Apresentação e Discussão de Resultados 127 Figura 5.26 Limites de Atterberg (%) x Concentrações químicas (%) dos solos coletados. A coloração variada dos solos estudados pode ser atribuída à presença de determinados constituintes químicos. De acordo com Costa (2004), a cor vermelha deve-se aos óxidos de ferro pouco ou não hidratados ou de certos compostos de manganês; cores amareladas devem-se aos óxidos de ferro mais ou menos hidratados ou a misturas de óxidos de ferro e alumínio; cores cinzentoclaras a esbranquiçadas podem ser devidas a constituintes muito diversos entre os quais materiais quartzosos, feldspáticos pouco alterados, caulinita, carbonatos de cálcio e de magnésio, gesso e concentrações de cloreto de sódio. A Figura 5.27 mostra esta variação nas cores. A cor marrom pode ser atribuída à matéria orgânica. Figura 5.27 Variação das cores das amostras coletadas.