Estudo do comportamento hidromecânico de solos visando a construção de sistemas de cobertura alternativos para aterros sanitários

Abstract

Resumo: Os sistemas de cobertura de aterros sanitários do tipo barreira capilar são sistemas alternativos muito utilizados em regiões de clima semi-árido, baseados nas diferenças hidráulicas de dois tipos de solos sobrepostos. Para fazer uma avaliação da eficiência destes tipos de sistema deve ser feita uma análise das propriedades hidráulicas dos solos utilizados, como a sua curva de retenção de umidade e a sua função de condutividade hidráulica, uma vez que atuam basicamente no domínio da não saturação. Os solos denominados hidrofóbicos apresentam uma peculiaridade por terem valores de entrada de água positivo, de modo que possuem a capacidade de suportar certo valor de coluna d’água sem que haja infiltração. Devido a esta propriedade, estes solos apresentam um bom potencial para aplicações em barreiras capilares em regiões de clima subtropical. Neste trabalho, foi estudado o comportamento hidromecânico de um solo siltoso para verificar a sua aplicabilidade em barreiras capilares, juntamente com um solo arenoso. O comportamento foi avaliado para o solo em condição natural e para o mesmo tratado para indução da repelência à água. Comparando-se as características do silte natural e tratado, observou-se que, para a mesma estrutura de distribuição de poros, o comportamento hidráulico não apresentou variações significativas, independente da condição de hidrofobicidade. O solo arenoso se mostrou mais eficiente, uma vez que a quantidade de produto aplicada foi menor, e as mudanças hidráulicas não dependem da estrutura do solo. A estrutura de uma barreira capilar formada pelo silte e areia natural apresentou um bom potencial, devido às suas diferenças hidráulicas. Como os solos na cobertura se encontram em estado não saturado, para verificar a influência da sucção na resistência, foram feitos ensaios de cisalhamento direto com sucção controlada com o solo siltoso estudado. Como estes ensaios são demorados, exigem equipamento específico e geram um comportamento diferente do solo em campo durante o cisalhamento, foi proposta uma metodologia de avaliação do comportamento mecânico não saturado dos solos em função do grau de saturação, que torna possível a realização de ensaios mais rápidos e simples, utilizando o equipamento convencional de cisalhamento direto.

Abstract: The capillary barrier cover systems of landfills are alternative systems widely used in semiarid climate regions, based on the hydraulic differences of two overlapping soil types. In order to evaluate the efficiency of these cover systems, an analysis of the hydraulic properties of the soil used must be done, such as its water retention curve and its hydraulic conductivity function, once they act basically on the unsaturated domain. The so-called hydrophobic soils present a peculiar property, as having positive water entry values, in a way they can support a certain value of water column, without infiltration. Due to this property, these soils present a good potential for capillary barrier covers in subtropical regions. In this dissertation, it was studied the hydro mechanical behavior of a silty soil in order to verify its applicability in capillary barriers, together with a sandy soil. It was evaluated the behavior of the soil in natural condition, and the same treated for inducing water repellency. Comparing the characteristics of the natural and treated silt, it was observed that, for the same structure of pore distribution, the hydraulic behavior did not presented significant variation, regardless of hydrophobic condition. The sandy soil was more efficient, since less amount of repellent product was applied, and the hydraulic changes do not depend on the soil structure. The capillary barrier made of silt and natural sand presented a good potential, due to its hydraulic differences. Once the soils on the cover are in unsaturated state, in order to verify the influence of the suction on soil strength, the compacted silt was subjected to direct shear test with controlled suction. Since these tests are time consuming, require special equipment and generates a different soil behavior in the field during shear, it was proposed a methodology to describe unsaturated mechanical behavior of the soils as a function of the degree of saturation, which makes it possible to conduct faster and simpler tests, by using the conventional equipment of direct shear tests.