UTILIZAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS EM SISTEMAS DE CONTROLE DE...
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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
UTILIZAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS EM SISTEMAS DE CONTROLE
DE EROSÕES
RIDECI DE JESUS DA COSTA FARIAS
ORIENTADOR: JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO, PhD.
CO-ORIENTADOR: ENNIO MARQUES PALMEIRA, PhD.
TESE DE DOUTORADO EM GEOTECNIA
BRASÍLIA/ DF: ABRIL / 2005
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL E AMBIENTAL
UTILIZAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS EM SISTEMAS DE CONTROLE DE
EROSÕES
RIDECI DE JESUS DA COSTA FARIAS
TESE DE DOUTORADO SUBMETIDA AO DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA
CIVIL E AMBIENTAL DA UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE DOUTOR EM
CIÊNCIAS.
APROVADA POR:
PROF. JOSÉ CAMAPUM DE CARVALHO, PhD. (UnB) (ORIENTADOR)
PROF. NEWTON MOREIRA DE SOUZA, DSc. (UnB)(EXAMINADOR INTERNO)
PROF. LUÍS FERNANDO MARTINS RIBEIRO, DSc. (UnB)(EXAMINADOR INTERNO)
PROF. ANTONIO JOSÉ TEIXEIRA GUERRA, PhD. (UFRJ) (EXAMINADOR EXTERNO)
PROF. ORÊNCIO MONJE VILAR, DSc. (EESC/USP) (EXAMINADOR EXTERNO)
ii
DATA: BRASÍLIA/DF, 18 DE ABRIL DE 2005.
FICHA CATALOGRÁFICA
FARIAS, RIDECI DE JESUS DA COSTA
Utilização de geossintéticos em sistemas de controle de erosões, 2005.
(xxiii), 188 p., 210 x 297 mm (ENC/ FT/ UnB, Doutor, Geotecnia, 2005)
Tese de Doutorado - Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de
Engenharia Civil e Ambiental.
1. Geossintéticos 2. Filtração
3. Controle de erosões 4. Ensaios de laboratórios
I. ENC/ FT/ UnB II. Doutor
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
FARIAS, R. J. C. (2005). Utilização de Geossintéticos em Sistemas de Controle de Erosões.
Tese de Doutorado, Publicação G.TD-026/05, Departamento de Engenharia Civil e
Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 188 p.
CESSÃO DE DIREITOS
NOME DO AUTOR: Rideci de Jesus da Costa Farias.
TÍTULO DA TESE DE DOUTORADO: Utilização de Geossintéticos em Sistemas de
Controle de Erosões.
GRAU: Doutor em Ciências ANO: 2005.
É concedida à Universidade de Brasília a permissão para reproduzir cópias desta Tese
de Doutorado para emprestar ou vender tais cópias somente para propósitos acadêmicos e
científicos. O autor reserva outros direitos de publicação e nenhuma parte desta Tese de
Doutorado pode ser reproduzida sem a autorização por escrito do autor.
Rideci de Jesus da Costa Farias. SCLN 405 - Bloco C - Apartamento 116 70846-530 - Brasília/ DF - Brasil Fone: (061) 273-2188 / (061) 9909-5472 / (091) 272-0173 / (091) 223-4290.
iii
Dedico esta Tese primeiramente a Deus que sempre me deu
disposição e condições para a realização deste trabalho.
Dedico também a minha noiva Renata Luiza, aos meus avós: Maria e
João Costa; pais: Antônio Negrão e Maria Costa; irmãos: Rildo, Rosinaldo,
Rosângela, Reginaldo e Reinaldo; sobrinhos Ranieri, Rildo Gabriel e Raíssa,
tios, tias, primos e cunhada, pelo apoio e compreensão, especialmente no
longo período de ausência do nosso convívio familiar.
iv
AGRADECIMENTOS
Ao meu Orientador Prof. José Camapum de Carvalho por sua dedicação, amizade e
conhecimentos transmitidos para execução e conclusão deste trabalho.
Ao meu Co-orientador Prof. Ennio Marques Palmeira por sua dedicação, amizade e
conhecimentos transmitidos para execução e conclusão deste trabalho.
Ao Prof. José Henrique Feitosa Pereira (in memorian) por todo incentivo e
conhecimento transmitido ao longo desta pesquisa e lamento não poder ter retribuído a ajuda
que deu quando de sua passagem por este mundo.
Aos professores André Pacheco de Assis, Márcio Muniz, Newton Moreira de
Souza, Pedro Murrieta Santos Neto, Dickran Berberian e Cristina (recursos hídricos)
pelos conhecimentos transmitidos.
Aos grandes amigos da turma de mestrado de 1997: Alessandra, Álvaro, Jeferson,
Lilian, Lindomar, Luciana Maroja, Luciana Michèlle, Marilene, Marisaides e especial ao
Edison de Almeida Manso por todo apoio fornecido.
Aos grandes amigos da turma de doutorado de 2000: André, Cláuida Gurjão,
Idemilson, José Moura e Luciana.
Ao grande amigo Haroldo da Silva Paranhos por todo o apoio dispensado durante o
nosso convívio, não poupando esforços em suas ajudas.
Ao amigo Francisco Júnior pela amizade, incentivo e ajuda.
Ao amigo Luiz Fernando Ribeiro pela amizade e incentivo.
Aos grandes amigos Sérgio Antônio Gurgel de Oliveira pelo apoio e ajuda
dispensados, Cláudia Cristiane Lima do Vale e Eduardo Nina Pinheiro Perez pela grande
amizade estabelecida e convívio harmonioso.
Aos grandes amigos Alcindo Pereira, João Carlos Oliveira, Paulo Augusto Diniz,
Nelson Otávio da Motta pela amizade, brincadeiras e seriedade.
À amiga Andrea Miranda Costa e Sua Prima Mira pelo apoio quando da minha
chegada em Brasília.
Aos amigos Evaldo Matheus, D. Graça, Marizeth, Ronny, Gilson, Cynthia,
Daniele, Aldo, Roberto Márcio, Renato Cabral Guimarães, Sérgio Fleury, Newton.
v
A todos amigos da pós-graduação em Estruturas, pós-graduação em Recursos Hídricos
e pós-graduação em Transportes Urbanos da UnB entre outros que não tiveram seus nomes
incluídos nesta lista por puro lapso de memória.
À CAPES e ao CNPq pelo apoio financeiro.
À Faber Castell pelo apoio financeiro e aos seus funcionários, especialmente ao
Ronaldo e Cassiano pela ajuda.
À BBA/PRODESIVO pelo fornecimento de materiais que foram objeto de estudo
desta Tese.
Ao Sr. Antônio Cândido (Boy) pela amizade e ajuda nos momentos em que precisei.
Aos amigos Severino e Xavier pela constante amizade.
Aos funcionários do Departamento de Engenharia Civil, especialmente aos técnicos
do laboratório de Geotecnia (Alessandro, Vanilson e Ricardo), pelo apoio sempre oportuno.
A todos que direta ou indiretamente contribuíram para a execução e conclusão deste
trabalho.
vi
RESUMO
Este trabalho apresenta algumas técnicas para o controle e recuperação de erosões
com a utilização de geossintéticos. O objetivo da pesquisa foi compreender melhor o
mecanismo de controle de sedimentos (como barreiras de retenção de sedimentos),
produzidos por erosões usando geotêxteis, para solos potencialmente erodíveis do Distrito
Federal e Anápolis (GO).
O geotêxtil é o tipo de geossintético mais comumente utilizado em obras geotécnicas,
sendo capaz de funcionar como reforço, filtro, dreno, camada protetora, etc. Com relação a
obras de controle de erosões, os geotêxteis podem desempenhar as funções de retenção de
partículas, drenagem e reforço em aterros reforçados.
Para o entendimento da interação solo/geotêxtil, executou-se uma série de ensaios
num equipamento, construído na Universidade de Brasília, em forma de canal, permitindo a
colocação do geotêxtil funcionando como barreira para verificação desse comportamento.
Posteriormente, implantou-se um modelo em campo para verificação do desempenho do
sistema quanto ao controle e recuperação de processos erosivos.
Os resultados obtidos em laboratório e as observações feitas em campo mostraram que
o equipamento desenvolvido se comportou bem para a avaliação preliminar da utilização de
geotêxteis como barreiras para partículas sólidas em estruturas de controle de erosões.
O desempenho dos sistemas solos-geotêxteis dependeu diretamente da granulometria
do solo e das características dos geotêxteis. O diâmetro máximo das partículas que
atravessaram o geotêxtil foi significativamente menor que o esperado, tomando-se como base
a abertura de filtração fornecida em catálogos de fabricantes. Os critérios de filtro disponíveis
se mostraram conservativos para as condições do ensaio. Observou-se também que geotêxteis
de baixa gramatura e baixo custo podem servir como solução para a retenção de partículas
sólidas oriundas de processos erosivos e potencialmente utilizáveis em obras de controle de
erosões.
vii
ABSTRACT
This work presents some techniques for the control and recovery of erosions using
geosynthetics. The aim of the research was to obtain a better understanding on the
mechanisms of control of sediments (as barriers of retention of sediments), produced by
erosion using geotextiles, for some erodible soils of the Federal District and Anápolis (GO).
The geotextiles are the most commonly used geosynthetic in routine geotechnical
works, being able to function as reinforcement, filters, drains, protective layers, etc.
Regarding erosion control works, geotextiles can have the functions of soil retention, drainage
and reinforcement, in reinforced soil structures for erosion control.
For the understanding of the interaction between soils and geotextiles, a series of tests
was performed in an equipment, built in the University of Brasília, in channel form, allowing
the placement of the geotextile working as barrier for verification of that behavior. Later, a
model was implanted in field for verification of the performance of the system as for the
control and recovery of erosive processes.
The results obtained in laboratory and the observations done in field showed that the
equipment developed behaved well for the preliminary evaluation of the capability of
geotextiles as barriers for soil particles in erosion control structures.
The performance of the soils-geotextiles system was directly related to the soil grain
size distribution and geotextile characteristics. The diameter of the largest soil particle
passing trough the geotextile during the tests was significantly smaller than expected based on
the geotextile filtration opening size obtained from manufacturers’ catalogues. The filter
criteria available were rather conservative for the conditions of the test. Its was also observed
that light and low cost geotextiles can provide an appropriate solution for the retention of soil
particles originated from erosive processes and potentially usable in works of control of
erosions.
viii
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO............................................................................................................... 1
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 3
2.1. O FENÔMENO DA EROSÃO - CONCEITOS BÁSICOS ......................................... 3
2.2. EROSÕES NO DISTRITO FEDERAL..................................................................................... 5
2.3. MODELOS DE PERDAS DE SOLO EM BACIAS HIDROGRÁFICAS ....................................... 7
2.4. GEOSSINTÉTICOS: TIPOS E FUNÇÕES ...................................................................... 12
2.5. GEOTÊXTIL EM FILTRAÇÃO E DRENAGEM..................................................................... 17
2.5.1. PROPRIEDADES FÍSICAS................................................................................................. 17
2.5.2. PROPRIEDADES MECÂNICAS......................................................................................... 18
2.5.3. PROPRIEDADES HIDRÁULICAS ..................................................................................... 18
2.6. CRITÉRIOS DE FILTRO PARA GEOTÊXTEIS ..................................................................... 21
2.6.1. ENSAIOS LABORATORIAIS PARA FILTRAÇÃO SOLO-GEOTÊXTIL............................. 26
2.6.1.1. ENSAIO DE RAZÃO ENTRE GRADIENTES (“GRADIENT RATIO TEST” GR) -
CALHOUN (1972) .......................................................................................................................27
2.6.1.2. ENSAIO DE FILTRAÇÃO DA FRAÇÃO FINA (F3)..................................................................28
3. UTILIZAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS NO CONTROLE DE EROSÃO ............ 33
3.1. INTRODUÇÃO............................................................................................................. 33
3.2. CONSIDERAÇÕES INICIAIS.................................................................................... 33
3.3. GEOTÊXTEIS NO CONTROLE DE EROSÃO........................................................ 34
3.3.1. CONSIDERAÇÕES ESPECIAIS PARA OBRAS DE CONTROLE DE EROSÕES
UTILIZANDO-SE GEOTÊXTEIS................................................................................................... 36
3.3.2. CONCEPÇÃO DE PROJETO DE CONTROLE DE EROSÃO........................................... 37
3.3.3. PRINCIPAIS PROCEDIMENTOS PARA INSTALAÇÕES DE GEOTÊXTEIS................... 41
3.3.4. GEOTÊXTEIS NO CONTROLE DE VOÇOROCAS ........................................................... 44
3.4. GEOMANTAS NO CONTROLE DE EROSÃO........................................................ 47
3.4.1. CONSIDERAÇÕES PARA OBRAS COM USO DE GEOMANTAS ................................... 48
3.4.2. PRINCIPAIS PROCEDIMENTOS DE PROJETOS............................................................ 48
3.5. GEOCÉLULAS NO CONTROLE DE EROSÕES .................................................... 52
3.5.1. PRINCIPAIS PROCEDIMENTOS DE PROJETOS............................................................ 54
3.6. CONSIDERAÇÕES FINAIS ....................................................................................... 24
4. EQUIPAMENTOS BÁSICOS UTILIZADOS NA PESQUISA ............................... 56
4.1. INTRODUÇÃO............................................................................................................. 56
ix
4.2. EQUIPAMENTO PARA ANÁLISE DO GEOTÊXTIL EM ENSAIOS DE
FILTRAÇÃO.......................................................................................................................... 56
4.3. CANAL DE RETENÇÃO E DEPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS............................... 57
4.4. SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DA MISTURA ...................................................... 59
4.5. SISTEMA DE DESCARGA DA MISTURA............................................................... 62
4.6. SISTEMA DE DRENAGEM........................................................................................ 63
4.7. EQUIPAMENTO PARA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DAS PARTÍCULAS
PASSANTES PELO GEOTÊXTIL DURANTE OS ENSAIOS DE FILTRAÇÃO .......... 64
5. MATERIAIS E METODOLOGIAS UTILIZADOS NOS ENSAIOS ..................... 67
5.1. INTRODUÇÃO............................................................................................................. 67
5.2. MATERIAIS UTILIZADOS ....................................................................................... 67
5.2.1. SOLOS DAS EROSÕES SELECIONADAS NO DISTRITO FEDERAL .............................. 67
5.3. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DOS SOLOS ESTUDADOS.............................. 69
5.3.1. SOLO DA EROSÃO DE ANÁPOLIS................................................................................... 71
5.3.2. GEOTÊXTEIS UTILIZADOS .............................................................................................. 74
5.3.3. ÁGUA UTILIZADA ............................................................................................................. 76
5.4. METODOLOGIAS UTILIZADAS NA REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS ............... 77
5.4.1. DETERMINAÇÃO DA VAZÃO PARA EXECUÇÃO DOS ENSAIOS ................................. 77
5.4.2. ENSAIOS NO SIMULADOR HIDRÁULICO ...................................................................... 79
5.4.2.1. ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DE SÓLIDOS TOTAIS..........................................73
5.4.3. ENSAIOS DE PERMEABILIDADE COM GEOTÊXTEIS APÓS OS ENSAIOS DE
FILTRAÇÃO................................................................................................................................... 84
5.4.4. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DAS PARTÍCULAS PASSANTES PELO GEOTÊXTIL
DURANTE OS ENSAIOS DE FILTRAÇÃO................................................................................... 86
6. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS
REALIZADOS NO SIMULADOR HIDRÁULICO PARA ANÁLISE DE
GEOTÊXTEIS COMO BARREIRAS DE SEDIMENTOS ............................................... 87
6.1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 87
6.2. CONSIDERAÇÕES INICIAIS .............................................................................................. 87
6.3. ENSAIOS EXECUTADOS COM ÁGUA NO SISTEMA CONTENDO UM
BARRAMENTO..................................................................................................................... 88
6.4. RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ERCE 1 COM VAZÃO DE 250 CM3/S 93
6.4.1. RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 250 cm3/s ................ 93
6.4.2. RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS COM REUSO NA VAZÃO DE 250 cm3/s.......... 96
x
6.5. RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ERCE 1 COM VAZÃO DE 1.000 CM3/S100
6.5.1. RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s ........... 100
6.5.2. RESULTADOS PARA GEOTÊXTEIS COM REUSO NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s........... 103
6.6. RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ERCE 2 COM VAZÃO DE 1.000 CM3/S ................. 107
6.6.1. RESULTADOS PARA GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s ................. 107
6.6.2. RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS COM REUSO NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s..... 110
6.7. RESULTADOS PARA O SOLO ERAN COM VAZÃO DE 1000 CM3/S .................................... 114
6.7.1. RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s ........... 114
6.7.2. RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS COM REUSO NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s..... 117
6.8. ENSAIOS DE GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL............... 121
6.8.1. RESULTADOS OBTIDOS PARA O GEOTÊXTIL VP-75 ................................................. 121
6.8.2. RESULTADOS OBTIDOS PARA O GEOTÊXTIL OP-15................................................. 123
6.8.3. RESULTADOS OBTIDOS PARA O GEOTÊXTIL OP-30................................................. 125
6.8.4. RESULTADOS OBTIDOS PARA O GEOTÊXTIL OP-60................................................. 126
6.8.5. COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS OBTIDOS NAS ANÁLISES
GRANULOMÉTRICAS DOS MATERIAIS PASSANTES PELOS GEOTÊXTEIS ........................ 130
6.8.6. ENSAIOS DE SÓLIDOS TOTAIS...................................................................................... 132
6.8.7. ENSAIOS DE PERMEABILIDADE NORMAL DOS GEOTÊXTEIS APÓS OS ENSAIOS DE
FILTRAÇÃO................................................................................................................................. 134
6.9. COMENTÁRIOS SOBRE O CAPÍTULO 6............................................................. 136
7. PROPOSIÇÃO E EXECUÇÃO DO MODELO EM CAMPO .............................. 137
7.1. PROPOSIÇÃO DO MODELO.................................................................................. 137
7.2. PROCEDIMENTOS DE PROJETO DOS BARRAMENTOS ............................... 140
7.3. EXECUÇÃO DO MODELO EM CAMPO NA CIDADE DE ANÁPOLIS...................... 142
7.4. IMPLANTAÇÃO DO MODELO NO MUNICÍPIO DO PRATA EM MINAS GERAIS............ 147
7.4.1. LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO......................................................................... 147
7.4.2. CONSIDERAÇÕES SOBRE O PROCESSO EROSIVO NA REGIÃO............................... 148
7.4.3. DETALHES DOS PROCEDIMENTOS ADOTADOS PARA O PROJETO....................... 149
7.4.3.1. VERIFICAÇÃO DAS CONDIÇÕES LOCAIS ...............................................................149
7.4.3.2. DIMENSIONAMENTO E VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE DO SISTEMA..........151
7.4.3.3. INSTALAÇÃO DO MODELO EM CAMPO ............................................................................... 170
8. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS ....................... 182
8.1 CONCLUSÕES................................................................................................................. 182
8.2. RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS....................................... 182
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................... 185
xi
ÍNDICE DE TABELAS
TABELA 2.1 - TIPOS DE GEOSSINTÉTICOS E PRINCIPAIS FUNÇÕES (MODIFICADO - KOERNER,
1994). .................................................................................................................................................................... 14
TABELA 2.2 - RESUMO DE CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DE GEOTÊXTEIS (MODIFICADO - HOLTZ
ET AL., 1997). ...................................................................................................................................................... 22
TABELA 2.3 - RESUMO DE CRITÉRIOS PARA SELEÇÃO DE GEOTÊXTEIS (MODIFICADO -
MATHEUS, 1997)................................................................................................................................................ 24
TABELA 2.4 - OUTROS CRITÉRIOS DE FILTRO (MODIFICADO - SHI, 1993; MATHEUS, 1997). ......... 25
TABELA 5.1 - QUADRO RESUMO DAS PRINCIPAIS PROPRIEDADES FÍSICAS DOS SOLOS
ESTUDADOS....................................................................................................................................................... 73
TABELA 5.2 - CARACTERÍSTICAS DOS GEOTÊXTEIS UTILIZADO ........................................................ 75
TABELA 5.3 - CARACTERÍSTICAS DAS ÁGUAS. ........................................................................................ 77
TABELA 6.1 – VALORES DE ALTURA DA MISTURA NO CANAL DE MONTANTE CASO O
BARRAMENTO FOSSE CEGO.......................................................................................................................... 88
TABELA 6.2 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE
MODIFICADA PARA CADA ENSAIO EXECUTADO SOMENTE COM ÁGUA.......................................... 92
TABELA 6.3 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE
MODIFICADA PARA O SOLO ERCE 1 EXECUTADO COM VAZÃO DE 250 CM3/S................................ 99
TABELA 6.4 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE
PARA O SOLO ERCE 1 EXECUTADO COM VAZÃO DE 1000 cm3/s ......................................................... 106
TABELA 6.5 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE
MODIFICADA PARA O SOLO ERCE 2 EXECUTADO COM VAZÃO DE 1000 CM3/S............................ 113
TABELA 6.6 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE
MODIFICADA PARA O SOLO ERAN EXECUTADO COM VAZÃO DE 1000 cm3/s................................. 120
TABELA 6.7 – DIÂMETROS DE SOLOS PASSANTE PELOS GEOTÊXTEIS NOS ENSAIOS
REALIZADOS NO SIMULADOR HIDRÁULICO. ......................................................................................... 128
TABELA 6.8 – QUADRO-RESUMO DAS CONCENTRAÇÕES DO MATERIAL COLETADO A JUSANTE
DOS BARRAMENTOS. .................................................................................................................................... 133
TABELA 6.9 – QUADRO-RESUMO DA PERMEABILIDADE DOS GEOTÊXTEIS APÓS OS ENSAIOS NO
SIMULADOR HIDRÁULICO........................................................................................................................... 135
TABELA 7.1 – RESULTADOS DAS ANÁLISES DOS TALUDES NATURAIS. ......................................... 162
xii
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 2.1- NOMOGRAMA DE WISCHMEIER PARA OBTENÇÃO DO FATOR K, FATOR DE
ERODIBILIDADE DO SOLO (CARVALHO, 1994). ........................................................................................ 11
FIGURA 2.2 – FATOR KLS PARA PERDA DE SOLOS X INCLINAÇÃO DO TERRENO (MODIFICADO –
RICHARDSON E MIDDLEBROOKS, 1991). .................................................................................................... 12
FIGURA 2.3 - GEOTÊXTIL NÃO TECIDO E APLICAÇÃO EM DRENAGEM. ............................................ 14
FIGURA 2.4 - GEOTÊXTIL APLICADO EM PAVIMENTAÇÃO ASFÁLTICA. ........................................... 15
FIGURA 2.5 - GEOGRELHA E APLICAÇÃO EM REFORÇO DE SOLOS. ................................................... 15
FIGURA 2.6 - GEOMEMBRANA APLICADA EM DISPOSIÇÃO DE RESÍDUOS. ...................................... 15
FIGURA 2.7 - GEOCÉLULA APLICADA NA PROTEÇÃO DE TALUDE CONTRA EROSÃO................... 16
FIGURA 2.8 - GEODRENO APLICADO EM ADENSAMENTO E CONSOLIDAÇÃO DE SOLO MOLE. .. 16
FIGURA 2.9 - GEOMANTA E SEU PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO. .................................................... 16
FIGURA 2.10 - GEOMANTA APLICADA NO CONTROLE DE EROSÃO. ................................................... 17
FIGURA 2.11 - PARÂMETROS HIDRÁULICOS (MODIFICADO - GARDONI, 1995)................................. 17
FIGURA 2.12 - PARÂMETROS HIDRÁULICOS PARA OS ENSAIOS UTILIZADOS NESTA PESQUISA.
