PAULO DE TARSO LOPES E SILVA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL PAULO DE TARSO LOPES E SILVA PERMEABILIDADE E ADENSAMENTO DE SOLOS TÍPICOS DA FORMAÇÃO BARREIRAS EM PIRANGI-RN NATAL-RN 2016

2 Paulo de Tarso Lopes e Silva Permeabilidade e adensamento de solos típicos da Formação Barreiras em Pirangi-RN Trabalho de Conclusão de Curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do Título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Profº. Dr. Osvaldo de Freitas Neto Coorientador: Eng. David Esteban Diaz Taquez Natal-RN 2016

3 Catalogação da Publicação na Fonte Universidade Federal do Rio Grande do Norte - Sistema de Bibliotecas Biblioteca Central Zila Mamede / Setor de Informação e Referência Silva, Paulo de Tarso Lopes e. Permeabilidade e adensamento de solos típicos da Formação Barreiras em Pirangi-RN / Paulo de Tarso Lopes e Silva f. : il. Artigo científico (Graduação) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil. Natal, RN, Orientador: Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto. Coorientador: Eng. David Esteban Diaz Taquez. 1. Engenharia civil - TCC. 2. Formação Barreiras - TCC. 3. Caracterização dos solos - TCC. 4 - Permeabilidade - TCC. 5. Adensamento dos solos TCC. I. Freitas Neto, Osvaldo de. II. Taquez, David Esteban Diaz. III. Título. RN/UF/BCZM CDU 624

4 Paulo de Tarso Lopes e Silva Permeabilidade e adensamento de solos típicos da Formação Barreiras em Pirangi-RN Trabalho de conclusão de curso na modalidade Artigo Científico, submetido ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como parte dos requisitos necessários para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Aprovado em 18 de novembro de Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto Orientador Eng. David Esteban Diaz Taquez Coorientador Prof. Dr. Olavo Francisco dos Santos Júnior Examinador interno Eng a. Ana Paula Sobral Freitas Examinadora externa Natal-RN 2016

5 DEDICATÓRIA Não tentes ser bem sucedido, tente antes ser um homem de valor. `` Albert Einstein Dedico este trabalho à minha mãe, pai e irmão, que sempre me apoiaram em todos os momentos da minha vida.

6 AGRADECIMENTOS Aos meus pais, Teresinha Lopes e Silva e Carlos Augusto Cabral e Silva, ao meu irmão Pedro Augusto Lopes e Silva, pelo apoio, compreensão, amor, carinho, orações, conselhos, palavras de conforto e pensamentos positivos, que me dão e me passam em toda a minha vida. Ao meu orientador, Prof. Dr. Osvaldo de Freitas Neto pelos ensinamentos, confiança, e ajuda na resolução dos problemas que surgiram ao longo da pesquisa. Ao meu coorientador e mestrando do PEC Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, David Esteban Diaz Taquez, a aluna de mestrado do PEC, Nathália Marinho Barbosa e ao técnico do laboratório de mecânica dos solos da UFRN, Anderson Dantas, pela paciência, ajuda, palavras de incentivo e ensinamentos passados para a realização desse trabalho. E a todos os meus amigos do curso de Engenharia Civil da UFRN, que sempre estiveram ao meu lado durante todos os anos da graduação. A Deus, por me guiar e me proteger em todos os momentos difíceis que precisei superar durante a realização desse trabalho. Paulo de Tarso Lopes e Silva