.............................................................................................................................................................................. 20
FIGURA 2.13 - PERMEÂMETRO DE CALHOUN - “GRADIENT RATIO TEST” (MODIFICADO -
GARDONI, 1995)................................................................................................................................................. 27
FIGURA 2.14 - DESENHO ESQUEMÁTICO DO EQUIPAMENTO DE ENSAIO F3 (MODIFICADO -
MATHEUS, 1997)................................................................................................................................................. 29
FIGURA 2.15 - DESENHO ESQUEMÁTICO DO EQUIPAMENTO DESENVOLVIDO (FARIAS, 1999).... 31
FIGURA 2.16 - FOTO DO EQUIPAMENTO DESENVOLVIDO (FARIAS, 1999). .........................................32
FIGURA 3.1- APLICAÇÕES DE GEOTÊXTIL NO CONTROLE DE EROSÃO (MODIFICADO - HOLTZ ET
AL., 1997)............................................................................................................................................................. 34
FIGURA 3.2- DETALHES DA CONSTRUÇÃO DE ANCORAGENS DE GEOTÊXTEIS PARA OS
SISTEMAS DE CONTROLE DE EROSÃO (MODIFICADO - HOLTZ ET AL., 1997)................................... 42
FIGURA 3.3 - SEÇÃO TRANSVERSAL DE REVESTIMENTO DE CANAIS COM GEOTÊXTIL PARA O
CONTROLE DE EROSÃO (MODIFICADO - HOLTZ ET AL., 1997) ............................................................. 43
FIGURA 3.4 - PROTEÇÃO DE OBRA SUBMERSA COM GEOTÊXTIL PARA CONTROLE DE EROSÃO
(MODIFICADO - HOLTZ ET AL., 1997)........................................................................................................... 44
FIGURA 3.5 - PRIMEIRA ETAPA DO CONTROLE DA VOÇOROCA - CONTENÇÃO DOS BRAÇOS DA
VOÇOROCA POR MEIO DE MUROS DE ARRIMO (MODIFICADO - RHODIA S.A., 1982). .................... 45
FIGURA 3.6 - CORTE DO MURO DE ARRIMO COM GEOTÊXTIL. ............................................................ 45
FIGURA 3.7 - BARRAGEM DE ASSOREAMENTO PARA CONTROLE DE EROSÃO. .............................. 46
FIGURA 3.8 - VISTA FRONTAL DA VOÇOROCA COM O SISTEMA DE CONTROLE DE EROSÃO -
“SILT FENCES”................................................................................................................................................... 46
FIGURA 3.9 - VISTA LATERAL DAS BARREIRAS ANTIEROSÃO, ONDE O GEOTÊXTIL SE APÓIA EM
TELAS METÁLICAS FIXADAS NAS HASTES (MODIFICADO - RHODIA, 1982). .................................... 47
xiii
FIGURA 3.10 - RUGOSIDADE HIDRÁULICA DE GRAMAS PARA TALUDES COM INCLINAÇÃO
MENOR DO QUE 10H:1V (MODIFICADO - HERPEN & IJSSEL, 1997). ...................................................... 49
FIGURA 3.11 - COEFICIENTE DE RUGOSIDADE PARA TALUDES GRAMADOS COM INCLINAÇÃO
MAIOR DO QUE 10H:1V (MODIFICADO - HERPEN & IJSSEL, 1997) ........................................................ 49
FIGURA 3.12 - ÁREA MOLHADA E PERÍMETRO MOLHADO (MODIFICADO - AZEVEDO NETO &
ALVAREZ, 1991).................................................................................................................................................. 50
FIGURA 3.13 - VALORES LIMITES RECOMENDADOS PARA RESISTÊNCIA À EROSÃO DE
SUPERFÍCIE E GRAMA REFORÇADA (MODIFICADO - HERPEN & IJSSEL, 1997)................................. 51
FIGURA 3.14 - SEQÜÊNCIA DE APLICAÇÃO DA GEOMANTA (MODIFICADO HERPEN & IJSSEL,
1997) ..................................................................................................................................................................... 52
FIGURA 3.15 - SEÇÃO TRANSVERSAL TÍPICA DE PROTEÇÃO DE TALUDE COM GEOCÉLULA. .....53
FIGURA 4.1 - VISÃO GERAL DO EQUIPAMENTO DESENVOLVIDO POR RIBEIRO (2000) E
UTILIZADO NA PESQUISA. ............................................................................................................................. 57
FIGURA 4.2 - ESQUEMA DO EQUIPAMENTO UTILIZADO PARA ANÁLISE DO DESEMPENHO DO
GEOTÊXTIL. ....................................................................................................................................................... 57
FIGURA 4.3 - DETALHE INTERNO DO CANAL DE RETENÇÃO E DEPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS
COM A DESCARGA. .......................................................................................................................................... 58
FIGURA 4.4 - DETALHE DO SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO....................................................................... 59
FIGURA 4.5 - SISTEMA DE BOMBEAMENTO DO RESERVATÓRIO 2 PARA O RESERVATÓRIO 1. ... 60
FIGURA 4.6 - SISTEMA DE HOMOGENEIZAÇÃO DA AMOSTRA............................................................. 60
FIGURA 4.7 - DETALHE DO SISTEMA DE RECIRCULAÇÃO E RESERVATÓRIO. ................................. 61
FIGURA 4.8 - CONFIGURAÇÃO DO SISTEMA DE PÁS E HASTE EM FORMA DE HÉLICE NO EIXO
CENTRAL. ........................................................................................................................................................... 61
FIGURA 4.9 - DIRECIONADOR DE FLUXO (RIBEIRO, 2000)...................................................................... 62
FIGURA 4.10 - SISTEMA DE ESCOAMENTO DA MISTURA PASSANTE PELO BARRAMENTO. ......... 63
FIGURA 4.11 - GRANULÔMETRO A LASER DO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM GEOTECNIA
– UNB. .................................................................................................................................................................. 64
FIGURA 4.12 – UNIDADE DE PREPARAÇÃO DA AMOSTRA DO GRANULÔMETRO MODELO
MASTER SIZER S. .............................................................................................................................................. 65
FIGURA 4.13 – UNIDADE ÓPTICA DO GRANULÔMETRO MODELO MASTER SIZER S. ..................... 66
FIGURA 5.1 – MAPA COM OS LOCAIS ONDE FORAM COLETADAS AS AMOSTRAS EM
CEILÂNDIA/DF (INDICADOS COM AS SETAS)............................................................................................ 68
FIGURA 5.2 - VISTA DA EROSÃO ERCE 1..................................................................................................... 68
FIGURA 5.3 - VISTA DA EROSÃO ERCE 2..................................................................................................... 69
FIGURA 5.4 - DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DO SOLO COLETADO NA EROSÃO 1 DE
CEILÂNDIA (ERCE 1). ....................................................................................................................................... 70
FIGURA 5.5 - DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DO SOLO COLETADO NA EROSÃO 2 DE
CEILÂNDIA (ERCE 2). ....................................................................................................................................... 70
FIGURA 5.6 - VISTA DA EROSÃO DE ANÁPOLIS........................................................................................ 71
xiv
FIGURA 5.7 - DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DO SOLO COLETADO NA EROSÃO DE
ANÁPOLIS (ERAN). ........................................................................................................................................... 72
FIGURA 5.8 - COMPARAÇÃO ENTRE AS GRANULOMETRIAS, PELO GRANULÔMETRO SEM
ULTRASOM, DOS SOLOS UTILIZADOS. ....................................................................................................... 72
FIGURA 5.9 - GRANULOMETRIAS DAS ESFERAS DE VIDRO PASSANTES PELOS GEOTÊXTEIS
PARA A DETERMINAÇÃO DA ABERTURA DE FILTRAÇÃO. ................................................................... 76
FIGURA 5.10 – RETÂNGULO CONSIDERADO PARA O ESCOAMENTO COM ÁREA IGUAL A 10.000
m2. ......................................................................................................................................................................... 77
FIGURA 5.11 – ARMAÇÃO METÁLICA E GEOTELA. À ESQUERDA, A ARMAÇÃO DE
TRAVAMENTO................................................................................................................................................... 79
FIGURA 5.12 – DETALHE DE UM BARRAMENTO PARA UTILIZAÇÃO NOS ENSAIOS. ...................... 80
FIGURA 5.13 - SISTEMA DE DESCARGA DA MISTURA NO CANAL. ...................................................... 82
FIGURA 5.14 - LEITURA DA ALTURA DE MATERIAL A MONTANTE DO BARRAMENTO................. 82
FIGURA 5.15 - COLETA DE MATERIAL NA FACE DE MONTANTE PARA ANÁLISE
GRANULOMÉTRICA E SÓLIDOS TOTAIS..................................................................................................... 83
FIGURA 5.16 - EXECUÇÃO DOS ENSAIOS DE SÓLIDOS TOTAIS. ........................................................... 84
FIGURA 5.17 - EQUIPAMENTO PARA DETERMINAÇÃO DA PERMEABILIDADE DO GEOTÊXTIL
(GARDONI, 1995). .............................................................................................................................................. 86
FIGURA 6.1 – ALTURA DA MISTURA NO CANAL DE MONTANTE CASO O BARRAMENTO FOSSE
CEGO.................................................................................................................................................................... 88
FIGURA 6.2 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS SÓ COM ÁGUA NA VAZÃO DE 250 cm3/s. .............. 90
FIGURA 6.3 – ALTURA DA LÂMINA D’ÁGUA NO CANAL NA VAZÃO DE 250 cm3/s........................... 90
FIGURA 6.4 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS SÓ COM ÁGUA NA VAZÃO DE 250 cm3/s......... 90
FIGURA 6.5 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS SÓ COM ÁGUA NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s. ........... 91
FIGURA 6.6 – ALTURA DA LÂMINA D’ÁGUA NO CANAL NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s........................ 91
FIGURA 6.7 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS SÓ COM ÁGUA NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s...... 91
FIGURA 6.8 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250 cm3/s.
.............................................................................................................................................................................. 95
FIGURA 6.9 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250
cm3/s...................................................................................................................................................................... 95
FIGURA 6.10 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250
cm3/s...................................................................................................................................................................... 95
FIGURA 6.11 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250
cm3/s...................................................................................................................................................................... 98
FIGURA 6.12 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL, C/ REUSO, P/ SOLO ERCE 1-
VAZÃO DE 250 cm3/s. ........................................................................................................................................ 98
FIGURA 6.13 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE
250 cm3/s............................................................................................................................................................... 98
FIGURA 6.14 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 102
xv
FIGURA 6.15 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE
1.000 cm3/s.......................................................................................................................................................... 102
FIGURA 6.16 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE
1.000 cm3/s.......................................................................................................................................................... 102
FIGURA 6.17 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 105
FIGURA 6.18 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL, COM REUSO, P/ SOLO ERCE 1-
VAZÃO DE 1.000 cm3/s. ................................................................................................................................... 105
FIGURA 6.19 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ ERCE 1 NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 105
FIGURA 6.20 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 109
FIGURA 6.21 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL P/ SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE
1.000 cm3/s.......................................................................................................................................................... 109
FIGURA 6.22 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE 1000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 109
FIGURA 6.23 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 112
FIGURA 6.24 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL, COM REUSO, P/ O SOLO ERCE 2
NA VAZÃO DE 1.000 cm3/s.............................................................................................................................. 112
FIGURA 6.25 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ ERCE 2 NA VAZÃO DE 1000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 112
FIGURA 6.26 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 116
FIGURA 6.27 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 116
FIGURA 6.28 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 116
FIGURA 6.29 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000
cm3/s.................................................................................................................................................................... 119
FIGURA 6.30 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL, COM REUSO, P/ SOLO ERAN NA
VAZÃO DE 1.000 cm3/s. ................................................................................................................................... 119
FIGURA 6.31 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE
1.000 cm3/s.......................................................................................................................................................... 119
FIGURA 6.32 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL VP-75 PARA SOLO
ERCE 1. .............................................................................................................................................................. 122
FIGURA 6.33 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL VP-75 PARA SOLO
ERCE 2. .............................................................................................................................................................. 122
FIGURA 6.34 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL VP-75 PARA SOLO
ERAN.................................................................................................................................................................. 123
xvi
FIGURA 6.35 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-15 PARA SOLO
ERCE 1. .............................................................................................................................................................. 124
FIGURA 6.36 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-15 PARA SOLO
ERCE 2. .............................................................................................................................................................. 124
FIGURA 6.37 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-15 PARA SOLO
ERAN.................................................................................................................................................................. 124
FIGURA 6.38 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-30 PARA SOLO
ERCE 1. .............................................................................................................................................................. 125
FIGURA 6.39 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-30 PARA SOLO
ERCE 2. .............................................................................................................................................................. 126
FIGURA 6.40 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-30 PARA SOLO
ERAN.................................................................................................................................................................. 126
FIGURA 6.41 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-60 PARA SOLO
ERCE 1. .............................................................................................................................................................. 127
FIGURA 6.42 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-60 PARA SOLO
ERCE 2. .............................................................................................................................................................. 127
FIGURA 6.43 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-60 PARA SOLO
ERAN.................................................................................................................................................................. 127
FIGURA 6.44 – COMPARAÇÃO ENTRE O95 X D95. ...................................................................................... 131
FIGURA 6.45 – COMPARAÇÃO ENTRE O90 X D90. ...................................................................................... 131
FIGURA 7.1 - VISTA FRONTAL DA VOÇOROCA COM O SISTEMA DE CONTROLE DE EROSÃO POR
BARRAMENTO................................................................................................................................................. 137
FIGURA 7.2 - ESTÁGIO 01: VISTA LATERAL DAS BARREIRAS PARA ACUMULAÇÃO DOS
SEDIMENTOS GERADOS A MONTANTE. ................................................................................................... 138
FIGURA 7.3 - ESTÁGIO 02: VISTA LATERAL DAS BARREIRAS PARA ACUMULAÇÃO DOS
SEDIMENTOS GERADOS A MONTANTE. ................................................................................................... 139
FIGURA 7.4 - ESTÁGIO 03: VISTA LATERAL DAS BARREIRAS PARA ACUMULAÇÃO DOS
SEDIMENTOS GERADOS A MONTANTE COM INCREMENTO DE NOVOS BARRAMENTOS. .......... 140
FIGURA 7.5 - MATERIAIS UTILIZADOS NA IMPLANTAÇÃO DO MODELO EM CAMPO. ................. 143
FIGURA 7.6 - CORTE TRANSVERSAL À EROSÃO PARA A IMPLANTAÇÃO DO MODELO............... 144
FIGURA 7.7 - INSTALAÇÃO DAS HASTES DE MADEIRA........................................................................ 144
FIGURA 7.8 - INSTALAÇÃO DA TELA METÁLICA. ATENTAR PARA A ANCORAGEM NA LATERAL
DA EROSÃO...................................................................................................................................................... 145
FIGURA 7.9 - COLOCAÇÃO DO GEOTÊXTIL.............................................................................................. 145
FIGURA 7.10 – INSTALAÇÃO DO GEOTÊXTIL. ......................................................................................... 146
FIGURA 7.11 - VISTA DE JUSANTE DO BARRAMENTO. ......................................................................... 146
FIGURA 7.12 - VISTA DE MONTANTE APÓS UM EVENTO CHUVOSO COM OS SEDIMENTOS
RETIDOS............................................................................................................................................................ 147
FIGURA 7.13 – FATOR KLS PARA PERDA DE SOLOS X INCLINAÇÃO DO TERRENO (MODIFICADO
– RICHARDSON E MIDDLEBROOKS, 1991). ............................................................................................... 150
xvii
FIGURA 7.14 – DIMENSIONAMENTO DAS FICHAS DE CADA ESTACA. .............................................. 151
FIGURA 7.15 – ANCORAGEM COM TIRANTE OBJETIVANDO-SE DIMINUIR A ESCAVAÇÃO. ....... 152
FIGURA 7.16 – SOLO REFORÇADO COM OS SEDIMENTOS RETIDOS.................................................. 152
FIGURA 7.17 - GRÁFICO OBTIDO PARA O ENSAIO DE CISALHAMENTO DIRETO DA AMOSTRA
COLETADA....................................................................................................................................................... 153
FIGURA 7.18 – CASO 01: TALUDE NATURAL: ANÁLISE DE ESTABILIDADE SEM INTERFERÊNCIA
NA EROSÃO...................................................................................................................................................... 155
FIGURA 7.19 – CASO 02: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM NÍVEL D’ÁGUA DE 1 M NA FACE DO
TALUDE. ........................................................................................................................................................... 155
FIGURA 7.20 – CASO 03: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 1 M DE SOLO SEDIMENTADO.......... 156
FIGURA 7.21 - CASO 04: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 1 METRO DE SEDIMENTO E NÍVEL
D’ÁGUA 1,0 m ACIMA DO SEDIMENTO...................................................................................................... 156
FIGURA 7.22 - CASO 05: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 2 METROS DE SOLO SEDIMENTADO.
............................................................................................................................................................................ 157
FIGURA 7.23 - CASO 06: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 2 METROS DE SEDIMENTO E NÍVEL
D’ÁGUA 1 m ACIMA DO SEDIMENTO......................................................................................................... 157
FIGURA 7.24 - CASO 07: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 3 METROS DE SOLO SEDIMENTADO.
............................................................................................................................................................................ 158
FIGURA 7.25 - CASO 08: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 3 METROS DE SEDIMENTO E NÍVEL
D’ÁGUA 1 m ACIMA DO SEDIMENTO......................................................................................................... 158
FIGURA 7.26 – CASO 09: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 4 METROS DE SOLO SEDIMENTADO.
............................................................................................................................................................................ 159
FIGURA 7.27 – CASO 10: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 4 METROS DE SEDIMENTO E NÍVEL
D’ÁGUA 1 m ACIMA DO SEDIMENTO......................................................................................................... 159
FIGURA 7.28 – CASO 11: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 5 METROS DE SOLO SEDIMENTADO.
............................................................................................................................................................................ 160
FIGURA 7.29 – CASO 12: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 5 METROS DE SEDIMENTO E NÍVEL
D’ÁGUA 1 m ACIMA DO SEDIMENTO......................................................................................................... 160
FIGURA 7.30 – CASO 13: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 6 METROS DE SOLO SEDIMENTADO.
............................................................................................................................................................................ 161
FIGURA 7.31 – CASO 14: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 6 METROS DE SEDIMENTO E NÍVEL
D’ÁGUA 1 METRO ACIMA DO SEDIMENTO.............................................................................................. 161
FIGURA 7.32 – CASO 15: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 6 METROS DE SOLO SEDIMENTADO.
............................................................................................................................................................................ 162
FIGURA 7.33 – CASO 16: ANÁLISE DE ESTABILIDADE COM 6 METROS DE SEDIMENTO E NÍVEL
D’ÁGUA 1,0 METRO ACIMA DO SEDIMENTO........................................................................................... 162
FIGURA 7.34 – FATOR DE SEGURANÇA X ALTURA DO BARRAMENTO. ........................................... 163
FIGURA 7.35 - TALUDE SIMILAR AO QUE SERIA FORMADO QUANDO O SISTEMA ESTIVESSE
TOTALMENTE PREENCHIDO COM SEDIMENTOS. .................................................................................. 164
xviii
FIGURA 7.36 - TALUDE SIMILAR AO QUE SERIA FORMADO QUANDO O SISTEMA ESTIVESSE
TOTALMENTE PREENCHIDO COM SEDIMENTOS E ESCOAMENTO SUPERFICIAL. ........................ 164
FIGURA 7.37 – ELEMENTO DE SOLO TRANSFORMADO. ....................................................................... 165
FIGURA 7.38 - TALUDE QUE SERIA FORMADO QUANDO O SISTEMA ESTIVESSE TOTALMENTE
PREENCHIDO COM SEDIMENTOS............................................................................................................... 166
FIGURA 7.39 - TALUDE QUE SERIA FORMADO QUANDO O SISTEMA ESTIVESSE TOTALMENTE
PREENCHIDO COM SEDIMENTOS E ESCOAMENTO SUPERFICIAL. .................................................... 166
FIGURA 7.40 – TENSÕES NORMAIS NO ELEMENTO RETANGULAR CONSIDERADO. ..................... 168
FIGURA 7.41 – TIPOS DE VERTEDOUROS PARA OS BARRAMENTOS. ................................................ 170
FIGURA 7.42 – DESENHO ESQUEMÁTICO DOS PINOS DE FIXAÇÃO NO GEOTÊXTIL. .................... 171
FIGURA 7.43 – DETALHE DE TAMANHO E ESPAÇAMENTO DOS GRAMPOS DE FIXAÇÃO. .......... 172
FIGURA 7.44 - ESCOLHA DO LOCAL PARA INSTALAÇÃO..................................................................... 172
FIGURA 7.45 - VISTA GERAL DO LOCAL. .................................................................................................. 173
FIGURA 7.46 - LIMPEZA DO LOCAL. ........................................................................................................... 173
FIGURA 7.47 - EXECUÇÃO DOS FUROS COM O TRADO HELICOIDAL. ............................................... 174
FIGURA 7.48 - EXECUÇÃO DOS FUROS COM O TRADO HELICOIDAL. ............................................... 174
FIGURA 7.49 – RETIRADA DO MATERIAL COM O TRADO HELICOIDAL. .......................................... 175
FIGURA 7.50 - FUROS JÁ EXECUTADOS COM O TRADO HELICOIDAL............................................... 175
FIGURA 7.51 - EXECUÇÃO DOS FUROS NA LATERAL COM O TRADO HELICOIDAL. ..................... 176
FIGURA 7.52 – COLOCAÇÃO DAS HASTES DE MADEIRA NOS FUROS. .............................................. 176
FIGURA 7.53 - PREPARAÇÃO DA MISTURA DE SOLO-CIMENTO (1 VOLUME DE CIMENTO PARA 8
VOLUMES DE SOLO). ..................................................................................................................................... 177
FIGURA 7.54 - PREPARAÇÃO DA MISTURA DE SOLO-CIMENTO. ........................................................ 177
FIGURA 7.55 - COLOCAÇÃO DA MISTURA DE SOLO-CIMENTO NO FURO COM A HASTE. ........... 178
FIGURA 7.56 - HASTES DE MADEIRA INSTALADAS. .............................................................................. 178
FIGURA 7.57 - ABERTURA LATERAL PARA O CONTATO DA OBRA COM A LATERAL DA EROSÃO.
............................................................................................................................................................................ 179
FIGURA 7.58 - ABERTURA LATERAL PARA O CONTATO DA OBRA COM A LATERAL DA EROSÃO.
............................................................................................................................................................................ 179
FIGURA 7.59 - INSTALAÇÃO DAS TELAS METÁLICAS........................................................................... 180
FIGURA 7.60 - DETALHE DO 3º BARRAMENTO INSTALADO. ............................................................... 180
FIGURA 7.61 - EXECUÇÃO DO CONTATO DO GEOTÊXTIL COM A LATERAL DA EROSÃO. .......... 181
FIGURA 7.62 - VISTA GERAL DA OBRA EXECUTADA. ........................................................................... 181
xix
LISTA DE SÍMBOLOS, ABREVIAÇÕES E UNIDADES
ABNT......................................................................... Associação Brasileira de normas técnicas
%.............................................................................................................................. Porcentagem
∅.................................................................................................................................... Diâmetro
μ................................................................................................................................... Gramatura
Ψ...........................................................................................................................Permissividade
θ........................................................................................................................ Transmissividade
μm ..............................................................................................................................micrômetro
A............................................................................................................................................Área
AFNOR ........................................................................ Association Française de Normatization
AM ................................................................................................Estado do Amazonas – Brasil
AOS..................................................................................................Aparent Opening Size (O95)
AR ..............................................................................................................Porcentagem de areia
ASTM........................................................................American Society of Testing and Material
C .................................................................Fator que expressa o uso e manejo do solo e cultura
CAESB........................................................................Companhia de águas e esgoto de Brasília
cm............................................................................................................................... Centímetro
cm2.............................................................................................................. Centímetro quadrado
cm3...................................................................................................................Centímetro cúbico
Cu.................................................................................Coeficiente de não-uniformidade do solo
CV ..........................................................................................................................Cavalo Vapor
D10 ............................ Diâmetro da partícula do solo que corresponde a 10%, passante em peso
D100 ......................... Diâmetro da partícula do solo que corresponde a 100%, passante em peso
D15 ............................ Diâmetro da partícula do solo que corresponde a 15%, passante em peso
D50 ............................ Diâmetro da partícula do solo que corresponde a 50%, passante em peso
D60 ............................ Diâmetro da partícula do solo que corresponde a 60%, passante em peso
D85 ............................ Diâmetro da partícula do solo que corresponde a 85%, passante em peso
D90 ............................ Diâmetro da partícula do solo que corresponde a 90%, passante em peso
DAEE/IPT ....... Departamento de águas e energia elétrica/ Instituto de Pesquisas Tecnológicas
DF........................................................................................................................ Distrito Federal
EC........................................................................................................................ Energia cinética
ErAn ..................................................................................................Solo da erosão de Anápolis
xx
ErCe 1.......................................................................................... Solos da erosão de Ceilândia 1
ErCe 2............................................................................................Solo da erosão de Ceilândia 2
F3, f3......................................................................................... Ensaio de filtração da fração fina
FOS..........................................................................................Abertura de filtração do geotêxtil
FS ................................................................................................................... Fator de segurança
g.......................................................................................................................................... grama
g/m2 ....................................................................................................grama por metro quadrado
GO .........................................................................................................Estado de Goiás – Brasil
GR .........................................................................................................................Gradient Ratio
h............................................................................................................................................. hora
H.................................................................................................................................. Horizontal
ha ......................................................................................................................................Hectare
i.................................................................................................................... Gradiente hidráulico
ICH....................................................... Intensidade de chuva no intervalo de tempo considerado
ICH30 ................................................... Máxima intensidade de chuva em 30 minutos de duração
IP ............................................................................................................... Índice de plasticidade
IR-11.............................................................................................................Geotêxtil tipo IR-11
J ............................................................................................................................................Joule
k................................................................................................... Coeficiente de permeabilidade
K................................................................................................................Fator de erodibilidade
km...............................................................................................................................Quilômetro
kn.............................................................................. Coeficiente de permeabilidade do geotêxtil
kp............................................................... Coeficiente de permeabilidade no plano do geotêxtil
kPa............................................................................................................................Quilo Pascal
L ............................................................................................................................. Comprimento
l...............................................................................................................................................litro
log............................................................................................................................... Logarítimo
Ltda.................................................................................................................................Limitada
M ......................................................................................................................................... Mega
m..........................................................................................................................................Metro
m2 ........................................................................................................................Metro quadrado
m3 ............................................................................................................................Metro cúbico
MG ............................................................................................Estado de Minas Gerais – Brasil
xxi
mg.................................................................................................................................miligrama
min................................................................................................................................... Mínimo
ml..................................................................................................................................... mililitro
mm.................................................................................................................................milímetro
N. A. .........................................................................................................................Nível d’água
N.T.....................................................................................................................Nível do Terreno
nGT ...........................................................................................................Porosidade do geotêxtil
O95 ...................................... Tamanho de abertura de filtração obtido pelo peneiramento a seco
OAL ........................................ Porcentagem de óxido de alumínio, extraído por ácido sulfídrico
ºC............................................................................................................................. Grau Celcius
Of .............................................................................................Abertura de filtração do geotêxtil
OM ..........................................................................................Porcentagem de matéria orgânica
OP-15 ..........................................................................................................Geotêxtil tipo OP-15
OP-20 ..........................................................................................................Geotêxtil tipo OP-20
OP-30 ..........................................................................................................Geotêxtil tipo OP-30
OP-60 ..........................................................................................................Geotêxtil tipo OP-60
P.....................................................................................................................................Perímetro
p1.............................................................................................................................. piezômetro 1
p2.............................................................................................................................. piezômetro 2
p3.............................................................................................................................. piezômetro 3
Pc............................................................. Fator que expressa a prática conservacionista do solo
PERM............................................................. Permeabilidade codificada por Wischmeier et al.
pH ............................................................................................................ Potencial de hidrogênio
POA.........................................................................................................................% área aberta
Q......................................................................................................................................... Vazão
R .................................................................................................. Fator de erosividade da Chuva
S........................................................... Fator topográfico que expressa a declividade do terreno
s ..................................................................................................................................... segundos
S.A................................................................................................................ Sociedade Anônima
tGT ............................................................................................................. Espessura do geotêxtil
UnB .......................................................................................................Universidade de Brasília
USLE..............................Universal Soil Loss Equation (Equação Universal de Perdas de Solo)
USP.................................................................................................... Universidade de São Paulo
xxii
V................................................................................................................................. Velocidade
v....................................................................................................................................... Volume
VP-75 ..........................................................................................................Geotêxtil tipo VP-75
VV .................................................................................................................... Volume de vazios
XT-04 ..........................................................................................................Geotêxtil tipo XT-04
XT-06 ..........................................................................................................Geotêxtil tipo XT-06
γ ............................................................................................................................Peso específico
γa ............................................................................................................. Peso específico da água
γf ............................................................................................................. Peso específico da fibra
ρf ..................................................................................................................... Densidade da fibra
GRASTM .........................................................Razão entre gradientes como definido pela ASTM
xxiii
1. INTRODUÇÃO
Com o acelerado crescimento das áreas urbanas, desmatamento desordenado, avanço
das fronteiras agrícolas e a implantação sem os devidos cuidados de obras de infra-estrutura,
sérios e numerosos problemas erosivos vêm ocorrendo no país. Na região central do Brasil a
situação não é muito diferente, requerendo a realização de pesquisas de técnicas alternativas
para soluções de baixo custo e mitigação das áreas degradadas.
Neste trabalho procura-se apresentar considerações sobre os processos erosivos e
formas de tratamento com a utilização dos principais geossintéticos que estão sendo
empregados em diversas localidades do mundo na correção de tais processos. Nacionalmente
já há o surgimento de obras no controle de erosão com a utilização de materiais
geossintéticos.
Dessa forma, os principais objetivos desta Tese são:
a) Apresentar considerações sobre os processos erosivos e formas de controle com a
utilização dos principais geossintéticos utilizados na recuperação de erosões;
b) Entender melhor o mecanismo de retenção de partículas sólidas gerados por
processos erosivos com a execução de ensaios especiais de laboratório em equipamento de
grande porte;
c) Verificar o comportamento do geotêxtil virgem e o seu reuso quando submetido à
retenção de sedimentos;
d) Analisar a granulometria das partículas sólidas passantes pelos geotêxteis quando
submetidos a condições especiais de ensaios;
e) Apresentar técnicas econômicas a fim de se ampliar a utilização dos geotêxteis, por
apresentarem uma série de vantagens quanto ao seu uso; e
f) Proposição de metodologia executiva para barramentos com a utilização de
geossintéticos na recuperação de processos erosivos.
A seguir descreve-se a estrutura organizacional dos 8 Capítulos desta Tese.
No Capítulo 1 faz-se a apresentação do trabalho e seus objetivos.
O Capítulo 2 apresenta a revisão bibliográfica com breve resumo de conceitos do
fenômeno de erosão e os tipos e funções dos geossintéticos mais utilizados na engenharia
geotécnica, dando-se maior ênfase aos geotêxteis.
No Capítulo 3 são apresentados os sistemas usuais de controle de erosão indicados por
1
bibliografias específicas no assunto, além dos principais passos a serem seguidos no
dimensionamento de obras de controle de erosão com geotêxteis, geomantas e geocélulas.
No Capítulo 4, apresenta-se detalhadamente o equipamento desenvolvido para os
ensaios de filtração solo-geotêxtil e um breve comentário do equipamento utilizado para
análise granulométrica do material passante pelos geotêxteis nos ensaios de filtração.
No Capítulo 5 são apresentados os materiais e as metodologias utilizadas para os
principais ensaios executados neste trabalho.
No Capítulo 6 são apresentados e discutidos os resultados dos ensaios realizados no
simulador hidráulico para análise de geotêxteis como barreiras de sedimentos, bem como os
resultados de permeabilidade dos geotêxteis pós-ensaios, resultados de sólidos totais e os
resultados das análises granulométricas do material passante pelo geotêxtil nos referidos
ensaios.
No Capítulo 7 apresenta-se a proposta para um sistema de controle e recuperação de
processos erosivos, bem como as análises de estabilidade dos taludes da erosão em que se
instalou o sistema proposto de recuperação e a execução o modelo na erosão de Anápolis
(GO) e na erosão da Faber-Castell (MG).
No capítulo 8 são apresentadas as conclusões gerais desta Tese e sugestões para
pesquisas futuras.
2
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 O FENÔMENO DA EROSÃO - CONCEITOS BÁSICOS
O termo erosão tem sido basicamente utilizado para definir o desgaste dos solos e
rochas por ação da água (erosão hídrica), do vento (erosão eólica), do gelo (erosão glacial), da
neve (erosão nival), animais (erosão zoogênica), vegetais (erosão fitogênica) e homem
(erosão antrópica) com desgaste, desagregação, transporte e deposição das partículas.
O mecanismo do processo erosivo é bastante complexo em função de vários fatores
condicionantes que podem acelerar ou retardar esse processo, tais como: geologia;
geomorfologia; clima; atividades antrópicas; vegetação; tipos, usos e manejos dos solos e suas
propriedades físicas e químicas; forma da encosta; entre outros. No Brasil, a erosão hídrica
conta com um fator agravante que é o clima tropical, sendo a chuva, o fator climático de
maior relevância na erosão dos solos.
Segundo Vilar (1987), a erosão consiste num conjunto de processos pelos quais os
materiais de crosta terrestre são desagregados, dissolvidos ou desgastados e transportados de
um ponto a outro pelos agentes erosivos, tais como as geleiras, os rios, os mares, o vento ou a
chuva. O autor relata ainda que, na erosão pela chuva, distinguem-se como agentes erosivos a
gota que se precipita e o escoamento superficial resultante. Nesta tese será dada ênfase a
erosão hídrica.
Quanto à classificação, as erosões hídricas são classificadas em três tipos principais:
erosão superficial; erosão subterrânea e ravinamento. Esta última evolui para voçoroca que,
geralmente, é um estágio avançado da erosão superficial e/ou da erosão subterrânea.
A) EROSÃO SUPERFICIAL
Este tipo de erosão é o resultado do arrancamento e arrastamento de grãos ou torrões
de solo provocado, geralmente, pelo escoamento superficial homogêneo e difuso e/ou pela
concentração do escoamento superficial. No caso de chuvas, o fenômeno ocorre de forma
combinada entre o impacto das gotas da chuva e o escoamento superficial atuante,
desagregando e transportando as partículas de solo. Dependendo da forma como ocorre o
escoamento superficial ao longo da vertente, podem-se reconhecer dois subtipos de erosão:
erosão laminar ou por escoamento laminar e erosão linear mais ligada a geologia local,
podendo surgir um terceiro subtipo que é a erosão em anfiteatro.
3
• Erosão laminar:
A erosão laminar ocorre pela remoção uniforme do solo ao longo da vertente por um
fluxo uniformemente distribuído. Este tipo de erosão depende diretamente da inclinação dessa
vertente - para um mesmo material, é mais intensa para maiores declives.
• Erosão linear:
A erosão linear ocorre pela concentração do fluxo superficial no qual o poder erosivo,
então gerado, provoca a formação de feições lineares como sulcos, ravinas ou voçorocas, à
medida que a erosão se aprofunda no solo.