7 RESUMO Permeabilidade e adensamento de solos típicos da Formação Barreiras em Pirangi-RN. Este artigo tem por objetivo caracterizar, determinar a permeabilidade e avaliar as características de deformabilidade de três solos Formação Barreiras. A região selecionada para estudo está localizada na área do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI), pertencente ao município de Parnamirim, no litoral sul do estado do Rio Grande do Norte (RN). A pesquisa apresenta relevância devido ao aumento da ocupação humana em regiões próximas ou mesmo no topo das falésias nas proximidades da área pesquisada. No presente trabalho foram realizados ensaios de caracterização, permeabilidade e adensamento dos solos que foram coletados na base, na seção intermediária e no topo das falésias da área de trabalho supramencionada. Na pesquisa, os solos foram identificados como Solo 1 (solo da base), Solo 2 (solo da seção intermediária) e Solo 3 (solo do topo). Através da análise granulométrica, percebeu-se que os três solos apresentam maiores frações de areia e menores frações de finos (siltes e argilas). Conforme o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS) e Sistema Rodoviário de Classificação (HRB), respectivamente, o Solo 1 é uma areia argilosa (SC), A- 2-6, o Solo 2 é uma areia siltosa (SM), A-2-4, e o Solo 3 é uma areia mal graduada (SP), A-3. O Solo 1 apresentou a maior fração de finos, com comportamento de maior plasticidade. O Solo 3 apresentou menor fração de finos, com comportamento não plástico. Para a análise das propriedades hidráulicas foram feitos ensaios de permeabilidade a carga variável, que demonstraram que os Solos 1 e 2 apresentaram permeabilidade baixa e o Solo 3 apresentou permeabilidade média. Para a análise das propriedades mecânicas foram realizados ensaios de adensamento unidimensional, em que os Solos 1, 2 e 3 apresentaram respectivamente, pelo método de Casagrande, a tensão de pré-adensamento de 70 kpa, 29 kpa e 130 kpa, e pelo método de Pacheco Silva apresentaram valores de 45 kpa, 23 kpa e 120 kpa. Palavras-chave: Formação Barreiras, Caracterização dos solos, Permeabilidade, Adensamento dos solos.

8 ABSTRACT Permeability and compression of typical soils of the Barreiras Formation in Pirangi-RN. This article aims to characterize, determine the permeability and evaluate the deformability characteristics of three soils Barreiras Formation.The region selected for study is located in the Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI), in the municipality of Parnamirim, on the southern coast of the state of Rio Grande do Norte (RN).This research has relevance due to increased human settlement in nearby areas or on top of cliffs close to the searched area. In this study, was carried out permeability test, consolidation test and physical characterization of soils, which were collected at the base, middle section and the top of the cliff. The soils identified as Soil 1 (soil from the base), Soil 2 (soil from the middle section), and Soil 3 (soil from the top). By grain size analysis, it was observed that the three soils have higher sand fractions and smaller fine fractions (silts and clays). According the unified soil classification system (USCS) and the AASHTO Soil Classification System (HRB), respectively, Soil 1 is clayey sand (SC), A-2-6, Soil 2 is silty sand (SM), A-2-4, and the Soil 3 is poorly-graded sand (SP) and A-3.The Soil 1 showed a higher fraction of fine, thus presenting greater plasticity and Soil 3 with the smallest fraction of thin presented itself as not plastic. For analysis of the hydraulic properties were made Standard Test Method for Permeability of Granular Soils (Falling Head), the tests showed that the Soils 1 and 2 showed low permeability and Soil 3 showed average permeability. For the analysis of mechanical properties were carried out oedometer tests, the Soils 1, 2 and 3 showed respectively by Casagrande method, the preconsolidation stress 70 kpa, 29 kpa e 130 kpa, and the Pacheco Silva method presented values of 45 kpa, 23 kpa e 120 kpa. Keywords: Barreiras Formation, Soil Characterization, Permeability, Soil compression.