Segundo Lima (1999), devido ao arraste das partículas mais finas na erosão laminar,
ficam os elementos mais grosseiros formando irregularidades superficiais no solo. Conforme
a autora, as irregularidades superficiais do solo, associadas à declividade do terreno e à
intensidade das precipitações, obrigam o escoamento superficial a se concentrar, com
potência erosiva capaz de provocar pequenas feições lineares, sulcos, no solo, destacando
partículas em seu leito.
• Erosão em anfiteatro:
Este tipo de erosão não passa de uma forma concentrada da erosão linear. Nela ocorre
a formação de feições na forma de anfiteatro. Exemplo deste tipo de erosão é o apresentado
por Lima (1999) para a cidade de Manaus (AM).
B) EROSÃO SUBTERRÂNEA (INTERNA OU “PIPING”)
Este tipo de erosão geralmente ocorre quando o fluxo d’água penetra continuamente e
de modo concentrado na massa de solo, ocasionando o carreamento de partículas, provocando
a formação de vazios e bolsões em seu interior, e geralmente ocasionando desmoronamento.
Alguns autores descrevem o início do fenômeno de “piping” como o instante em que
as forças geradas pelo gradiente hidráulico superam as forças resistivas do solo, tais como:
embricamento e atrito entre as partículas, que interferem no movimento; coesão entre os
grãos, provenientes de atrações físico-químicas; cimentação e aglutinação por raízes.
Geralmente há uma grande relação entre a erosão subterrânea e a voçoroca. É bastante
comum estas ocorrerem simultaneamente, visto que a voçoroca intercepta o nível d’água
ocorrendo um aumento do gradiente hidráulico e das forças de percolação, propiciando assim
a instabilização e o carreamento das partículas de solo, provocando a erosão interna.
Mortari (1994) relata que no Distrito Federal a erosão subterrânea está relacionada ao
fluxo concentrado em aqüíferos porosos. Este fluxo origina aberturas em forma de tubos, que
4
podem vir a sofrer colapsos e originar cavidades na superfície. Nestas erosões as partículas do
solo são retiradas ao longo de todo o trecho do fluxo, tendendo a formar uma abertura
contínua desde a zona de alimentação até a eliminação. Geralmente esta abertura origina-se
no contato solo poroso e substrato mais impermeável, onde o fluxo se desenvolve mais
horizontalmente, acompanhando este contato.
Há de se destacar ainda a presença de um outro fenômeno relativo ao fluxo não
concentrado de água no solo que ocorre principalmente junto a taludes de ravinas e
voçorocas. É o fenômeno da esqueletização. Esse fenômeno corresponde à degradação físico-
química do solo, sendo a física oriunda das forças de percolação e a química da alteração do
solo devido às propriedades do fluido de percolação comprometendo a sua estabilidade. Lima
(2003) estudou este processo de degradação para erosões do Distrito Federal.
C) VOÇOROCAS
Conforme comentado, a voçoroca é um estágio avançado da erosão superficial e/ou da
erosão subterrânea, cujo poder destrutivo local é geralmente superior às outras formas.
Caracteriza-se pela remoção de grandes volumes de solo em curtos períodos de tempo.
O DAEE/IPT (1990) realizou um estudo e estabeleceu dois grandes grupos principais,
de acordo com a forma de deflagração do fenômeno, relacionando a origem do processo de
voçorocamento:
• voçorocas originadas por concentração de águas superficiais; - nesta categoria estão as
voçorocas urbanas, originadas pelo lançamento concentrado de águas servidas e águas
pluviais, e as voçorocas rurais induzidas pelas drenagens de rodovias e ferrovias e pelo
manejo agrícola inadequado; e
• voçorocas causadas por alterações hidrológicas na bacia de drenagem - neste caso a
principal causa de erosão é o desequilíbrio hidrológico gerado pelo desmatamento que,
aliado às condições favoráveis ao ravinamento, provoca alterações nas taxas de infiltração
e no regime de vazões. A conseqüência é o aparecimento de “piping” e erosão remontante
como forma de rejuvenescimento do sistema de drenagem.
2.2 EROSÕES NO DISTRITO FEDERAL
No Distrito Federal a origem de vários problemas de degradação ambiental são
causadas por grandes voçorocas que geram o assoreamento dos cursos d’água e reservatórios.
Costa (1981) cita que uma erosão na cidade satélite do Gama (DF) escavou em 7 anos um
5
volume de solo e rocha alterada de aproximadamente 660.000 m3, significando uma média de
95.000 m3/ ano.
Segundo Camapum de Carvalho et al. (1993), o aparecimento de erosões no Distrito
Federal está relacionado a dois agentes erosivos principais: ação do homem e da água, os
quais geralmente atuam associados, embora em diferentes proporções e condicionados pela
erodibilidade do solo.
Atualmente há vários modelos que tentam traduzir os processos evolutivos das erosões
para as mais diversas localidades.
Costa (1981) realizou estudos sobre as erosões na cidade do Gama (DF) e classificou
dois tipos principais de ocorrência, a erosão laminar e as voçorocas. Com as análises do
processo de evolução das erosões, classificou o desenvolvimento da erosão em quatro fases:
I - na primeira fase ocorre a formação da erosão superficial e em sulcos;
II - na segunda fase há o aprofundamento em seção “V” até atingir a rocha
decomposta;
III - na terceira fase ocorre o desenvolvimento na rocha decomposta com escavações
no sentido horizontal propiciando a formação de uma seção em forma de “U”; e
IV - na quarta fase ao nível de base da rocha sã, com alargamento de base e
surgimento de novas erosões nos flancos.
Mortari (1994) propôs um “Modelo Encaixado” para evolução das erosões no Distrito
Federal como sendo fruto dos condicionantes geológico-geotécnicos e estruturais da região,
principalmente da orientação, mergulho das camadas dos saprólitos e metassedimentos do
domínio geológico local.
Pelo “Modelo Encaixado”, no início do processo erosivo as voçorocas apresentam
geralmente a forma em “V” e evoluem em profundidade, largura e extensão em função dos
condicionantes hídricos e características geotécnicas do solo.
O processo evolui até atingir o substrato rochoso, que na região do Distrito Federal é
constituído em sua maioria de ardósia e metarritimitos que, face à tectônica atuante,
apresentam seus estratos bastante inclinados, com mergulho das camadas da ordem de 40º a
60º;
O fluxo d’água ao atingir esse contato, tende a se “encaixar” e fluir seguindo
aproximadamente a sua orientação e tendendo a se aprofundar, acompanhando o próprio
mergulho das camadas menos resistentes;
À medida que o encaixe se aprofunda, torna-se mais evidenciado, e o material vai
6
ficando mais resistente, tendendo a estabilizar o fundo da erosão, com o desgaste da base
passando a ser considerado um processo de erosão geológica normal. Este tipo de
comportamento dificulta o meandro do canal de fundo, impedindo a erosão lateral com
alargamento da base (forma trapezoidal) até um perfil de equilíbrio com posterior
desenvolvimento de vegetação.
No Distrito Federal, ocorrem erosões tipicamente em forma de “V” e a profundidade
está limitada à existência de saprólitos. Nessas erosões a largura é consideravelmente
pequena, quando comparadas com as da região sul do país.
2.3 MODELOS DE PERDAS DE SOLO EM BACIAS HIDROGRÁFICAS
Bordas & Semmelmann (1997), relatam que a descarga sólida produzida em uma
bacia através das características físicas da mesma é uma via ainda pouco explorada. Trata-se
de uma metodologia complexa, devido à grande quantidade de variáveis e fatores
intervenientes no processo, da qual é difícil obtenção de resultados satisfatórios. Os estudos
para obtenção de um modelo que retratasse a erosão na bacia hidrográfica iniciaram
praticamente no início do século, mas maiores impulsos ocorreram na década de sessenta e, as
pesquisas culminaram na Equação Universal de Perdas de Solo, conhecida como USLE
(Universal Soil Loss Equation), definida por Wischmeier e Smith em 1978.
Segundo Carvalho (1994), a USLE é a equação mais empregada para cálculo da
erosão em termos médios anuais. Esta equação corresponde ao produto de parâmetros básicos,
considerando diversos fatores condicionantes. Considera ainda que foi estabelecida com base
em dados estudados em mais de 10.000 lotes nos Estados Unidos, com distintas
características de clima, solo, relevo e cultivo, de dimensões reduzidas e, portanto,
submetidos, exclusivamente, a processos de erosão hídrica superficial do tipo laminar. A
equação é dada da seguinte forma:
A = R.K.L.S.C.Pc .................................................................................................................(2.1)
Onde:
A = perda de solo por unidade de área e tempo, as unidades podem ser (t/ha.ano);
R = fator de erosividade da chuva, que expressa a capacidade erosiva da precipitação média
anual da região, em (MJ/ha).(mm/h);
7
K = fator de erodibilidade do solo que representa a capacidade do solo de sofrer erosão por
uma determinada chuva, em (t.h /MJ.mm);
L = fator topográfico que expressa o comprimento do declive;
S = fator topográfico que expressa a declividade do terreno;
C = fator que expressa o uso e manejo do solo e cultura;
Pc = fator que expressa a prática conservacionista do solo.
Segundo Baptista (1997), para estimar cada uma das variáveis da USLE, é necessária
uma quantidade considerável de experimentos de campo, o que praticamente inviabiliza sua
utilização para grandes áreas. O autor considera ainda que, por esta razão, torna-se necessária
a utilização das técnicas de geoprocessamento, como alternativa ferramental para esse tipo de
análise em escala regional.
A USLE é empregada, com bons resultados, para pequenas áreas e uso agrícola,
resultando na quantificação da perda de solo por erosão laminar. Quando são adotadas áreas
grandes, de escala regional, não se pode ignorar que ao longo de uma vertente ocorrem,
simultaneamente, os processos de erosão e de deposição, além de se observar erosão nos
canais fluviais, o que não é previsto na metodologia da USLE e, que constituem uma
limitação dessa equação na quantificação da erosão (Baptista, 1997). Serão comentados com
mais detalhes os fatores de erodibilidade e de erosividade.
A erosividade ou fator R é considerado como índice de erosão pluvial. Expressa a
capacidade da chuva de causar erosão em uma área sem proteção, sendo também conhecido
como “índice de Wischmeier” (Carvalho, 1994).
Analisando a bibliografia disponível sobre erosão, percebe-se que, embora os
pesquisadores concordem com a importância das características físicas das chuvas para se
definir sua erosividade, eles divergem quanto ao cálculo da energia cinética associada, quanto
ao valor da intensidade e quanto à forma de uso da freqüência e duração (Vilar, 1987).
Entende-se por energia cinética a energia que uma gota de chuva adquire em sua
queda ao se desprender de uma nuvem e se precipitar em direção ao solo. Essa energia é,
portanto, função da massa e da velocidade da gota (SEPLAN, 1992).
O índice de erosividade é obtido pela multiplicação da máxima intensidade de chuva,
para duração de 30 minutos, com a energia cinética, conforme a Equação 2.2 que foi proposta
por Wischmeier & Smith (1958) e, está demonstrada abaixo:
8
30CHCIE R = ......................................................................................................................... (2.2)
Onde:
R = índice de erosividade (MJ/ha)(mm/h);
Ec = energia cinética (MJ/ha.mm);
ICH30 = máxima intensidade de chuva em 30 minutos de duração (mm/h).
Segundo Carvalho (1994), a energia cinética pode ser calculada pela Equação 2.3.
CHC 8,877.logI12,142 E += ................................................................................................ (2.3)
Onde:
Ec = energia cinética de precipitação, em (t.m/ha.mm);
ICH = intensidade de chuva do intervalo considerado, em (mm/h).
Segundo Bertoni & Lombardi Neto (1993) citados por Baptista (1997), o fator de
erosividade é o resultado da combinação entre as energias cinéticas das gotas de chuvas,
expressa pela Equação 2.4, onde os parâmetros são os mesmos da equação descrita por
Carvalho(1994), citada acima.
CH0,0873logI 0,119 Ec += .................................................................................................. (2.4)
Onde:
Ec = energia cinética em (MJ/ ha.mm),
ICH = intensidede de chuva em (mm/h).
Segundo Carvalho (1994), o fator R a ser adotado deve ser a média dos vários fatores
R obtidos durante um ano. Relata também que, Wischmeier considerava o fator R como a
média dos valores de erosividade para um período de 22 anos. Os valores de R variam de
fraco a muito forte, conforme a escala abaixo, para unidades de (t.m/ha)(mm/h):
R < 250 – erosividade fraca;
250 < R < 500 – erosividade moderada;
500 < R < 750 – erosividade moderada à forte;
9
750 < R < 1000 – erosividade forte;
R > 1000 – erosividade muito forte.
Já a erodibilidade é um dos parâmetros que leva em conta as características do solo.
Este parâmetro determina a maior ou menor susceptibilidade do solo a erosão. Segundo
Santos (1997), Vilar & Prandi (1993) definem a erodibilidade de um solo como a sua aptidão
para resistir aos esforços provenientes dos processos erosivos.
Segundo Carvalho (1994), a determinação da erodibilidade pode ser feita
experimentalmente, desde que se possa recolher o material erodido em tanques coletores de
enxurrada e proveniente de uma área isolada conhecida, usando declive de 9% e comprimento
de rampa de 25 m, sendo as áreas preparadas no sentido do declive e sem cobertura vegetal,
consideradas como uma “parcela unitária”. O autor considera ainda que, quando estas
condições são encontradas, os valores de L, S, PC e C são iguais a um. O valor de A pode ser
determinado pela obtenção do material erodido e coletado nos tanques. O seu valor é igual à
perda de solo A, por unidade de erosividade, EcICH30.
Segundo Baptista (1997), Denardin (1990) compilou os valores de erodibilidade
medidos em mais de trinta diferentes localidades em vários estados brasileiros e, utilizando
métodos de regressão, em 31 tipos de solo, determinou a Equação 2.5, abaixo descrita:
)(1078,3)(1016,1)(1034,8)(106,08 K 433-3 AROALOMPERM ×−×−×+×= −− .............. (2.5)
Onde:
PERM = permeabilidade codificada por Wischmeier et al. (1971);
OM = porcentagem de matéria orgânica;
OAL = porcentagem de óxido de alumínio, extraído por ácido sulfúrico;
AR = porcentagem de areia.
O método de Wischmeier, Figura 2.1, é um dos mais utilizados, por ser de fácil e
rápida obtenção do parâmetro K. Este método baseia-se em um nomograma que requer
algumas características do solo como: porcentagens granulométricas dos solos, teor de
matéria orgânica, estrutura e permeabilidade do solo e, resulta em um valor de K.
10
Figura 2.1- Nomograma de Wischmeier para obtenção do fator K, fator de erodibilidade do
solo (Carvalho, 1994).
Segundo Carvalho (1994), os valores de K variam de fraco a elevado, seguindo a
classificação a seguir:
K < 0,15 – erodibilidade fraca;
0,15 < K < 0,30 – erodibilidade média;
K > 0,30 – erodibilidade elevada.
Segundo Vilar (1987), muito resta a esclarecer sobre a resistência do solo à erosão,
porém, qualitativamente, sabe-se que os solos de comportamento granular, com partículas
pequenas, da ordem de siltes e areias finas, apresentam grande susceptibilidade à erosão.
Afirma também que, a erodibilidade dos solos tende a decrescer à medida que aumenta a
possibilidade de agregação de partículas e a estabilidade das mesmas. Conclui então que, os
solos coesivos devem apresentar uma maior resistência à erosão por solicitações externas
devido ao escoamento e às gotas de chuva.
Richardson and Middlebrooks (1991) citados por Holtz et al. (1997) apresentam um
método simplificado para determinação de K, L e S em função do tipo de solo e da
declividade do terreno, que pode ser obtido da Figura 2.2 mostrada a seguir:
11
Inclinação do terreno x Fator KLS
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0 5 10 15 20 25 30Inclinação do terreno (%)
KLS
Silte
Argila Siltosa
Argila
Areia
Figura 2.2 – Fator KLS para perda de solos x inclinação do terreno (modificado – Richardson
e Middlebrooks, 1991).
2.4 GEOSSINTÉTICOS: TIPOS E FUNÇÕES
Entende-se por geossintético o material sintético, oriundo da indústria petroquímica,
ou natural utilizado como inclusão em obras geotécnicas com variadas finalidades (Palmeira,
1992).
A ASTM D 4439 (1994) definiu geossintético como sendo um produto planar, oriundo
de materiais poliméricos e usado em combinação com solos, rochas, ou outros materiais
relacionados com engenharia geotécnica como parte integrante de projetos, estruturas ou
sistemas.
Esses produtos vêm experimentando uma crescente verticalização em uso pelas
restrições e controles mais rígidos impostos pelos órgãos ambientais, devido à sua
disponibilidade, menor custo, redução de prazos e facilidades construtivas associados ao
emprego desses materiais, entre outros fatores que estão a eles associados.
Os principais tipos de geossintéticos são:
• Geotêxteis: são materiais permeáveis constituídos por fibras de polímeros dispostos e
fabricados em arranjos tecidos e não tecidos;
• Geogrelhas: são estruturas planares, na forma de grelhas, com grandes aberturas ou
vazios, geralmente utilizadas como reforço de solo em obras geotécnicas. Atualmente a
12
técnica de reforço de solos com geogrelhas se constitui em excelente solução técnica e
econômica para aterros sobre solos moles, muros, reforços de revestimentos de taludes e
outras aplicações, sendo muitas dessas no controle de erosões;
• Georedes: são estruturas planas em forma de grelha, constituídas de forma a apresentarem
grande volume de vazios, utilizadas predominantemente como elemento drenante;
• Geomembranas: são membranas de borracha ou material plástico, impermeáveis e de
pequena espessura, empregadas principalmente no revestimento de canais, reservatórios e
aterros sanitários;
• Geocompostos: são combinações de dois ou mais materiais, sintéticos ou não;
• Geocélulas: sistema de confinamento celular, tridimensional e flexível. Trabalham através
de uma série células tridimensionais contíguas. Quando expandidas de sua posição inicial,
as células tomam a forma de uma grande colméia. Essas células geralmente são
preenchidas por solo, materiais granulares, solo-cimento e concreto, dependendo da
aplicação.
As geocélulas são geralmente empregadas para suporte de carga (estabilização de base
de pavimentos rodoviários, melhoria de sub-bases de pátios intermodais, pavimentados ou
não, melhoria do lastro ferroviário), estruturas de contenção de solo (muros de arrimo de
gravidade, muros de arrimo compostos com ancoragens), revestimentos de canais
(revestimento com preenchimento granular, com vegetação ou com concreto), controle de
erosão em taludes (taludes com vegetação, sem vegetação, revestidos com concreto), entre
outras aplicações. No processo de vegetação vem sendo utilizadas as geocélulas elaboradas
com filtros naturais. A sua função é conter o solo na fase de enraizamento. Após esta fase ela
perde a finalidade e é biodegradada, daí a sua vantagem neste tipo de problema.
Atualmente já existe no mercado o confinamento celular com células grandes que
envolvem e protegem a zona de enraizamento vegetal, arbustos e pequenas árvores que
podem ser facilmente plantadas dentro dessas células.
• Geodrenos: são tubos ou tiras plásticas ranhuradas envolvidas por material filtrante,
geralmente geotêxtil não tecido, utilizados como drenos verticais sob aterros ou como
elementos drenantes em taludes e no paramento interno de estruturas de contenção.
Além desses citados, existe uma grande variedade de geossintéticos disponível no
mercado para as mais diversas aplicações em obras de engenharia.
Diversos autores atribuem as seguintes funções principais para os geossintéticos:
• Filtração: retenção de solos e outras partículas, permitindo a passagem do fluido;
13
• Drenagem: coleta e condução do fluido pelo corpo do geossintético;
• Separação: visa impedir a mistura de dois ou mais materiais adjacentes;
• Reforço: visa reforçar a massa de solo aumentando-lhe a resistência mecânica e
diminuindo a sua compressibilidade;
• Barreira: visa impedir a passagem do fluxo de um líquido ou gás de um lugar para outro; e
• Proteção: visa proteger ou limitar danos a estruturas geotécnicas.
Em Geotecnia, os geossintéticos podem ser aplicados em: reforço e estabilização de
solos, drenagem e filtração, proteção de taludes contra erosão, armadura para faceamento de
estruturas de contenção em concreto projetado, obras costeiras, controle de movimentação de
dunas de areia, impermeabilização, separação de materiais, entre outras aplicações. A Tabela
2.1 apresenta um resumo dos principais tipos de geossintéticos e suas funções.
Tabela 2.1 - Tipos de Geossintéticos e principais funções (modificado - Koerner, 1994).
Possível Função Geossintético Separação Reforço Filtração Drenagem Barreira
impermeável Geotêxtil 1 ou 2 1 ou 2 1 ou 2 1 ou 2 1* ou 2* Geogrelha 2 1 NA NA NA Georrede 2 NA NA 1 NA Geomembrana 2 NA NA NA 1 Geocomposto 1 ou 2 1 ou 2 1 ou 2 1 ou 2 1 ou 2 *Quando impregnado com asfalto
Legenda: 1 - função principal; 2 - função secundária; NA - não aplicável.
As Figuras 2.3 a 2.10 apresentam os principais tipos de geossintéticos e suas
aplicações.
14
Figura 2.3 - Geotêxtil não tecido e aplicação em drenagem.
Figura 2.4 - Geotêxtil aplicado em pavimentação asfáltica.
Figura 2.5 - Geogrelha e aplicação em reforço de solos.
Figura 2.6 - Geomembrana aplicada em disposição de resíduos.
15
Figura 2.7 - Geocélula aplicada na proteção de talude contra erosão.
Figura 2.8 - Geodreno aplicado em adensamento e consolidação de solo mole.
Figura 2.9 - Geomanta e seu princípio de funcionamento.
16
Figura 2.10 - Geomanta aplicada no controle de erosão.
2.5 GEOTÊXTIL EM FILTRAÇÃO E DRENAGEM
Devido à importância que os geotêxteis desempenham como elemento de filtração e
drenagem é necessário que se conheçam algumas propriedades físicas e hidráulicas deste tipo
de geossintético. A seguir descrevem-se as principais propriedades dos geotêxteis.
2.5.1 PROPRIEDADES FÍSICAS
O objetivo principal do conhecimento das propriedades físicas dos geotêxteis é a
caracterização e o controle de qualidade do produto, e as principais propriedades físicas são:
gramatura, espessura e porosidade.
• Gramatura (μ)
É definida como sendo massa por unidade de área, sendo expressa em gramas por
metro quadrado. Ela é um dos parâmetros mais usados para a identificação dos geotêxteis.
• Espessura (tGT)
É definida como sendo a distância entre duas superfícies rígidas e paralelas, expressa
em milímetros, que comprimem a amostra de geotêxtil sob certos níveis de cargas pré-
estabelecidos. Estes níveis são, geralmente:
- para espessura nominal: sobrecarga de 2 kPa;
- para condições próximas às de campo: sobrecarga acima de 2 kPa.
• Porosidade (nGT)
É definida como sendo a relação entre o volume de vazios e o volume total da amostra
17
de geotêxtil, expressa em %, constituindo-se numa característica bastante importante,
podendo ser obtida pela expressão abaixo:
100 x x x t
- 1 = - 1 = VV
afGTf
v ⎟⎟
⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=
γρμ
γγ
GTn (%)................................................................. (2.6)
Onde: Vv = volume de vazios;
V = volume total do geotêxtil;
tGT = espessura do geotêxtil;
μ = gramatura do geotêxtil;
γ = peso específico total do geotêxtil;
γf = peso específica da fibra (densidade da fibra multiplicada pelo peso específico
da água);
γw = peso específico da água a 4ºC;
ρf = densidade da fibra.
2.5.2 PROPRIEDADES MECÂNICAS
As propriedades mecânicas dos geotêxteis servem para caracterizá-lo, controlar sua
qualidade, fornecer parâmetros para projetos e para o conhecimento de seu comportamento
em determinadas condições de solicitação.
As principais propriedades mecânicas do geotêxtil são: compressibilidade, resistência
à propagação do rasgo, resistência à perfuração, flexibilidade e resistência à tração. Em
filtração e drenagem a compressibilidade é uma propriedade bastante importante.
Define-se compressibilidade de um geotêxtil a variação de sua espessura quando
carregado. Essa compressibilidade faz com que a permeabilidade dos geotêxteis seja em
função da tensão normal a que eles estão submetidos (Vidal, 1990).
2.5.3 PROPRIEDADES HIDRÁULICAS
As propriedades hidráulicas dos geotêxteis estão diretamente ligadas à sua utilização
nas funções de filtração, drenagem e separação. Para isso, é necessário que se conheçam a
permeabilidade normal à manta, permeabilidade ao longo do plano da manta e porometria.
• Permissividade (ψ)
Geralmente quando o geotêxtil desempenha a função de dreno é necessário se
18
conhecer a permeabilidade normal ao seu plano (Figura 2.11). A permissividade é definida
pela expressão abaixo, expressa em s-1.
ψ κ = t
n
GT
...............................................................................................................................(2.7)
Onde: κn = coeficiente de permeabilidade normal ao plano do geotêxtil;
tGT = espessura do geotêxtil;
O ensaio para a determinação da permissividade é normalizado pela ASTM (D 4491-85).
• Transmissividade ou Transmissibilidade (θ)
A transmissibilidade exprime a capacidade que o geotêxtil possui de conduzir fluido
no seu próprio plano, expressa em cm2/s (Figura 2.11). É aplicada quando há interesse na
consideração de drenagem pelo geotêxtil, sendo dada pela relação seguinte:
θ = k . tp GT ..........................................................................................................................(2.8)
Onde: kp = coeficiente de permeabilidade no plano do geotêxtil;
tGT = espessura do geotêxtil.
PERMISSIVIDADE
tGT geotêxtil
TRANSMISSIVIDADE
tGT
L
Qp
Qt
Figura 2.11 - Parâmetros hidráulicos (modificado - Gardoni, 1995).
Nesta pesquisa, conforme será mostrado no Capítulo 5, o geotêxtil foi utilizado na
posição vertical com o fluxo ocorrendo na horizontal conforme mostra a Figura 2.12 a seguir.
19
Esta figura mostra que, nessa condição, o fluxo passante pelo geotêxtil é composto de duas
parcelas, uma correspondente à permissividade (Qp) e outra à transmissividade (Qt).
PERMISSIVIDADE TRANSMISSIBILIDADE
tGT tGT
Q Q Q t
Q p+ Q t Q p+ Q t
h h J
h J
x
h M
h M
Figura 2.12 - Parâmetros hidráulicos para os ensaios utilizados nesta pesquisa.
Nessa situação há de se considerar a dificuldade em se determinar no mesmo ensaio o
valor da permissividade e o da transmissividade. A seguir, apresenta-se como seria o cálculo
da permissividade e da transmissividade, caso conhecêssemos o valor da vazão
correspondente a cada parcela.
A) CÁLCULO DA PERMISSIVIDADE
01) ll ......... hdd
hiAiAVQx
hnnnp κκκ ==== 02)
x
hn
p
dd
hkQ
..=l
03) ∫ ∫=GT e
s
t h
hhnx
p dhkdQ
0
...l
04) [ ]M
J
GT
h
hn
tp hkxQ
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡=
2..
2
0l
05) [ 22.2
. JMn
GTp hh
kt
Q−=
l]
)
( 22...2
JM
GTpn hh
tQk
−==l
ψ .............................................................................................................(2.9)
B) CÁLCULO DA TRANSMISSIVIDADE
20
01) 02) *.AVQt = *.. AikQ pt =
03) LthhkQ GTpt ...= 04) LtkQ GTpt ..=
LQt=θ ...............................................................................................................................(2.10)
Onde: Qp = vazão correspondente à permissividade;
Qt = vazão correspondente à transmissividade;
V = velocidade do fluxo pelo geotêxtil;
A = área molhada do geotêxtil;
A* = área transversal do geotêxtil;
kn = coeficiente de permeabilidade normal ao plano do geotêxtil;
i = gradiente hidráulico;
hM = altura da mistura a montante;
hJ = altura da mistura a jusante;
= largura do canal; l
Ψ = permissividade;
L = comprimento pelo qual o fluxo correspondente a transmissividade percorre;
kp = coeficiente de permeabilidade no plano do geotêxtil;
tGT = espessura do geotêxtil;
θ = transmissividade.
• Abertura de Filtração
É definida como sendo o diâmetro da maior partícula que passa pelo geotêxtil nas
condições específicas de ensaio.
Para a determinação desta propriedade não há uma metodologia aceita
internacionalmente, entretanto as mais usadas são as padronizadas pela ASTM D 4751
(“Apparent Opening Size” - AOS), e pela ISO, que correspondem a abertura para a qual 95%
dos grãos que passam pelo geotêxtil são menores do que tal diâmetro (O95).
2.6 CRITÉRIOS DE FILTRO PARA GEOTÊXTEIS
O dimensionamento de um filtro de geotêxtil exige que certos critérios sejam
atendidos para se ter um desempenho satisfatório. Tais critérios basicamente comparam
tamanhos característicos de grãos de solo (diâmetros correspondentes à determinada
21
percentagem passando em ensaios granulométricos) com a abertura de filtração do geotêxtil.
Autores como Christopher et al. (1993) e Akagi (1994), citados por Matheus (1997),
apresentam 3 critérios para o desempenho de filtros de geotêxteis, tais critérios são: Critério
de Retenção, Critério de Permeabilidade e Critério de Colmatação. Entretanto, alguns autores
limitam-se apenas aos Critérios de Retenção e de Permeabilidade, por serem considerados os
mais importantes.
O Critério de Retenção estabelece as condições para que o filtro retenha partículas o
suficiente para que mantenha o solo protegido e estável internamente, permitindo a migração
de algumas partículas para o geotêxtil ou através dele.
O Critério de Permeabilidade estabelece basicamente que o geotêxtil deve possuir
uma adequada capacidade de fluxo e uma permeabilidade suficientemente alta a fim de evitar
inesperados acréscimos de poro-pressão no dreno/filtro.
O Critério de Colmatação é considerado por alguns autores como o mais
problemático dos critérios. Os principais mecanismos de colmatação em geotêxtil são:
cegamento - quando ocorre a formação de uma fina camada de solo sobre o geotêxtil, e
apenas uma pequena parcela de solo migra para o seu interior; bloqueamento - ocorrendo
quando há uma obstrução das aberturas do geotêxtil pelas partículas de solo retidas sobre este
ou em seu interior.
A seguir apresentam-se alguns critérios de filtros para geotêxteis.
• Federal Highway Administration FHWA - (Holtz et al, 1997)
Tabela 2.2 - Resumo de critérios para seleção de geotêxteis (modificado - Holtz et al., 1997). I. Critério de Retenção (Resistência a piping)1
Solos Fluxo permanente Fluxo dinâmico e cíclico (se o geotêxtil pode mover-se)
< 50% passando2 0,075 mm AOS ou O95 ≤ B D85
Cu ≤ 2 ou ≥ 8: B = 1 2 < Cu ≤ 4: B = 0,5 Cu4 < Cu < 8: B = 8/ Cu
O95 ≤ 0,5 D85
≥ 50% passando 0,075 mm Tecido: O95 ≤ D85
Não tecido: O95 ≤ 1,8 D85
O95 ≤ 0,5 D85
Para solos coesivos (IP > 7) O95 (geotêxtil) ≤ 0,3 mm II. Critério de Permeabilidade/ Permissividade3
A) Aplicações Críticas e Severas kgeotêxtil ≥ 10 ksolo B) Aplicações Pouco Críticas e Pouco Severas (com areia média a grossa e cascalho) kgeotêxtil ≥ ksolo
22
C) Permissividade Requerida ψ ≥ 0,7 s-1 para < 15% passando 0,075 mm;
ψ ≥ 0,2 s-1 para 15 a 50% passando 0,075 mm;
ψ ≥ 0,1 s-1 para > 50% passando 0,075 mm.
Tabela 2.2 (continuação) - Resumo de critérios para seleção de geotêxteis (modificado - Holtz et al., 1997). III. Critério de Colmatação4
A) Aplicações Críticas e Severas
Selecionar o geotêxtil encontrado I, II, IIIB e executar o ensaio de filtração solo/geotêxtil antes a especificação,
pré-qualificação do geotêxtil, ou depois de selecionado, antes da solução apresentada. Alternativa: usar lista
aprovada de especificação para aplicação de filtração. Método de ensaio sugerido: Gradient Ratio, ASTM D
5101 para solos pouco coesivos ou Hydraulic Conductivity Ratio, ASTM D 5567 para solos coesivos.
B) Aplicações pouco Críticas e pouco Severas
1. Desempenho do ensaio de filtração solo/geotêxtil;
2. Alternativa: O95 ≥ 3 D15 para Cu > 3;
3. Para Cu ≤ 3, especificar o geotêxtil com o tamanho de abertura máxima possível para o critério de retenção;
4. Para solo com % passando 0,075 mm. > 5% < 5%
• geotêxtil monofilamento tecido, POA ≥ 4% ≥10%
• geotêxtil não tecido, porosidade.5 ≥ 50% ≥ 70%
Notas:
1. Quando o solo protegido contém partículas que passam na peneira 0,075 mm, usar somente
a fração de solo passante na peneira 4,75 mm para escolha do geotêxtil;
2. Selecionar o geotêxtil com base no valor da maior abertura nominal requerida;
3. A permeabilidade deve ser baseada na atual área abertura do geotêxtil avaliada para o
fluxo. Por exemplo, se 50% da área do geotêxtil deve ser recoberta por blocos de concreto, a
área de fluxo efetiva é reduzida em 50 %;
4. Os ensaios de filtração são ensaios para verificação do desempenho do geotêxtil, e eles
dependem do solo específico e das condições de projeto;
5. Os requisitos de porosidade são baseados na porosidade de filtros granulares graduados.
Obs.: Além dos critérios citados na Tabela 2.2, Holtz et al. (1997) citam algumas
23
características de sobrevivência dos geotêxteis que devem ser observadas na fase de
instalação, construção e durante a vida útil da obra, tais como: resistência ao arrancamento,
deformação, resistência de costuras, resistência à penetração, resistência ao impacto,
resistência ao rasgamento e degradação por raios ultravioleta.
• Comitê Francês de Geotêxteis e Geomembranas - CFGG (modificado - Matheus, 1997)
Tabela 2.3 - Resumo de critérios para seleção de geotêxteis (modificado - Matheus, 1997). I. Critério de Retenção FOS < C1 x C2 x C3 x C4 x D85
Onde: FOS = abertura de filtração do geotêxtil; C1, C2, C3, e C4 = coeficientes relativos ao gradiente hidráulico, à densidade do solo, à granulometria do solo e às funções do geotêxtil, respectivamente; D85 = diâmetro da partícula de solo que corresponde a 85%, passando em peso.
A) Coeficientes adimensionais para o Critério de Retenção
Coeficientes Aplicação C1 = 1,00 C1 = 0,80
Solos bem graduados e contínuos Solos uniformes e contínuos
C2 = 1,25 C2 = 0,80
Solos densos e confinados Solos fofos e descontínuos
C3 = 1,00 C3 = 1,00 C3 = 0,60
Gradiente hidráulico i < 5 Gradiente hidráulico 5 < i < 20 Gradiente hidráulico 20 < i < 40
C4 = 1,00 C4 = 0.30
Uso somente para filtração Uso para filtração e drenagem
II. Critério de Permeabilidade kg > A x ks Onde: kg = permeabilidade do geotêxtil, em m/s; A = coeficiente admensional para permeabilidade; ks = coeficiente de permeabilidade do solo, em m/s.
A) Valores do coeficiente A
Coeficiente A Aplicação
103 tGT Gradientes baixos e solos limpos
104 tGT Gradientes baixos e solos de permeabilidade baixa
105 tGT Gradientes elevados e obras de grande responsabilidade Obs.: tGT = espessura do geotêxtil em metros
24
III. Critério de Colmatação Of ≥ 4 D15
• Outros Critérios
Tabela 2.4 - Outros Critérios de filtro (modificado - Shi, 1993; Matheus, 1997).
I. Critério de Retenção
Calhoun, 1972 O95/d85 ≤ 1
O95 ≤ 0,2 mm
Geotêxteis tecidos (solos com ≤ 50 % passando na peneira 200)
Geotêxteis tecidos (solos coesivos)
Ogink, 1975 O90/D90 ≤ 1
O90/D90 ≤ 1,8
Geotêxteis tecidos
Geotêxteis não tecidos
Millar, 1980 O50/D85 ≤ 1 Geotêxteis tecidos e não tecidos
Rankilor, 1981
O50/D85 ≤ 1
O15/D15 ≤ 1
Geotêxteis não tecidos (solos c/ 0,02 ≤ d85 ≤ 0,25 mm)
Geotêxteis não tecidos (solos c/ d85 ≥ 0,25 mm)
Carrol, 1983 O95/D85 ≤ 1 Geotêxteis tecidos e não tecidos
Faure et al., 1986
FOS/D85 < 1,0 - 1,2
FOS/D85 < 1,5 - 2,0
Condições críticas
Condições menos críticas
Bhatia, 1990 FOS/D85 ≤ 3,0 Baseado no ensaio de filtração de longa duração para solos de
graduação aberta
II. Critério de Permeabilidade
Calhoun (1972),
Haliburton et al.
(1982), Carrol
(1983), Christopher
& Holtz (1985)
kgeotêxtil ≥ ksolo
Fluxo contínuo, aplicações não críticas e condições não severas
de solos
Carrol, 1982 kgeotêxtil ≥ 10 ksolo Aplicações críticas e severas condições de solo e hidráulicas
CFEM, 1982 kgeotêxtil > ksolo Para a retenção de um meio limpo (areias grossas)
Giroud, 1982 kgeotêxtil > 0,1 ksolo Sem fator de segurança
Koerner, 1990 Ψperm. > FS x Ψreq. FS baseado nas condições de aplicação e nas condições do solo
III. Critério de Colmatação
25
Calhoun (1972),
Haliburton et al
(1982), Giroud
(1982), Carroll
(1983), Koerner
(1990).
Para condições
críticas e aplicações
severas
Execução de ensaios de desempenho de filtração solo-geotêxtil
Tabela 2.4 (continuação) - Outros Critérios de filtro (modificado - Shi, 1993; Matheus, 1997).
III. Critério de Colmatação (Para condições menos críticas e menos severas)
• Recomenda-se execução de ensaios de desempenho de filtração solo-geotêxtil
• Geotêxteis com tamanhos mínimos de poros e para solos contendo finos, principalmente os de uma matriz
descontínua:
- Christopher & Holtz, 1985 O95 ≥ 3 D15 para Cu ≥ 3 - Fisher et al. (1990); Christopher et al. (1990) O15/D15 ≥ 0,8 a 1,2
O50/D50 ≥ 0,2 a 1,0 • Para Cu ≤ 3: deve-se especificar geotêxteis com tamanhos máximos de aberturas baseados no critério de
retenção.