9 1 1. INTRODUÇÃO O litoral do estado do Rio Grande do Norte apresenta uma extensa faixa costeira de aproximadamente 400 km, que é caracterizada pela presença de dunas e falésias pertencentes, principalmente, à Formação Barreiras. Nesse contexto, o aumento da população nos centros urbanos, o desenvolvimento do turismo e a especulação imobiliária no estado do RN geram a ocupação de áreas próximas, no topo e na base das falésias. Essa ocupação desordenada ocorre principalmente devido a falta de fiscalização das autoridades governamentais, da falta de responsabilidade dos proprietários de empreendimentos construídos próximos às falésias e da falta de conhecimento dos riscos por parte das pessoas que ocupam essas áreas. A ocupação humana nas áreas costeiras gera a retirada da vegetação natural para a construção de empreendimentos, com consequente sobrecarga no topo das falésias. Quanto aos agentes naturais que promovem erosão e potencializam deslizamentos e o decorrente recuo das falésias, podem-se destacar o efeito pluviométrico e as ações das ondas na base dessas formações. Dessa forma, devido à grande ocupação do homem nos solos da Formação Barreiras no litoral do estado do RN, existe uma necessidade de realização de estudos específicos e detalhados para avaliação das características geotécnicas das falésias. Convém mencionar que na área estudada nessa pesquisa não há ocupação humana, devido ser uma base militar de uso restrito. Para uma análise mais acurada, é feita a caracterização do solo, além da determinação da permeabilidade e adensamento. Portanto o objetivo geral desta pesquisa repousa na determinação da permeabilidade e adensamento de solos da Formação Barreiras no litoral do RN, coletados na área do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI), base da Força Aérea Brasileira (FAB) para lançamento de foguetes, localizado na Rota do Sol, no município de Parnamirim, a 12 km de Natal. As Figuras 1 e 2 mostram a localização do CLBI e dos locais onde as amostras foram coletadas. A amostras foram identificadas neste trabalho como Solo 1 (solo da base da falésia), Solo 2 (solo da seção intermediária da falésia) e Solo 3 (solo do topo da falésia).a Tabela 1 indica as coordenadas de coleta dos solos registradas por GPS. O CLBI fica próximo às praias de Cotovelo e Pirangi, que pertencem ao litoral sul do RN. O objetivo específico deste trabalho é determinar as propriedades hidráulicas e deformacionais e realizar a caracterização do solo da região escolhida (CLBI). No caso das propriedades hidráulicas e deformacionais, realizar em laboratório o ensaio de permeabilidade

10 2 à carga variável, para a obtenção do coeficiente de permeabilidade, além de ensaios de adensamento unidimensional, a fim de definir a tensão de pré-adensamento dos solos. Para a caracterização dos solos, realizar ensaios de análise granulométrica e determinação dos limites de liquidez e plasticidade. Para todos os ensaios supramencionados foram respeitadas as Normas Brasileiras da ABNT. Para a determinação da densidade real dos solos foi obedecida a Norma DNER-ME 093/94. Figura 1 Localização do CLBI e das áreas de coleta de material. o Fonte: Google Maps, Figura 2 Falésias da área de coleta do material pesquisado. SOLO 2 SOLO 3 SOLO 1 Fonte: FAB, 2015.

11 3 Tabela 1 Coordenadas dos pontos de coleta dos solos registrados por GPS. Amostra Solo Solo Solo REVISÃO DE LITERATURA 2.1. FORMAÇÃO BARREIRAS Os sedimentos Barreiras se constituem na última rocha sedimentar terciária do Nordeste brasileiro, formada na história da abertura do Atlântico, representada pela sequência sedimentar ao longo de mais de km do litoral (BEZERRA, 2001). A Formação Barreiras se apresenta ao longo do litoral brasileiro, desde o estado Rio de Janeiro até o Amapá, recobrindo depósitos sedimentares mesozóicos de diversas bacias costeiras. Este é o substrato sobre o qual se desenvolve a maior parte do Quaternário costeiro no Brasil. No litoral do estado do Rio Grande do Norte, a formação geológica denominada Formação Barreiras, apresenta origem sedimentar tércio-quaternária, que se constitui de camadas intercaladas de arenitos argilosos, argilitos e arenitos ferruginosos, com colorações que variam pela ocorrência da laterização. Também se verifica a presença de sedimentos arenosos eólicos, oriundos das Dunas, que recobrem parcialmente a Formação Barreiras, e próximo a linha de costa estão localizadas as praias arenosas. (SEVERO, 2005). Na costa do estado do RN, ocorrem feições morfológicas conhecidas como Falésias, as quais consistem de cortes abruptos no relevo, formadas pelo avanço das águas do mar em direção ao continente. As falésias consistem no limite leste dos Tabuleiros, que é a unidade morfológica que predomina na região costeira oriental do Rio Grande do Norte. (SEVERO, 2005). Segundo a pesquisa de Severo (2005), que apresenta um estudo sobre as condições de estabilidade das falésias no litoral leste do estado do RN, as falésias estudadas são formadas por dois tipos de materiais. Esses materiais foram nomeados como o solo do Topo, identificado como argila arenosa vermelha e solo de Base, identificado como argila branca

12 4 com nódulos vermelhos. A Tabela 2 mostra as maiores frações de solos, índices físicos e classificação do Solo do Topo e Solo de Base. Tabela 2 - Maiores frações de solos, índices físicos e classificação dos solos. Amostra AM (%) AF (%) Arg (%) LL (%) IP (%) SUCS (%) (%) Solo do Topo 19,5 14,5 44,0 2,6 28,8 7,3 0,75 CL 1,0 3,5 Solo de Base 12,5 49,0 34,5 2,6 31,4 16,3 0,40 CL 2,0 15,0 Nota: % AM - % de Areia média; % AF - % de Areia fina; % Arg - % de Argila; - Densidade dos sólidos; LL Limite de liquidez; IP Índice de plasticidade; Índice de vazios; CL Argila de baixa compressibilidade; - Umidade; Grau de saturação. No estudo feito por Severo et al. (2006), foram realizadas a caracterização geotécnica e a determinação das propriedades hidráulicas e mecânicas de quatro amostras de solos da Formação Barreiras, coletadas nas falésias da região do município de Tibau do Sul (RN). Em termos morfológicos, essa região é formada por Tabuleiros Costeiros, os quais se consistem em relevo plano com altitude que varia de 40 a 100 metros. As bordas dos Tabuleiros são formadas por falésias com alturas entre 20 e 40 metros. Nessa pesquisa foram coletadas quatro amostras indeformadas de solo, que receberam a nomenclatura A, B, C e D. Os resultados da caracterização dos solos foram que o bloco A apresentou coloração avermelhada, bem homogêneo, apresentando grãos de quartzo, granulometria variada. O bloco B apresentou coloração esbranquiçada, com nódulos vermelhos. O bloco C se apresentou com coloração variegada entre o amarelo e o vermelho escuro, bem heterogêneo, e o bloco D apresentou-se com coloração variegada, com diferentes tons de marrom, apresentando nódulos de cimentação com óxido de ferro. Alguns índices físicos, classificação dos solos e permeabilidade dos blocos A, B, C e D, são mostrados na Tabela 3. Tabela 3 Índices físicos, classificação dos solos e permeabilidade. Amostra LL (%) IP (%) SUCS Permeabilidade Bloco A 2,65 28,8 7,3 CL Baixa Bloco B 2,61 31,5 16,3 CL Muito baixa Bloco C 2,66 30,1 6,3 CL Média Bloco D 2,63 37,0 18,6 CL Muito baixa Nota: Densidade dos grãos; LL Limite de liquidez; IP Índice de plasticidade; CL Argila de baixa compressibilidade.

13 5 3. MATERIAIS E MÉTODOS 3.1. COLETA DAS AMOSTRAS No local foram coletadas amostras deformadas e indeformadas de solos para a pesquisa. As Figuras 3, 4 e 5 mostram a coleta de amostras indeformadas dos solos, obedecendo aos procedimentos descritos na NBR 9604 (1986). Para a pesquisa os solos foram identificados como Solo 1 (solo da base da falésia), Solo 2 (solo da seção intermediária da falésia) e Solo 3 (solo do topo da falésia). Figura 3 Coleta de amostra indeformada do Solo 1. Figura 4 Coleta de amostra indeformada do Solo 2. Figura 5 Coleta de amostra indeformada do Solo ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS Foram realizados ensaios de caracterização dos solos, obedecendo às normas da ABNT. Na preparação do material para os ensaios, foram obedecidos os procedimentos da NBR 6457 (1986). Após o preparo do material foram realizados os ensaios de análise granulométrica, determinação dos limites de liquidez e de plasticidade, de acordo com as normas NBR 7181 (1984), NBR 6459 (1984), NBR 7180 (1984), respectivamente. Na preparação da amostra e na realização do ensaio de densidade real dos solos foram obedecidas as normas DNER-ME 041/94 e DNER-ME 093/94.