• Para abertura de área aparente:
- Calhoun (1972); Koerner (1990) Geotêxteis tecidos: % de área ≥ 4 - Koerner (1990) Geotêxteis não tecidos: ≥ 30% a 40%
2.6.1 ENSAIOS LABORATORIAIS PARA FILTRAÇÃO SOLO-GEOTÊXTIL
Para o funcionamento de um filtro geotêxtil, deve-se estabelecer um padrão de
comportamento para as partículas de solo retidas à montante. Para isso o geotêxtil deverá
apresentar um comportamento que satisfaça dois requisitos básicos, ou seja: deverá ter
aberturas pequenas o suficiente para prevenir excessiva migração de partículas de solo,
entretanto, essas aberturas devem ser grandes o suficiente para permitir um adequado fluxo de
líquido.
Há vários ensaios de laboratório direcionados a verificar o comportamento das
propriedades hidráulicas do sistema solo-geotêxtil-água, e para isso foram desenvolvidos
diferentes tipos de equipamentos e estudos para a análise desse sistema.
Gardoni (1995), cita que Calhoun, em 1972, desenvolveu um ensaio de longa duração
para verificar o desempenho do geotêxtil baseado na razão entre gradientes (Gradient Ratio
Test). Haliburton & Wood (1982), Scott (1982), J. D. Scott (1982), Christopher & Holtz
(1985), Faure et al. (1986) e Fannin et al. (1994) modificaram o equipamento proposto por
Calhoun e/ou propuseram novos equipamentos no sentido de obterem melhores
conhecimentos sobre o uso do Gradient Ratio test “GR” para a avaliação do critério de
colmatação do geotêxtil.
26
Hoover (1982), Legge (1990) e Sansone & Koerner (1992) desenvolveram trabalhos
para avaliar o desempenho do filtro geotêxtil, e esses trabalhos deram a origem do Ensaio de
Filtração da Fração Fina do solo de montante. Sansone & Koerner (1992) apresentaram o
conceito e detalhe do método de ensaio para cinco diferentes geotêxteis, os quais foram
avaliados usando três diferentes tipos de solo.
2.6.1.1 ENSAIO DE RAZÃO ENTRE GRADIENTES (“GRADIENT RATIO TEST”
GR) - CALHOUN (1972)
Este ensaio foi desenvolvido por Calhoun, em 1972, no U. S. Corps of Engineers para
ensaios de longa duração. O equipamento é dotado de um permeâmetro de carga constante,
com oito piezômetros, que fornecem uma medida direta do potencial de colmatação do filtro
geotêxtil (Gardoni, 1995).
Neste ensaio, toma-se uma amostra cilíndrica com 100 mm de diâmetro e 100 mm de
altura, e essa amostra é acondicionada sobre o filtro geotêxtil, que se encontra apoiado sobre
uma tela. Esse sistema é submetido a um fluxo d’água, e as medidas de cargas hidráulicas ao
longo do tempo nos piezômetros fornecem valores que permitem o cálculo do “Gradient
Ratio (GR)”. O valor do GR é obtido dividindo-se o gradiente hidráulico da porção inferior
do sistema solo-geotêxtil (25 mm inferiores) pelo gradiente hidráulico na amostra de solo
localizada no trecho entre 25 mm e 75 mm acima do nível do geotêxtil. Posteriormente, este
ensaio foi publicado como método de ensaio da ASTM, em 1990 (ASTM D 5101-90). Na
Figura 2.13 é mostrado o desenho esquemático do equipamento.
27
Figura 2.13 - Permeâmetro de Calhoun - “Gradient Ratio Test” (modificado - Gardoni, 1995)
Com os ensaios realizados, Calhoun concluiu que, para valores de GR > 3 estaria
ocorrendo colmatação do filtro geotêxtil, e que este valor, segundo Calhoun, caracterizaria a
colmatação do geotêxtil.
Scott (1982), citado por Gardoni (1995), faz uma crítica a esse método, isso porque,
segundo ele, o tamanho da amostra utilizada neste método, 100 mm de altura por 100 mm de
diâmetro, não permite uma avaliação da influência da extremidade do sistema no resultado do
ensaio. Essa crítica leva em consideração o desempenho do filtro, que é determinado pelo
valor de GR (razão entre gradientes do sistema solo-geotêxtil a 25 mm da base do filtro, e o
gradiente hidráulico do solo entre 25 e 75 mm acima do filtro), e que nesse caso, poderia estar
sofrendo a influência do “piping” do solo, significando que tal valor não serviria para avaliar
a troca de permeabilidade da estrutura do solo original.
Esta crítica conduz à importância da atenção que deve ser dada à interpretação dos
resultados do ensaio, visto que os valores altos de “GR” nem sempre indicam que o geotêxtil
esteja realmente colmatado, devendo ser feita uma avaliação do geotêxtil para as devidas
conclusões, uma vez que o problema pode estar na matriz do solo e não no geotêxtil
propriamente dito (Matheus, 1997).
28
2.6.1.2 ENSAIO DE FILTRAÇÃO DA FRAÇÃO FINA (f3)
Embora o equilíbrio entre filtração, drenagem e retenção de sedimentos possam ser
razoavelmente atingidos para solos sob determinadas condições hidráulicas, isso não é tão
simples quando o fluxo do líquido é túrbido, ou seja, contém grande quantidade de partículas
em suspensão, e/ou sujeito a gradientes hidráulicos elevados, como acontece nos processos
erosivos. Para isso, há o ensaio de filtração da fração fina (Figura 2.14).
Este ensaio (f3) originou-se de um trabalho realizado por Hoover (1982). Seu estudo
visou à avaliação de diferentes frações de solos de montante sob condições mínimas de
instalações. Esse trabalho foi mais tarde estendido por Legge (1990), que formalizou os
procedimentos do ensaio usando o geotêxtil na posição vertical, enquanto que o fluxo ocorria
na horizontal. Os solos em estudo eram fracionados entre D85, D50 e D15 e acrescido numa
coluna de fluxo na forma de uma mistura solo/ água. Da análise de dados subseqüentes,
Legge formulou o valor da capacidade de fluxo na interface, o qual indicava uma perda de
solo, colmatação excessiva ou equilíbrio (Sansone & Koerner, 1992).
Posteriormente, Sansone & Koerner (1992) descreveram o conceito e o método deste
ensaio com o geotêxtil na horizontal e o fluxo movendo-se verticalmente, perpendicular ao
geotêxtil, pois se verificou que desta maneira os resultados obtidos eram mais satisfatórios.
Esses autores apresentaram resultados de cinco geotêxteis diferentes que foram avaliados,
utilizando-se três tipos de solo (Shi, 1993).
piezômetro de alimentação de águamontante
tubo plástico trasparente (75 mm)
piezômetro dejusante
água e solo de montante
geotêxtil
água para análise da concentraçãode sedimentos
água com sedimento mais grosseiro
Figura 2.14 - Desenho esquemático do equipamento de ensaio F3 (modificado - Matheus, 1997)
29
Na execução do ensaio de fração fina, é estabelecido um fluxo d’água contínuo no
equipamento, em seguida o solo vai sendo adicionado na coluna em forma pluviada (mistura
solo-água). São colocadas quantidades que variam de 5 a 50 gramas de solo por litro de água
e essa mistura é adicionada ao fluxo contínuo no sistema. Adições são feitas quando se
constata a passagem das partículas de solo através do geotêxtil e quando os piezômetros
atingem o equilíbrio. O intervalo entre cada adição de solo-água é dependente do tipo de solo
e do geotêxtil, geralmente variando entre 1 a 20 minutos.
Na interpretação dos resultados do ensaio feita por Sansone e Koerner (1992), foi
possível identificar 3 tipos de comportamentos, baseados na variação da permissividade.
• As partículas de solo que passam continuamente pelo geotêxtil mostrando a ocorrência de
“piping” do solo de montante, com uma possível colmatação do dreno de jusante (se presente);
• As partículas de solo formam uma camada sobre ou no interior do geotêxtil, conduzindo a
um decréscimo da vazão de fluxo além dos limites compatíveis para o sistema,
significando uma excessiva colmatação do geotêxtil; e
• As partículas de solo formam uma camada estável sobre o geotêxtil, conduzindo a uma
condição de equilíbrio de fluxo relativamente constante através do sistema, mostrando que
o sistema é funcional.
Para se utilizar o solo de interesse, Sansone e Koerner (1992), fizeram numerosas
tentativas sobre a faixa granulométrica, e decidiram por utilizar um dos 3 critérios para
selecionar a fração fina do solo.
• Se o filtro geotêxtil não é especificamente identificado e diferentes tecidos estão sendo
avaliados, utiliza-se a fração granulométrica inferior ao D15;
• Se o geotêxtil é especificamente identificado, a fração de solo igual e mais fina do que sua
abertura aparente de filtração (AOS) é usada; e
• Se a amostra de solo é extremamente fina, semelhante a silte ou argila, pode ser necessário
usar o solo em toda a sua amplitude granulométrica.
As principais vantagens desse ensaio são: fornecer resultados rápidos e a fração fina
do solo que passa pelo geotêxtil é examinada diretamente. Suas principais desvantagens são:
não representar, na maioria das vezes, a totalidade do solo e não se dispõe de muitos
resultados para as devidas comparações, visto que é um ensaio relativamente recente e poucos
estudos sobre ele foram desenvolvidos.
Objetivando-se avaliar o desempenho do sistema solo-geotêxtil, Farias (1999) em sua
dissertação de mestrado, desenvolveu um equipamento semelhante na Universidade de
30
Brasília e realizou uma série de ensaios de Filtração da Fração Fina (f3) com seis diferentes
tipos de solo para seis diferentes tipos de geotêxteis. Nesses ensaios um fluxo d’água contínuo
foi estabelecido enquanto, simultaneamente, o solo era adicionado na forma de solução
diluída. O objetivo dos ensaios foi verificar a capacidade do geotêxtil em reter as partículas
sólidas trazidas pela água. As dimensões das partículas de solo que atravessaram o geotêxtil
foram também obtidas através do uso de um granulômetro a base de raios laser. Ensaios de
Razão entre Gradientes (Gradient Ratio Tests) também foram executados para a obtenção de
dados complementares sobre os sistemas solos-geotêxteis.
Os solos usados no programa de ensaios foram coletados de duas grandes erosões no
Distrito Federal, próximas à Brasília, e do Campo Experimental do Programa de Pós-
Graduação em Geotecnia da Universidade de Brasília. Duas areias e um solo fabricado foram
também utilizados nos ensaios. Os geotêxteis empregados foram materiais leves, com
gramaturas variando de 76 a 250 g/m2, comercialmente conhecidos pelas denominações VP-
75, IR-11, OP-15, OP-20, XT-04 e XT-06.
Os resultados obtidos mostraram que o equipamento desenvolvido se comportou bem
para a avaliação preliminar da utilização de geotêxteis como barreiras para partículas sólidas
em estruturas de controle de erosões. O desempenho dos sistemas solo-geotêxtil dependeu
diretamente da granulometria do solo e das características dos geotêxteis. O diâmetro máximo
das partículas que atravessaram o geotêxtil foi significativamente menor que o esperado,
tomando-se como base os resultados de abertura de filtração fornecidos em catálogos de
fabricantes. Os critérios de filtros disponíveis se mostraram conservativos para as condições
do ensaio. Observou-se também que geotêxteis de baixa gramatura e baixo custo podem servir
como solução para a retenção de partículas sólidas oriundas dos processos erosivos.
As Figuras 2.15 e 2.16 mostram o equipamento desenvolvido por Farias (1999) e
montado no Laboratório de Geotecnia da Universidade de Brasília para a execução dos
ensaios de Filtração da Fração Fina (f3).
31
piezômetro de contra fluxojusante (P1)
colocação da amostrapiezômetro de extravasormontante (P2)
piezômetro de 5 cmmontante (P3)
piezômetro de 2montante (P3) entrada de água
3
tubo 1 em acrílico 4
localização do geotêxtil5
registro de gaveta 6
tubo 2 em acrílico
tubo 3 em acrílico
cap para coleta de sedimentos
rede pública d'água
filtro para minimização de resíduos torneira principal
cole
ta d
e ág
ua
torn
eira
s
Figura 2.15 - Desenho esquemático do equipamento desenvolvido (Farias, 1999).
32
Figura 2.16 - Foto do equipamento desenvolvido (Farias, 1999).
33
3. UTILIZAÇÃO DE GEOSSINTÉTICOS NO CONTROLE DE EROSÃO
3.1 INTRODUÇÃO
Há um número crescente de novos métodos geotécnicos para controle e prevenção de
erosões. Esses métodos, quando executados corretamente, usualmente apresentam
desempenho satisfatório. A finalidade deste capítulo é fornecer informações adicionais sobre
os principais sistemas permanentes de controle e prevenção de erosões com a utilização de
geossintéticos.
As primeiras utilizações de geossintéticos no controle de erosão datam do final da
década de 1960 e início dos anos 70, quando pesquisas em universidades mostraram que
certos materiais têxteis sintéticos poderiam ser usados em substituição a filtros constituídos
por materiais granulares. O primeiro filtro tecido foi usado para prevenir erosão do material
subjacente a uma camada de “rip-rap” (Carrol et al., 1992). Tais materiais portaram-se de
forma satisfatória na prevenção de erosões causadas por fluxo de águas subterrâneas,
escoamento superficial de precipitações pluviométricas e/ou ação de ondas.
3.2 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
A utilização de geossintéticos na prevenção e controle de erosões, neste capítulo, está
dividida em três partes. Na primeira apresentam-se as aplicações em que os geotêxteis são
submetidos a condições especiais, tais como ação de ondas, e as situações usuais no controle
de voçorocas. A segunda parte concentra-se em considerações sobre o uso de geomantas no
controle e prevenção de erosões. A terceira parte apresenta a utilização das geocélulas.
Deve-se enfatizar que a utilização combinada de geossintéticos e vegetação no
controle de erosão é um dos métodos mais adotados por seu baixo custo e eficácia. Entretanto,
alguns fatores limitam a utilização de tal solução, visto que o crescimento da vegetação é
lento e depende de condições do solo e de condições climáticas para o seu desenvolvimento.
Portanto, cada situação requer análise específica para verificar a sua viabilidade dentro dos
critérios requeridos pela prática da engenharia. Por exemplo, uma semeadura para controle de
erosão tem seu efeito cessado se uma possível enxurrada arrastar as sementes antes de seu
desenvolvimento.
33
3.3 GEOTÊXTEIS NO CONTROLE DE EROSÃO
O uso dos geotêxteis no controle de erosão tem sido feito usualmente combinando-se
o geotêxtil com materiais granulares, obedecendo-se a critérios de drenos e/ou filtro,
ressaltando-se o fato de que o geotêxtil elimina a necessidade de se prever a transição
granulométrica entre tais materiais.
Nas Figuras 3.1 (a) a (e) são esquematizadas algumas aplicações de geotêxteis para
controle de processos erosivos.
(a) - Revestimento de canais.
(b) - Proteção de taludes.
Figura 3.1- Aplicações de geotêxtil no controle de erosão (modificado - Holtz et al., 1997).
34
(c) - Proteção de estruturas submersas.
(d) - Proteção de obras costeiras e contra ação de ondas.
(e) - Proteção de obras de drenagem.
Figura 3.1 (continuação) - Aplicações de geotêxtil no controle e erosão (modificado - Holtz et al., 1997).
35
3.3.1 CONSIDERAÇÕES ESPECIAIS PARA OBRAS DE CONTROLE DE EROSÕES
UTILIZANDO-SE GEOTÊXTEIS
Diversas obras de controle de erosão são dimensionadas obedecendo-se aos critérios
usuais citados no capítulo anterior (critério de retenção, permeabilidade e colmatação).
Bibliografias específicas (Holtz et al., 1997; FHWA, 1989) permitem relacionar as principais
considerações que o projetista deve obedecer em projetos onde o geotêxtil é submetido à ação
de fluxos cíclicos ou dinâmicos, como em barragens e obras costeiras:
a) Critério de retenção para fluxos cíclicos ou dinâmicos
Em condições de fluxos d’água cíclicos ou dinâmicos, as partículas de solo podem
migrar através do geotêxtil com maior facilidade do que em condições normais de
funcionamento. Para isso o coeficiente B = 1 indicado na Tabela 2.2 (Item 2.5 do capítulo
anterior) pode não ser recomendado pela possível necessidade de que o geotêxtil retenha até
mesmo as menores partículas de solo.
Quando há possibilidade de ocorrência de deslocamento do sistema de controle de
erosão recomenda-se a redução do valor “B” para valores inferiores a 0,5, indicando que a
maior abertura do geotêxtil deve ser pequena o bastante para a retenção das partículas
menores de solo.
b) Permeabilidade e capacidade de fluxo requerida para controle de erosão
Nas muitas aplicações de controle de erosão é comum o surgimento de altas pressões
hidráulicas induzidas pelas ondas, o que pode provocar o deslocamento do geotêxtil. A fim de
evitar esse processo, usualmente coloca-se uma camada protetora de pedras ou blocos de
rocha como sobrecarga para fixação do geotêxtil. Esta camada também serve de proteção para
o sistema contra o impacto de ondas. O uso desta sobrecarga sobre o geotêxtil requer que se
avalie a capacidade de fluxo através do sistema, tendo em vista a redução da área do geotêxtil
em função do contato das pedras. Nestes casos a avaliação da capacidade de fluxo deverá ser
feita sobre a área disponível do sistema. Conforme a expressão abaixo (Equação 3.1).
qrequerida = qgeotêxtil (Ag/At) ............................................................................................... (3.1)
onde: q requerida = capacidade de fluxo exigida pelo sistema;
q geotêxtil = capacidade de fluxo do geotêxtil;
Ag = área do geotêxtil disponível para o fluxo após o revestimento (é igual à área total
do geotêxtil menos a área submetida ao contato com as pedras de revestimento);
36
At = área total do geotêxtil.
c) Critério de colmatação para fluxo cíclicos ou dinâmicos
Considerando que os sistemas de controle de erosão são freqüentemente usados sob
condições hidráulicas severas, deve-se considerar na fase de elaboração de projetos as
situações a que o geotêxtil estará submetido. O mais recomendado é que se executem ensaios
de filtração com o solo do local da obra e o geotêxtil a ser empregado, objetivando-se
verificar o desempenho do sistema em termos de colmatação e monitoração da capacidade
drenante. Os ensaios mais recomendados são: Razão entre Gradientes (ASTM D 5101) e
ensaio de Condutividade Hidráulica (ASTM D 5567), dependendo do tipo de solo.
d) Critério de Sobrevivência para controle de erosão
Este critério leva em consideração tanto as fases de instalação e construção quanto a
vida útil da obra. Neste critério as principais propriedades associadas às solicitações
mecânicas nas fases de instalação e construção são: resistência à tração; resistência à
penetração, perfuração ou rasgo e resistência à abrasão. Adicionalmente busca-se determinar
o comportamento do geotêxtil em termos de propriedades mecânicas e hidráulicas para a fase
de operação da obra. Fatores como compressibilidade, resistência ao deslizamento na
interface (plano inclinado), resistência ao arrancamento, fluência e degradação por raios
ultravioleta devem ser considerados.
Na instalação e construção deve-se atentar principalmente para o tipo de pedra a ser
usada no revestimento, pois há dois princípios básicos a serem atendidos: a) ter resistência
mecânica adequada para suportar a ação de ondas; e b) apresentar forma e angulosidade que
não danifiquem o geotêxtil.
3.3.2 CONCEPÇÃO DE PROJETO DE CONTROLE DE EROSÃO
A seguir descrevem-se os principais passos que devem ser seguidos na elaboração de
projetos para controle de erosão em situações especiais. Tais observações são baseadas na
Tabela 2.2 apresentada anteriormente.
Como primeiro passo recomenda-se a avaliação das condições do local da obra
(críticas ou pouco críticas) e da aplicação (severas e pouco severas). Condições críticas e
aplicações severas são definidas em função das considerações apresentadas abaixo (Holtz et
al., 1997; FHWA, 1989):
a) Condições críticas/ pouco críticas
37
• Se houver ruptura do sistema de controle de erosão, há risco de perdas de vidas humanas?