14 ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DA PERMEABILIDADE E ADENSAMENTO DOS SOLOS Para a determinação das propriedades hidráulicas do material coletado foram executados os ensaios de permeabilidade à carga variável, de acordo com a NBR (2000). Esta norma aponta que na aplicação desses métodos podem ser utilizados corpos-deprova talhados ou moldados, obtidos, respectivamente, a partir de amostras indeformadas ou da compactação de amostras deformadas, cujos coeficientes de permeabilidade sejam menores do que m/s ( cm/s). Devido os solos utilizados na pesquisa apresentarem uma quantidade relevante de finos, o que será visto posteriormente na análise dos resultados. Os corpos-de-prova para os ensaios foram moldados a partir de amostras indeformadas, como pode ser observado na Figura 6. No interior do permeâmetro foi colocado areia grossa e pedregulho no topo e na base do corpo-de-prova e entre o corpo-de-prova e as paredes do permeâmetro foi colocada parafina e bentonita para a impermeabilização, fazendo com que o fluxo de água passasse apenas pelo interior do corpo-de-prova, como pode ser observado na Figura 7. Para saturar o corpo-de-prova, foi inserido um fluxo de água no orifício da tampa inferior do permeâmetro, proveniente de um reservatório de água. A saturação foi verificada a partir do momento em que saía água pelo orifício da tampa superior do permeâmetro a um fluxo constante. Os coeficientes de permeabilidade foram calculados através da formulação / (h1/h2), utilizando as variáveis: diferença entre os tempos e, em segundos, carga hidráulica nos tempos e, área interna da bureta de vidro, em, altura inicial do corpo de prova, em cm, e área inicial do corpo de prova, em. O ensaio em andamento é mostrado na Figura 8. Além dos ensaios de permeabilidade foram realizados ensaios de adensamento unidimensional, obedecendo aos procedimentos descritos na norma NBR (1990). Os corpos-de-prova para os ensaios de adensamento foram moldados a partir de amostras indeformadas, como pode ser observado na Figura 9. Para os Solos 1 e 2 foram realizados ensaios com estágios de 24 horas. Para o Solo 3, que apresentou comportamento não plástico, foram utilizados estágios de 2 horas visto que deformações no corpo-de-prova menores ou iguais a 5% em relação a deformação anterior podem ser consideradas muito pequenas, podendo mudar de estágio de carregamento quando essa situação é percebida nas leituras do extensômetro (relógio de leitura das deformações) durante o ensaio. No início dos ensaios, os corpos-de-prova receberam uma tensão de pré-adensamento de 5 kpa durante 5 minutos, e

15 7 depois desse tempo os corpos-de-prova foram inundados ao mesmo momento que receberam o carregamento de 10 kpa. Os acréscimos de tensão durante a etapa de carregamento no corpo-de-prova foram de 10 kpa, 20 kpa, 40 kpa, 80 kpa, 160 kpa, 320 kpa e 640 kpa. O descarregamento dos corpos-de-prova foi realizado para quatro tensões, de 320 kpa, 80 kpa, 40 kpa e 10 kpa. A prensa de adensamento e o ensaio em andamento são mostrados na Figura 10. Figura 6 Corpo-de-prova moldado a partir de amostra indeformada. Figura 7 Preparação do permeâmetro para o ensaio. Figura 8 Ensaio de permeabilidade à carga variável em andamento. Figura 9 Moldagem do corpo-deprova a partir de amostra indeformada. Figura 10 Prensa de Adensamento e ensaio em andamento.

16 Percentual que Passa 8 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1. ENSAIOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS SOLOS Foram feitos ensaios de granulometria conjunta, com peneiramento e sedimentação, para os 3 solos coletados. Na Figura 11 são apresentadas as curvas granulométricas dos solos e na Tabela 4 são mostradas as frações de solos para as 3 amostras. As 3 amostras de solos apresentam maiores quantidades de areia, porém os Solos 1 e 2 são constituídos de quantidades relevantes de finos, 35% e 27%, respectivamente, como pode ser observado na Tabela 4. Figura 11 Curvas granulométricas dos solos ,001 0,010 0,100 1,000 10, ,000 Diâmetro da Partícula (mm) Solo 1 Solo 2 Solo 3 Tabela 4 Porcentagem das frações dos solos. Amostra % P % AG % AM % AF % S % Arg Solo Solo Solo Nota: % P - % de Pedregulho; % AG - % de Areia grossa; % AM - % de Areia média; % AF - % de Areia fina; % S - % de Silte; % Arg - % de Argila. Na Tabela 5 são apresentados os resultados da densidade real dos solos, dos limites de consistência, que são os limites de liquidez e plasticidade, índice de plasticidade e a

17 9 classificação dos solos de acordo com o Sistema Unificado de Classificação dos Solos (SUCS) e pelo Sistema Rodoviário de Classificação (HRB). Os limites de Atterberg, também conhecidos como limites de consistência, constituem um indicativo da plasticidade da fração fina (silte e argila) dos solos. Porém, os 3 solos coletados apresentam frações maiores de areia, e devido isso, apresentam baixa ou nenhuma plasticidade. O Solo 3 é o que apresenta a menor quantidade de finos, argila e silte, comparando com os outros solos, o que pode ter contribuído com a não plasticidade dessa amostra de solo. Tabela 5 Massa específica dos sólidos, limites de Atterberg e classificação dos solos pelo SUCS e Sistema Rodoviário. LL LP IP Amostra SUCS HRB (%) (%) (%) Solo 1 2,69 32% 18% 14% SC A-2-6 Solo 2 2,66 18% 14% 4% SM A-2-4 Solo 3 2,64 NL NP NP SP A-3 Nota: - Densidade dos sólidos; LL Limite de liquidez; LP Limite de plasticidade; IP Índice de plasticidade; NL Não apresenta limite de liquidez; Np Não apresenta limite de plasticidade; NP Não plástico; SC Areia argilosa; SM Areia siltosa; SP Areia mal graduada; HBR Sistema Rodoviário de Classificação; A-2-6 e A Areias em que os finos presentes constituem característica secundária; A-3 - Areias finas mal graduadas, com o Índice de Plasticidade (IP) nulo RESULTADOS DOS ENSAIOS DE PERMEABILIDADE E ADENSAMENTO DOS SOLOS PERMEABILIDADE Foram realizados ensaios de permeabilidade à carga variável para os 3 solos coletados para a pesquisa. As características dos corpos-de-prova moldados para os ensaios, como diâmetro médio e altura média, e os índices físicos calculados dos solos são apresentados nas Tabelas 6 e 7, respectivamente. Tabela 6 Características gerais dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios. Amostra (cm) (cm) Solo 1 6,19 14,71 30,05 746,22 442,0 Solo 2 9,30 15,48 67, , ,0 Solo 3 8,21 9,85 52,99 903,54 521,93 Nota: - Diâmetro médio; - Altura média; - Área média; M Massa; V Volume. M (g) V

18 10 Tabela 7 Índices físicos das amostras dos solos. Amostra (%) (%) (g/ (g/ (%) (%) (%) Solo 1 0,57 18,80 2,69 1,69 1,68 0,60 37,55 2,54 84,53 Solo 2 0,35 18,34 2,66 1,67 1,66 0,60 37,58 1,55 81,28 Solo 3 0,24 17,73 2,64 1,73 1,73 0,53 34,68 1,19 88,49 Nota: - Umidade inicial; - Umidade final; - Densidade dos sólidos; ρ - Massa específica natural do solo; - Massa específica aparente seca; Índice de vazios inicial; porosidade; - Grau de saturação inicial; - Grau de saturação final. De acordo com a classificação de permeabilidade reproduzida por Ortigão (2007), os coeficientes de permeabilidade calculados na pesquisa demonstraram que o Solo 1 (base da falésia) e o Solo 2 (seção intermediária da falésia) apresentaram permeabilidade baixa e o Solo 3 (do topo da falésia) apresentou permeabilidade média. Os valores do coeficiente de permeabilidade se apresentaram em ordem crescente conforme a seguinte sequência: Solo 1, Solo 2 e Solo 3. Uma justificativa para a ocorrência desses valores é que quanto menor a fração de finos do solo, maior é a sua permeabilidade. Na Tabela 8 são mostrados os resultados dos ensaios dos 3 solos. Tabela 8 Resultados dos ensaios de permeabilidade das amostras. Amostra T (cm/s) (Cº) Rt Solo 1 24,2 0,90 Solo 2 26,1 0,86 Solo 3 25,9 0,87 (cm/s) Nota: - Coeficiente de permeabilidade médio; T Temperatura; Rt - Coeficiente de correção; - Coeficiente de permeabilidade médio a 20ºC ENSAIOS DE ADENSAMENTO Foram realizados ensaios de adensamento unidimensional para os 3 solos coletados para a pesquisa. Na Tabela 9 são mostrados os dados dos corpos-de-prova e anéis de adensamento utilizados para a realização dos ensaios. O Solo 2 perdeu umidade no laboratório devido sua amostra indeformada não ter sido envolta com papel filme. Na Tabela 10 são apresentados os índices físicos dos solos.