• Quando o sistema de controle de erosão protege uma determinada estrutura, se houver
ruptura desse sistema há possibilidades de danos significativos na estrutura ?
• Se o houver colmatação do geotêxtil, há risco de ruptura inesperada ? Acontecerá ruptura
catastrófica?
• Se houver ruptura do sistema de controle de erosão, os custos de correção excederão os
custos de instalação?
b) Aplicações severas/ pouco severas
• O solo a ser protegido apresenta granulometria descontínua. Neste caso poderia haver a
possibilidade de ocorrência de dispersão no solo?
• Os solos apresentam silte e areia uniforme com 85% passando na peneira 0,15 mm?
• O sistema de controle de erosão estará sujeito a condições de fluxo cíclico como ação de
ondas ou variações da maré?
• Ocorrem altos gradientes no solo protegido? O nível d’água baixa lentamente ou
rapidamente no solo existente? A obstrução de filtração produzirá altas pressões
hidráulicas?
• O sistema está sujeito a altas velocidades de fluxo, como em canais?
Condições poucas críticas e aplicações pouco severas seriam caracterizadas pela não
identificação dos problemas contidos nos itens “a” e “b” apresentados.
Num segundo passo deve-se coletar amostras do solo a ser protegido e proceder-se a
execução dos ensaios para obtenção dos seguintes parâmetros.
a) Análise granulométrica
• Obtenção dos diâmetros equivalente a 10% (D10), 60% (D60) e 85% (D85) passando;
• Determinação da percentagem passante na peneira 0,075 mm;
• Obtenção do coeficiente de não-uniformidade: Cu = D60/ D10;
Obs.: Quando o solo a ser protegido contém partículas passando na peneira 0,075 mm, usa-se
somente a fração de solo passante na peneira 4,75 mm para a escolha do geotêxtil.
• Com os valores de D85 para cada tipo de solo do local, deve-se selecionar o solo para a pior
situação (isto é, o solo que apresentar menor valor de B x D85) para o critério de retenção,
onde B é tirado da Tabela 2.2.
b) Limites de Atteberg - Determinação do índice de plasticidade (IP);
c) executar ensaios de permeabilidade no campo e laboratório
38
• Selecionar o solo da pior situação (isto é, solo com maior coeficiente de permeabilidade “k”)
Observação: A permeabilidade de areias limpas (< 5% passando na peneira 0,075 mm) com
0,1 mm < D10 < 3 mm e Cu < 5 pode ser estimado pela equação de Hazen, k = (D10)2 (k em
cm/s; D10 em mm) (Holtz et al., 1997). Esta equação não deve ser usada para solos mais finos.
Num terceiro passo deve-se fazer uma avaliação das pedras a serem usadas no
revestimento e a determinação da técnica de colocação, segundo as seguintes considerações:
a) Tamanho da pedra
Se o tamanho mínimo da pedra de revestimento ou os espaços existentes entre os
blocos excede a 100 mm, recomenda-se que uma camada de pedregulho de 150 mm de
espessura deva ser usada entre a pedra e o geotêxtil. O pedregulho deve ser classificado de tal
forma que não ocorra migração pela camada de pedra (isto é, D85 do pedregulho ≥ 0,2 x D15
da pedra de revestimento).
b) Determinação da técnica de colocação da pedra
Esta determinação consiste na avaliação e adoção de procedimentos que visem a
manutenção da integridade do geotêxtil (como exemplo, pode-se citar a máxima altura de
queda da pedra de revestimento).
No quarto passo deve-se calcular a vazão reversa prevista através do sistema de
controle de erosão.
Usualmente utiliza-se a lei de Darcy (Equação 3.2) e a análise convencional de rede de
fluxo para percolação de água através de diques e barragens, considerando-se situações em
que ocorra o rebaixamento rápido do nível d’água.
q = k. i. A .......................................................................................................................... (3.2)
onde: q = vazão efluente;
k = permeabilidade efetiva do solo (item “b” do 2 º passo acima);
i = valor médio do gradiente hidráulico no solo (adimensional);
A = área de solo e material de drenagem normal em direção do fluxo;
No 5º passo faz-se a verificação dos critérios de filtro para seleção do geotêxtil, a
saber:
a) Critério de retenção
Com os valores de D85 e Cu obtidos no item “a” do 2 º passo, determina-se o tamanho
da maior abertura permitida para o geotêxtil.
39
AOS ou O95(geotêxtil) < B x D85(solo)
Onde: B = 1 para projetos conservativos
Para projetos pouco conservativos e para menos de 50% passando na peneira 0,075 mm:
B = 1 para Cu ≤ 2 ou ≥ 8
B = 0.5 Cu para 2 ≤ Cu ≥ 4
B = 8/Cu para 4 < Cu < 8
Para mais de 50 % passando na peneira 0,075 mm:
B = 1 para geotêxteis tecidos
B = 1,8 para geotêxteis não tecidos
e AOS ou O95(geotêxtil) ≤ 0,3 mm
Para solos coesivos não dispersivos (IP > 7) adota-se:
AOS ou O95 ≤ 0,3 mm
Se o sistema solo-geotêxtil retido pode mover-se relativamente um ao outro, adota-se:
B = 0,5
b) Critério de permeabilidade/ permissividade
b.1) Situação pouco crítica/ pouco severa b.2) Situação crítica/ severa
kgeotêxtil ≥ ksolo kgeotêxtil ≥ 10 ksolo
b.3) permissividade requerida
ψ ≥ 0,7 s-1 para < 15 % passando na peneira 0,075 mm
ψ ≥ 0,2 s-1 para 15 a 50 % passando na peneira 0,075 mm
ψ ≥ 0,1 s-1 para > 15% passando na peneira 0,075 mm
b.4) capacidade de fluxo requerida
qgeotêxtil ≥ (At / Ag) . qrequerida ou (kgeotêxtil/ tGT). h . Ag ≥ qrequerida
Onde: h = carga hidráulica média no campo;
Ag = área do geotêxtil disponível para o fluxo (por exemplo, se 50% do geotêxtil for
coberto por pedras, Ag = 0,5 da área total);
At = área total do geotêxtil;
40
tGT = espessura do geotêxtil.
c) Critério de colmatação
c.1) Situação pouco crítica/ pouco severa
i) executar ensaios de filtração solo-geotêxtil
ii) alternativa: do passo 2º (item a) obter D15 e então determinar o tamanho de abertura
mínima para solos com Cu > 3, com:
O95 ≥ 3 D15
iii) outras condições
para solos com % passando 0,075 mm > 5 % < 5 %
• geotêxteis de monofilamentos tecidos, POA ≥ 4 % 10 %
• geotêxteis não tecidos, Porosidade ≥ 50 % 70 %
Onde POA: percentagem de área aberta.
c.2) Situação crítica/ severa
Selecionado o geotêxtil com base nos critérios de retenção, permeabilidade e
sobrevivência, bem como atendido o critério do passo 5 (item c.1) acima, executa-se então o
ensaio de filtração com geotêxtil. Para solos arenosos e siltosos (isto é, k > 10-7 m/s) sugere-se
o ensaio de razão entre gradiente e para solos finos (isto é, k < 10-7 m/s) recomenda-se o
ensaio de condutividade hidráulica.
d) Critério de sobrevivência
Selecionar as propriedades de sobrevivência requeridas para o geotêxtil para as fases
de instalação, construção e durante a vida útil da obra (resistência ao arrancamento,
deformação, resistência de costuras, resistência à perfuração, resistência ao impacto, etc.).
Deve-se checar o geotêxtil quanto a sua resistência à abrasão e devido à ação combinada das
ondas, avaliando-se o caso mais desfavorável.
3.3.3 PRINCIPAIS PROCEDIMENTOS PARA INSTALAÇÕES DE GEOTÊXTEIS
As exigências de construção dependerão do tipo de aplicação e das condições
específicas do local. Para os sistemas com revestimentos em enrocamento deve-se adotar os
seguintes procedimentos:
• na preparação da superfície de suporte do sistema de controle de erosão deve-se fazer a
regularização com enchimentos de possíveis depressões e proceder-se a remoção de
41
materiais que possam danificar o geotêxtil;
• verificar sobreposições e costuras dos geotêxteis e espaçamento entre os pinos de
fixação (Figura 3.2 “a”). A colocação do geotêxtil deve ser efetuada de tal forma que o
mesmo não fique sob tensão com possibilidade de ocorrência de danos à sua instalação;
• deve-se estudar o ângulo de inclinação do talude para a devida estabilidade do sistema;
• evitar a formação de rugas no geotêxtil;
• deve-se prover as devidas ancoragens como mostrado nas Figura 3.2 (a), (b) e (c).
pedras usadas no revestimentosuperposição 1,0 m (min.)
ação deondas
geotêxtil
nível d'água mínimo
pino de fixaçãotalude protegido
pedras usadas no revestimento
0,6
m
0,6 m (min)
0,6 m ( i )
1,0
m
(a) - Seção transversal do revestimento e trincheira de ancoragem no talude sujeito à erosão.
Como revestimento, pode-se adotar o mostrado nas Figuras 3.1 (d e e).
nível d'água mínimo geotêxtil
pino de fixaçãosuperposição (1,0 min.)
talude protegidoângulo estável
pedras usadas no revestimento1,5 m (min.)
reco
men
dáve
l1
0m
(b) - Seção transversal do tipo de ancoragem quando as condições do solo na base não permitem escavação vertical. Como revestimento, pode-se adotar o mostrado nas Figuras 3.1
(d e e).
42
Figura 3.2- Detalhes da construção de ancoragens de geotêxteis para os sistemas de controle de erosão (modificado - Holtz et al., 1997).
nível d'água mínimo
geotêxtil
proteção
(c) - Método holandês tipo dedão de pé.
Figura 3.2 - (continuação) - Detalhes da construção de ancoragens de geotêxteis para os
sistemas de controle de erosão (modificado - Holtz et al., 1997)
Nas Figuras 3.3 e 3.4 apresentam-se mais detalhes de aplicações de geotêxteis no
controle de erosões.
revestimento de pedra
ancoragem geotêxtil
pino de fixaçãosolo natural
Figura 3.3 - Seção transversal de revestimento de canais com geotêxtil para o controle de
erosão (modificado - Holtz et al., 1997)
43
nível d'águapino de fixação
revestimento de pedra solo
geotêxti
Figura 3.4 - Proteção de obra submersa com geotêxtil para controle de erosão (modificado -
Holtz et al., 1997)
3.3.4 GEOTÊXTEIS NO CONTROLE DE VOÇOROCAS
No controle de voçorocas o geotêxtil desempenha duas funções básicas: contenção do
solo erodido, ou sujeito a possíveis erosões, e filtração/ drenagem, permitindo o escoamento
das águas de infiltração. Além destas funções, deve-se destacar a elevada deformabilidade e a
baixíssima degradabilidade do geotêxtil, ressaltando-se que a deformabilidade e resistência
mecânica do geotêxtil constituem-se em características de grande importância, pela
possibilidade de movimentação e acomodações a recalques de obras de terra.
Um dos métodos mais usuais para o controle de voçorocas consiste na combinação de
muros de arrimo em solo reforçado com geotêxteis com barreiras de sedimentos. Nestas
situações uma primeira fase constitui-se na construção dos muros de arrimo reforçado para a
contenção de eventuais ramificações do processo erosivo (Figuras 3.5 e 3.6). Em seguida uma
das alternativas é a execução de uma série de barragens de assoreamento ao longo do talvegue
(Figura 3.7) com os devidos sistemas de drenagens para evitar possíveis transbordamentos.
Com o assoreamento de um dos barramentos, os sedimentos que passam pela barragem
assoreada serão retidos em outra e assim sucessivamente, diminuindo desse modo a
declividade da voçoroca ao mesmo tempo que permite ascensão do seu fundo.
Ressalta-se que as barragens de assoreamento ao longo da voçoroca devem ser
dimensionadas para atender aos critérios de estabilidade quanto ao tombamento,
deslizamento, capacidade de carga da fundação e a estabilidade global do sistema de controle
44
de erosão. Deve-se também executar os eventuais sistemas de drenagens nas barragens para
melhoria de seu funcionamento. Outro estudo de suma importância é o do lençol freático para
verificação da necessidade de execução de trincheiras drenantes ao longo da voçoroca para
rebaixamento do nível d’água abaixo do pé do talude. Quando se implantam as barragens de
assoreamento um outro aspecto a ser avaliado é o relativo à estabilidade dos taludes laterais
uma vez que com o represamento ocorre o aumento de umidade do solo em sua base podendo
ocorrer ruptura.
muros de arrimo
linha de talveguebarragem de assoreamento
Figura 3.5 - Primeira etapa do controle da voçoroca - contenção dos braços da voçoroca por
meio de muros de arrimo (modificado - Rhodia S.A., 1982).
terreno natural
limite da erosão
geotêxtil
Figura 3.6 - Corte do muro de arrimo com geotêxtil.
45
regularização
NA máximo
geotêxtil
linha de talvegue
assoreamento
solo compactado
Figura 3.7 - Barragem de assoreamento para controle de erosão.
Outro sistema de controle de voçorocas são as “barreiras antierosão” também chamadas
de “silt fences”. Geralmente as “silt fences” são utilizadas para controle temporário de produção
de sedimentos. Porém, essa solução, se bem adaptada, pode ser empregada para controle
permanente de erosão. As Figuras 3.8 e 3.9 mostram o desenho esquemático desse sistema.
Figura 3.8 - Vista frontal da voçoroca com o sistema de controle de erosão - “silt fences”.
46
A sua eficiência como obra permanente de controle do processo erosivo está vinculada
ao desenvolvimento de técnicas de projetos e construtivas apropriadas as condições locais.
As vantagens desse sistema podem ser justificadas pelos seguinte pontos: simplicidade
de execução, baixo custo e possibilidade de se obter estruturas compatíveis com a carga de
sedimentos a ser contida, permitindo a execução em etapas de acordo com a produção de
sedimentos à montante. No Capítulo 7, propõe-se uma metodologia construtiva utilizando-se
esse sistema para o controle dos processos erosivos.
tela metálica
haste partículas de solo retidas
geotêxtil
base da erosão
Figura 3.9 - Vista lateral das barreiras antierosão, onde o geotêxtil se apóia em telas metálicas fixadas nas hastes (modificado - Rhodia, 1982).
3.4 GEOMANTAS NO CONTROLE DE EROSÃO
Nas áreas desprotegidas e submetidas a escoamentos superficiais d’água, geralmente,
a superfície de solo está sujeita a erosão. Nos lugares onde o fluxo é intermitente a utilização
de materiais sintéticos com vegetação pode minimizar o processo erosivo. Para reforçar uma
área a ser vegetada tem-se utilizado, sob a vegetação, tipos de materiais que promovem o
reforço da cobertura, fixando-a e formando uma superfície mais resistente à erosão.
O geossintético do tipo geomanta apresentado na Figura 2.9 (Item 2.3), tem sido
aplicado geralmente sob gramíneas, processo denominado de grama reforçada, atuando como
proteção contra a erosão superficial provocada pelo impacto das gotas de chuva e por fluxo de
água superficial.
A forma tridimensional da geomanta favorece a retenção do solo, mantém a umidade e
fixa a semente vegetal, favorecendo o desenvolvimento da vegetação. Após o crescimento da
vegetação o entrelaçamento de suas raízes com a geomanta constituiu-se em um sistema de
47
ancoragem adequada e de proteção ao solo superficial.
As principais aplicações das geomantas são: proteção de taludes e aterros contra
erosões causadas por precipitações intensas ou inundações. Elas atuam também eficazmente
nas superfícies expostas e retenção de solo.
3.4.1 CONSIDERAÇÕES PARA OBRAS COM USO DE GEOMANTAS
No dimensionamento de projetos que requerem maior responsabilidade, tais como em
canais, deve-se atentar para fatores que podem influir com maior intensidade, prejudicando o
funcionamento do projeto. Segundo Holtz et al. (1997), na fase de planejamento, deve-se
atentar para a viabilidade de se construir um sistema de grama reforçada. Tal alternativa
depende do estabelecimento dos parâmetros básicos de projetos, tais como a freqüência e
duração do fluxo d’água no canal, riscos de ruptura, carga hidráulica, propriedades do subsolo
e possibilidade de vandalismo na solução adotada. Adicionalmente, deve-se levar em
consideração fatores de construção, manutenção, parte estética, clima, planejamento,
especificação, entre outros.
3.4.2 PRINCIPAIS PROCEDIMENTOS DE PROJETOS
Após a definição da viabilidade de construção do canal com o sistema geomanta-
gramíneas, o projeto deve vir detalhadamente acompanhado de fatores que envolvam
considerações hidráulicas, geotécnicas e botânicas.
No projeto hidráulico os principais parâmetros são: velocidade, duração do fluxo e
resistência das camadas contra erosão.
As principais recomendações do projeto hidráulico incluem a verificação de
transbordamento do canal; a consideração de várias alternativas de engenharia, levando-se em
consideração a topografia local; as condições normais e críticas de funcionamento para cada
opção avaliada; e a ação de ondas nas margens do canal.
Para as diversas soluções de engenharia que podem ser satisfatórias a um determinado
local, os detalhes hidráulicos podem ser verificados usando os principais procedimentos:
a) escolha do tipo de revestimento e determinação do valor da rugosidade “n” (coeficiente de
rugosidade de Manning - Figuras 3.10 e 3.11);
b) determinação da velocidade do fluxo através de tentativas (usualmente pela fórmula de
48
Manning - Equação 3.3 - ou a de Chezy - Equação 3.4) para as diferentes profundidades do
canal;
Compr. médio da grama Rugosidad
150 mm a 250 mm C
50 mm a 150 mm D
< 50 mm E
Figura 3.10 - Rugosidade hidráulica de gramas para taludes com inclinação menor do que 10H:1V (modificado - Herpen & IJssel, 1997).
Figura 3.11 - Coeficiente de rugosidade para taludes gramados com inclinação maior do que
10H:1V (modificado - Herpen & IJssel, 1997)
49
c) comparação da velocidade acima encontrada com a máxima velocidade, em função do
tempo de duração do fluxo (Figura 3.13), recomendada para o tipo de revestimento escolhido.
Se a velocidade encontrada for maior do que a velocidade recomendada para o revestimento
deve-se optar por outro revestimento, sobre a geomanta, mais resistente para suportar a
velocidade do fluxo d’água (concreto projetado, por exemplo).
VR
nH =
. i1/ 22 3/
................................................................................................................. (3.3)
onde: V = velocidade média do fluxo (m/s);
RH = raio hidráulico (m) que é a área molhada dividida pelo perímetro molhado
(Figura 3.12);
i = declividade do canal (m por m);
n = coeficiente de rugosidade de Manning (dependente do tipo de revestimento)
V = C . R . iH ............................................................................................................... (3.4)
Cn
= R H1/6
...................................................................................................................... (3.5)
onde: V = velocidade média do fluxo (m/s);
C = coeficiente de rugosidade hidráulica de Chezy (m1/2 / s).
Obs.: Denomina-se seção molhada de um conduto a área útil de escoamento numa seção
transversal (Figura 3.12). Deve-se, portanto, distinguir S, seção de um conduto (total), e A,
área molhada (seção de escoamento).
P P
A A
Figura 3.12 - Área molhada e perímetro molhado (modificado - Azevedo Neto & Alvarez, 1991).
O perímetro molhado é o comprimento da linha de contato entre a seção molhada e a
seção transversal. Não abrange, portanto, a superfície livre das águas.