19 11 Tabela 9 Dados dos corpos-de-prova e anéis de adensamento. Amostra (cm) (cm) (g) (g) Solo 1 7,12 2,25 39,77 43,78 192,36 89,65 Solo 2 7,12 2,33 39,81 43,77 196,56 92,59 Solo 3 7,12 2,12 39,83 45,24 193,61 84,54 Nota: - Diâmetro médio; - Altura média; - Área média; Massa do anel; - Massa do conjunto; V Volume. V Tabela 10 Índices físicos dos solos utilizados nos ensaios. Amostra (%) (%) (g/ (g/ (%) (%) (%) Solo 1 1,98 18,00 2,69 1,66 1,63 0,65 39,54 8,14 98,74 Solo 2 0,40 13,00 2,66 1,65 1,64 0,62 38,18 2,00 97,50 Solo 3 1,71 18,00 2,64 1,75 1,73 0,53 34,74 8,47 98,64 Nota: - Umidade inicial; - Umidade final; - Densidade dos sólidos; ρ - Massa específica natural do solo; - Massa específica aparente seca; Índice de vazios inicial; porosidade; - Grau de saturação inicial; - Grau de saturação final. A Figura 12 apresenta as curvas do índice de vazios pelo logaritmo da tensão para os solos coletados. Através das curvas, a tensão de pré-adensamento foi calculada para os 3 solos por dois métodos que estão descritos na norma NBR 12007, Casagrande e Pacheco e Silva. Os Solos 1, 2 e 3 apresentaram, respectivamente, pelo método de Casagrande, a tensão de préadensamento de 70 kpa, 29 kpa e 130 kpa, e pelo método de Pacheco Silva apresentaram valores de 45 kpa, 23 kpa e 120 kpa. Os dois métodos foram utilizados de forma manual, pois eles são realizados através do traçado de retas no gráfico do índice de vazios pelo logaritmo da tensão. O método de Casagrande apresenta como ressalva, o fato de se determinar o ponto de mínimo raio de curvatura, podendo haver diferenças nos resultados em função da percepção do responsável pela sua interpretação. O método de Pacheco Silva não sofre grande influência dos responsáveis pela interpretação dos ensaios. As curvas dos 3 solos representadas na Figura 12 não apresentam uma curvatura acentuada por tratarem de solos arenosos com pouco percentual de finos, em que não ocorre um processo típico de adensamento como acontece em solos argilosos. Devido a isso, em solos arenosos acontece mais um processo de compressibilidade do que um adensamento propriamente dito. No adensamento os recalques acontecem de forma mais lenta ao longo do incremento de carregamento e do tempo. Nos ensaios realizados na pesquisa, as deformações

20 Índice de Vazios (e) 12 dos corpos-de-prova, vistos através da leitura do extensômetro, ocorreram de forma rápida e se estabilizaram em pouco tempo após o aumento da tensão em cada estágio. Figura 12 - Curva do índice de vazios vs log da tensão dos 3 solos. 0,650 0,600 0,550 0,500 0,450 0,400 0,350 0, Solo 1 Solo 2 Solo 3 Tensão (kpa) 5. CONCLUSÕES A presente pesquisa realizou a caracterização e a determinação das propriedades hidráulicas e deformacionais de solos da Formação Barreiras na área do Centro de Lançamento da Barreira do Inferno (CLBI). Foram coletados solos da falésia localizada nessa área, que foram identificados como Solo 1 (base da falésia), Solo 2 (seção intermediária da falésia) e Solo 3 (topo da falésia). As 3 amostras de solos foram caracterizadas em laboratório. Os Solos 1, 2 e 3, respectivamente, foram classificados como areia argilosa (SC), como areia siltosa (SM) e areia mal graduada (SP) pelo SUCS, e pelo Sistema Rodoviário de Classificação, foi classificado como A-2-6, A-2-4 e A-3. As suas densidades dos sólidos apresentaram o valor de 2,69, 2,66 e 2,64. Os limites de consistência e índice de plasticidade dos Solos 1 e 2, apresentaram valores de LL de 32% e 18%, LP de 18% e 14%, e IP de 14% e 4%, o que demonstra uma baixa plasticidade. No Solo 3 não foi possível realizar os ensaios de

21 13 índice de consistência, devido isso o índice de plasticidade desse solo foi anotado como não plástico (NP). Na análise das propriedades hidráulicas, os ensaios de permeabilidade demonstraram que os Solo 1 e 2 apresentaram permeabilidade baixa e o Solo 3 apresentou permeabilidade média. No ensaio de adensamento unidimensional os Solos 1, 2 e 3 apresentaram respectivamente, pelo Processo de Casagrande, a tensão de pré-adensamento de 70 kpa, 29 kpa e 130 kpa, e pelo Processo de Pacheco Silva apresentaram valores de 45 kpa, 23 kpa e 120 kpa. Fazendo um comparativo com os resultados obtidos nas pesquisas feitas por Severo (2005) e Severo et al. (2006), alguns resultados da presente pesquisa obtiveram resultados diferentes. Quanto à classificação dos solos realizada pelo SUCS, os solos caracterizados pelos autores supramencionados, apontaram para um solo CL, argila de baixa compressibilidade, diferente das classificações obtidas para os solos analisados na presente pesquisa, os quais podem ser observados na Tabela 5. É fundamental destacar que os resultados de classificação dos solos foram diferentes, pois os solos foram coletados em locais distintos, entretanto, por ambos fazerem parte da Formação Barreiras, imaginava-se inicialmente haver alguma congruência nas classificações. Tal fato corrobora com a perspectiva da heterogeneidade dos solos constituintes dessa formação geológica. Já os resultados dos ensaios de densidade dos sólidos e de permeabilidade, fazendo o comparativo entre os estudos, obtiveram baixa margem de diferença. Os valores de tensão de pré-adensamento, calculados nos ensaios de adensamento não foram representativos. Uma justificativa para isso é que os solos utilizados na presente pesquisa possuem maior porcentagem de areia, o que não gerou curvas de adensamento típicas esperadas no gráfico de índice de vazios pelo logaritmo da tensão, que indiquem a aplicabilidade da teoria de adensamento de Terzaghi, que leva em conta solos argilosos, que são os solos que apresentam um típico processo de adensamento. Portanto, todos os ensaios dessa pesquisa foram realizados obedecendo às normas da ABNT e DNER. Entretanto alguns valores calculados nos ensaios, mesmo quando os ensaios foram repetidos, não obtiveram resultados esperados. 6. REFERÊNCIAS ABNT - NBR 6457: Amostras de solo Preparação para ensaios de compactação e ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, ABNT - NBR 6459: Determinação do Limite de Liquidez. Rio de Janeiro, 1984.

22 14 ABNT - NBR 6508: Grãos de solos que passam na peneira de 4,8 mm - Determinação da massa específica, Rio de Janeiro, ABNT - NBR 7180: Solo Determinação do Limite de Plasticidade. Rio de Janeiro, ABNT - NBR 7181: Solo Análise Granulométrica. Rio de Janeiro, ABNT - NBR 9604: Abertura de Poço e Trincheira de Inspeção em Solo, com Retirada de Amostras Deformadas e Indeformadas. Rio de Janeiro, ABNT NBR 12007: Solo Ensaio de adensamento unidimensional. Rio de Janeiro, ABNT NBR 14545: Solo Determinação do coeficiente de permeabilidade de solos argilosos a carga variável, BEZERRA, F. H. R.; AMARO, V. E.; VITA-FINZI, C.; SAADI, A. Pliocene-Quaternary fault control of sedimentation and coastal plain morphology in NE Brazil. Journal of South American Earth Sciences, v. 14, p , DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. DNER-ME 041/94: Solos - preparação de amostras para ensaios de caracterização. Rio de Janeiro, DEPARTAMENTO NACIONAL DE ESTRADAS DE RODAGEM. DNER-ME 093/94: Solos - determinação da densidade real. Rio de Janeiro, ORTIGÃO, J. A. R. Introdução à Mecânica dos Solos dos Estados Críticos. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2007, 3ª edição. SEVERO, R. N. F. Análise da estabilidade das falésias entre Tibau do Sul e Pipa RN Dissertação (Mestrado. em Engenharia Sanitária) UFRN, Natal. SEVERO, R. N. F.; FREITAS NETO, O. ; SANTOS JÚNIOR, O. F.. Propriedades Geotécnicas de Sedimentos da Formação Barreiras, no Litoral do Rio Grande do Norte. In: XIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, 2006, Curitiba. Anais do XIII Congresso Brasileiro de Mecânica dos Solos e Engenharia Geotécnica, 2006.