50
Figura 3.13 - Valores limites recomendados para resistência à erosão de superfície e grama reforçada (modificado - Herpen & IJssel, 1997)
Além das considerações feitas, deve-se atentar para as condições mais críticas, como a
possibilidade de ocorrência de ressaltos hidráulicos, descargas hidráulicas que muitas vezes
requerem proteções especiais, como dissipadores de energia, entre outros cuidados que devem
ser tomados.
A principal consideração geotécnica está relacionada com a infiltração de água no solo
e o seu conseqüente efeito. Para se investigar esse efeito é necessário que se conduza
investigação de campo e laboratório para determinar as características do subsolo e do lençol
freático. Por exemplo, ensaios para determinação da permeabilidade in situ e ensaio de
laboratório para determinação de permeabilidade, caracterização, etc.. Obtidas as
características do solo, deve-se analisar a estabilidade dos taludes, verificando a necessidade
de drenagens localizadas para melhorar sua estabilidade.
51
As principais considerações botânicas incluem a escolha da vegetação (gramíneas), o
seu estabelecimento e monitoração. Na escolha do tipo de gramíneas deve-se levar em conta
as características físico-químicas do solo e o clima. Além disso, é importante determinar o
método de semeadura mais adequado. Nas Figuras 3.14 (a) a (d) apresenta-se a seqüência do
revestimento de um talude com geomanta e semeadura.
(a) preparação da superfície (b) aplicação e fixação da geomanta
(c) detalhe da emenda fixação (d) detalhe de um tipo de
semeadura
52
Figura 3.14 - Seqüência de aplicação da geomanta (modificado Herpen & IJssel, 1997)
3.5 GEOCÉLULAS NO CONTROLE DE EROSÕES
O sistema de confinamento celular tipo geocélulas apresenta-se como um dos métodos
mais adequados nos sistemas de controle de erosões, principalmente na proteção de taludes e
revestimentos de canais (Figura 3.15).
g eo cé lu la
v a riá v e l
ge o tê x ti l
p in o o u g ra m p o de f ix ação
1
Figura 3.15 - Seção transversal típica de proteção de talude com geocélula.
Basicamente, as geocélulas têm sido utilizadas no controle de erosões da seguinte
maneira:
• taludes com vegetação: neste tipo de aplicação as geocélulas confinam e reforçam a
camada de solo vegetal, aumentando a resistência natural da vegetação às forças de erosão
e evitando a perda de partículas do solo na zona de enraizamento. O sistema funciona
particularmente bem em taludes íngremes e áreas de fluxo concentrado e intermitente;
• taludes sem vegetação: neste caso ocorre o aumento da resistência dos materiais
granulares (material de preenchimento) à erosão. A energia hidráulica é dissipada e a
migração de partículas individuais talude abaixo, causada pela gravidade e por forças
hidráulicas, é impedida;
• taludes revestidos com concreto: neste caso elimina-se a necessidade de elementos
estruturais complicados e dispendiosos e técnicas de construção caras e demoradas.
Quando utilizado com enchimento de concreto, as paredes do sistema celular funcionam
como forma e como juntas de dilatação contínuas. Outro benefício é a sua flexibilidade
estrutural, pois as geocélulas flexionam-se e acompanham o movimento do subsolo.
Na proteção de canais as geocélulas proporcionam proteção flexível e durável,
53
podendo-se utilizar uma ou mais camadas, a fim de atender determinados requisitos
estruturais e hidráulicos, podendo-se utilizá-las das seguintes maneiras:
• proteção de canais com vegetação: as geocélulas funcionam de forma a aumentar a
resistência da vegetação natural protegendo a sua zona de enraizamento;
• proteção de canais com concreto: neste caso as geocélulas funcionam de forma flexível
para o concreto e como uma série de juntas de dilatação. As células acompanham o
movimento do subsolo.
3.5.1 PRINCIPAIS PROCEDIMENTOS DE PROJETOS
Assim como nos outros sistemas de controle de erosões, as exigências de construção
dependerão do tipo de aplicação e das condições específicas do local. A seguir fazem-se
algumas observações a que os projetistas devem atentar quando do dimensionamento de
geocélulas em controle de erosões.
Recomenda-se que se faça a suavização completa do talude que receberá o sistema de
controle de erosão. A inclinação do talude depende da estabilidade proporcionada.
Nas obras sujeitas à ação erosiva provocada pela ação de ondas e pelo fluxo e refluxo
decorrentes das variações do nível da maré, deve-se especificar as geocélulas com enchimento
suficientemente resistente à ação dos severos impactos hidrodinâmicos. Nesses casos, têm-se
utilizado o concreto como material de preenchimento.
A ancoragem deve ser feita tanto na base quanto na crista do talude e para melhorar a
estabilidade do revestimento deve-se cravar uma série de grampos de ancoragem no maciço,
através das geocélulas, devendo-se atentar para eventuais corrosões nesses grampos.
Para interconectar as seções individuais das geocélulas e aumentar o fator de
segurança contra o deslizamento sobre o talude, deve-se utilizar tendões (ou tirantes)
interligando as células e aumentando a ancoragem dos blocos de concreto.
Recomenda-se que seja instalado geotêxtil entre o solo natural e o material de
preenchimento das geocélulas. Durante a fase de enchimento das geocélulas com concreto,
por exemplo, o geotêxtil atuará como elemento de separação e durante a vida útil da obra o
geotêxtil atua como elemento de drenagem planar aliviando as subpressões decorrentes de
rebaixamento rápido do nível d’água do lençol freático, permitindo o escoamento das águas
através do plano da manta, e de filtração, impedindo o carreamento de partículas do solo no
fluxo livre e no refluxo (fluxo reverso) das águas. O geotêxtil também instalado na interface
enrocamento regularizado-aterro atua como elemento de filtração, em substituição às
54
camadas de transição granulométrica, impedindo o carreamento de partículas do solo através
dos vazios das pedras.
3.6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Além dos passos citados para os projetos de contenção e controle de erosões os
projetistas devem atentar também para fatores não menos importantes, como estimativas de
custos, preparo das especificações e monitoração da instalação, construção e funcionamento
da obra.
Na estimativa de custos os projetistas devem atentar para o custo total da obra e
particularmente para:
• preparação do local a ser protegido;
• custo do geotêxtil, incluindo colocação, costuras e pinos de fixação;
• custo dos materiais de revestimentos como pedras, vegetação, concreto e aplicação desses
materiais;
• materiais de acamamento, quando preciso, incluindo a aplicação; e
• outros custos envolvidos direta ou indiretamente na construção do sistema de controle de
erosão.
No preparo das especificações, além das exigências gerais, o projetista deve atentar
para as propriedades específicas dos geossintéticos, detalhando os procedimentos de
instalações, tipos de emendas, resistência mínima, eventuais consertos, técnicas de colocação
dos geossintéticos e dos revestimentos, entre outros.
Na monitoração da instalação, construção e funcionamento da obra deve-se fazer a
rigorosa fiscalização da execução e observar a funcionalidade do sistema de controle de
erosão durante e após os eventos que possam comprometer o sistema executado, tais como
precipitações pluviométricas significativas.
55
4. EQUIPAMENTOS BÁSICOS UTILIZADOS NA PESQUISA
4.1 INTRODUÇÃO
Para o estudo do comportamento do geotêxtil em filtração e drenagem, utilizou-se o
equipamento desenvolvido por Ribeiro (2000) para Simulação Física do Processo de
Formação dos Aterros Hidráulicos Aplicado a Barragens de Rejeito e, com algumas
adaptações, esse equipamento foi utilizado para avaliação do comportamento de sistemas
solo-geotêxtil.
Para se avaliar os diâmetros das partículas de solo passantes pelo geotêxtil durante o
ensaio de filtração, utilizou-se o granulômetro a laser do fabricante Malvern Mastersizer.
Esses equipamentos pertencem ao Programa de Pós-Graduação em Geotecnia da
Universidade de Brasília. Apresentam-se, neste capítulo, as descrições dos principais
equipamentos utilizados nesta pesquisa.
4.2 EQUIPAMENTO PARA ANÁLISE DO GEOTÊXTIL EM ENSAIOS DE
FILTRAÇÃO
O equipamento, para a análise do geotêxtil, baseou-se na pesquisa realizada por
Ribeiro (2000), sofrendo algumas adaptações para a execução dos ensaios com o objetivo de
se avaliar o desempenho dos geotêxteis estudados nesta pesquisa. A Figura 4.1 apresenta uma
visão geral do equipamento.
O equipamento é constituído basicamente de três partes (canal, sistema de alimentação
e sistema de descarga) que funcionam de forma integrada durante o período de realização do
ensaio, provendo a manutenção dos parâmetros de fluxo e as condições necessárias para um
processo controlado de lançamento da mistura solo-água.
A parte principal do equipamento consiste de um canal de deposição, onde são
realizadas as simulações de descarga da mistura com a conseqüente retenção dos sedimentos.
Integrado ao canal, encontra-se um sistema de alimentação acoplado a um sistema de controle
de descarga. A Figura 4.2 mostra um esquema do equipamento utilizado para a simulação e
análise em laboratório do desempenho de geotêxteis utilizados em filtração e drenagem, e a
seguir descreve-se com mais detalhes cada um dos sistemas que o compõe.
56
Figura 4.1 - Visão Geral do equipamento desenvolvido por Ribeiro (2000) e utilizado na
pesquisa.
RESERVATÓRIOS DE 500 LITROS
CANAL 6,0 m
BOMBA
MOTOR P/ REGULAGEM DA ALTURA DE LANÇAMENTO
RESERVATÓRIOS DE 1000 LITROS
1
2
3
4
Figura 4.2 - Esquema do equipamento utilizado para análise do desempenho do geotêxtil.
4.3 CANAL DE RETENÇÃO E DEPOSIÇÃO DE SEDIMENTOS
O canal para deposição dos sedimentos tem 6,00 m de comprimento, 0,40 m de largura
e 1,00 m de altura. Ele foi construído usando perfis metálicos que sustentam as paredes
laterais de vidro temperado, com 1,00 m2 (1m x 1m) cada placa e 10 mm de espessura,
capazes de suportar o empuxo provocado pela mistura durante o ensaio. Este tipo de parede
57
permitiu a visualização direta do comportamento da mistura solo-água tanto à montante
quanto à jusante. À montante serviu para se verificar a homogeneidade da amostra, bem
como a interação do solo com o geotêxtil. À jusante serviu para a verificação e avaliação da
passagem de solo pelo geotêxtil durante o ensaio. Adicionalmente foi, também, de grande
auxílio na coleta do material passante pelo geotêxtil para posterior análise granulométrica e
de sólidos totais.
O sistema de ligação utilizado entre as pacas de vidro na parte interna do canal foi
executado de forma a minimizar a existência de irregularidade e descontinuidades no contato
entre as placas de vidro. Este tipo de cuidado durante o processo de fixação dos vidros visou
evitar problemas no regime de fluxo da mistura dentro do canal podendo provocar possíveis
ressaltos nessas ligações.
A base do canal é constituída por uma chapa metálica de 5 mm de espessura protegida
com uma camada de tinta epóxi com proteção de tinta a óleo. A utilização desta chapa visou
garantir a estabilidade do fundo do depósito e resistir aos esforços provocados pelo peso do
material dentro do canal. A Figura 4.3 mostra em detalhe a parte interna do canal de retenção
e deposição de sedimentos com o sistema de descarga.
Figura 4.3 - Detalhe interno do canal de retenção e deposição de sedimentos com a descarga.
58
4.4 SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DA MISTURA
O sistema de alimentação é constituído de quatro reservatórios (dois de 1000 e dois
de 500 litros – uma das modificações aplicadas ao projeto original do equipamento que era
constituído de 3 reservatórios – dois de 500 e um de 1.000 litros). Um reservatório principal
localizado na parte superior do canal (500 litros) e outros três localizados ao lado do
equipamento onde era feita a preparação da mistura. A Figura 4.4 mostra com detalhes o
sistema de alimentação do equipamento.
RESERVATÓRIO 500 LITROS
BOMBA
MOTOR P/ REGULAGEM DA ALTURA DE LANÇAMENTO
RESERVATÓRIO 1000 LITROS
1
2
3
4
Figura 4.4 - Detalhe do sistema de alimentação
O reservatório 1 é interligado com o reservatório 2 por meio de uma bomba especial
para circulação de água contendo resíduos sólidos (Figura 4.5), para que houvesse a
recirculação da mistura durante todo o período de realização do ensaio. Por outro lado, o
reservatório 2 recebe a mistura dos reservatórios 3 e 4.
O nível do reservatório 1 é mantido constante pelo sistema de saída localizado em
diferentes pontos ao longo da profundidade do reservatório. Isso foi necessário devido à
vazão da bomba ser superior à vazão requerida para o ensaio.
Dependendo da vazão requerida em cada ensaio, uma ou mais válvulas poderiam ser
abertas para que se mantivesse o nível d’água constante dentro do reservatório 1.
A adoção dos quatros reservatórios se devem a necessidade de se alimentar o sistema
durante todo o período de evolução dos ensaios.
59
Figura 4.5 - Sistema de bombeamento do reservatório 2 para o reservatório 1.
Os reservatórios são dotados de misturadores, conforme mostra a Figura 4.6, para que
ocorresse permanente homogeneização da mistura. Na Figura 4.7 pode-se observar o sistema
de recirculação, bem como uma visão superior de um dos reservatórios.
Figura 4.6 - Sistema de homogeneização da amostra.
60
Figura 4.7 - Detalhe do sistema de recirculação e reservatório.
Conforme mostra a Figura 4.6 e 4.8, um sistema de pás metálicas vazadas com seção
levemente inferior ao diâmetro dos reservatórios foi instalado no eixo central dos mesmos. A
velocidade de rotação adotada foi de 60 rpm, calculada em função das diversas medidas de
concentração realizadas ao longo da profundidade e da seção dos reservatórios. A manutenção
da velocidade foi possível com a adoção de um sistema de polias de redução acopladas a um
motor de 1 CV, que garantiam um torque necessário para mover a mistura dentro do
reservatório mesmo considerando a máxima concentração adotada e densidades das partículas
de solo presentes na mistura. Adicionalmente, foi instalado na parte inferior do eixo central
das pás uma haste em forma de hélice objetivando manter os sedimentos acumulados na parte
central do fundo em suspensão, evitando assim a concentração de material e aumentando a
eficiência do sistema.
Figura 4.8 - Configuração do sistema de pás e haste em forma de hélice no eixo central.
61
Segundo Ribeiro (2000), o cálculo do arranjo físico dessas pás foram baseados em
dados obtidos em projetos de sistemas semelhantes usados em estações de esgotos e sistemas
de homogeneização de misturas de sólidos e líquidos.
4.5 SISTEMA DE DESCARGA DA MISTURA
O sistema de descarga da mistura no canal era feito com um direcionador de fluxo
(Figura 4.9) projetado para produzir uma condição de fluxo uniforme ao longo do canal pelo
direcionamento do fluxo sempre paralelo às suas paredes. O objetivo desse direcionador era o
estabelecimento de um fluxo unidimensional e a conseqüente influência provocada pelas
paredes dentro do canal.
O Controlador de fluxo foi construído em acrílico transparente permitindo a
visualização do processo de descarga no seu interior. A Figura 4.9 mostra o direcionador de
fluxo construído.
420 mm
280
mm
50 mm
ACR
ÍLIC
O F
LEXÍ
VEL
TUBO CONDUTOR
DISTRIBUIDOR DE FLUXO
120 mm
30 m
mPARAFUSO DE AJUSTE
380
mm
Figura 4.9 - Direcionador de fluxo (Ribeiro, 2000).
Um sistema de elevação foi acoplado ao controlador de fluxo, possibilitando sua
ascensão com a altura da lâmina da mistura à montante do barramento dentro do canal. Esse
sistema permitia que a queda da mistura se desse à lâmina da mistura no canal, a fim de que
não se provocasse grandes perturbações que pudessem interferir nos resultados dos ensaios
realizados.
62
Esse controlador de fluxo é suspenso por um sistema de fios de nylon acoplados a três
pequenas polias localizadas na estrutura de sustentação do canal, possibilitando a
manutenção da sua posição paralela à base da lâmina da mistura contida no canal. Um
pequeno motor instalado era dotado de eixo no qual eram enrolados os fios de nylon e
permitia a subida e descida do controlador de fluxo.
O controlador de fluxo era conectado ao reservatório 1 (Figura 4.4) por um tubo de
diâmetro levemente inferior à entrada condutora do controlador de fluxo permitindo o seu
encaixe à medida que o controlador subia. O controlador era também dotado de um sistema
tipo funil na parte superior para evitar que a mistura sofresse dispersão quando de seu
lançamento no canal.
4.6 SISTEMA DE DRENAGEM
Ao final do canal foi instalado um sistema de drenagem que permitia o escoamento do
material que passava pela barreira instalada no canal. Esse sistema de drenagem era
conectado a uma caixa que coletava o material passante e o despejava no sistema de coleta de
águas pluviais do laboratório. A Figura 4.10 mostra o sistema de drenagem da mistura
passante pelo barramento
Figura 4.10 - Sistema de escoamento da mistura passante pelo barramento.
63
4.7 EQUIPAMENTO PARA ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DAS PARTÍCULAS
PASSANTES PELO GEOTÊXTIL DURANTE OS ENSAIOS DE FILTRAÇÃO
A análise granulométrica das partículas passantes pelo geotêxtil foi efetuada com o
uso de um granulômetro a laser (Figura 4.11) pertencente ao laboratório de Geotecnia da
Universidade de Brasília. Esse equipamento é produzido pela Malvern Instruments Ltd com
sede em Worcestershire na Inglaterra cujo modelo é composto de três partes fundamentais, a
saber: a unidade de preparação da amostra, a unidade óptica e um microcomputador.
Como característica principal, pode-se citar que ele opera numa faixa de
granulometria das partículas variando de 0,5 a 900 μm (1 μm = 106 m = 10-3 mm). Trabalha
basicamente com a introdução de uma pequena quantidade de solo em um meio dispersante
com volume máximo de 1.000 cm3. As leituras das medidas dos diâmetros dos grãos são
feitas pela passagem da mistura por um par de lentes que recebe um feixe de raios laser.
Os resultados obtidos são armazenados em um sistema de aquisição de dados acoplado
ao microcomputador conectado à unidade de ensaio. A utilização do software pelo sistema
permite o pós-processamento dos dados e a definição da curva granulométrica das partículas.
Figura 4.11 - Granulômetro a laser do Programa de Pós-Graduação em Geotecnia – UnB.
64
A unidade de preparação da amostra tem como finalidade principal ser o acessório no
qual se prepara a amostra para a execução do ensaio. Essa unidade consta de um tanque com
capacidade máxima de 1.000 cm3 e, um volume acima disso, é eliminado através de uma
saída interna ao tanque (ladrão). A Figura 4.12 mostra a referida unidade de preparação de
amostras do Granulômetro Master Sizer S.
Figura 4.12 – Unidade de Preparação da Amostra do Granulômetro Modelo Master Sizer S.
Já a unidade óptica é usada para coletar os dados obtidos durante o processo de
medida dos diâmetros dos grãos da amostra. Ela é constituída de três partes, a saber:
01) Transmissor;
02) Unidade de área da amostra;
03) Receptor.
O transmissor contém o dispositivo de geração do feixe de laser que é usado para
efetuar as medições na amostra. A área da amostra é um local situado entre o transmissor e o
receptor sendo que através da mesma a amostra circula passando por dentro par de lentes em
frente ao feixe de raios laser onde são feitas as tomadas de medidas.
O receptor é a parte final da unidade óptica e tem a função de coletar e armazenar as
informações recebidas pelo espalhamento do feixe de raios laser que passa pela amostra,
enviando-as imediatamente para o sistema do microcomputador para serem submetidas às
devidas análises. O principal componente do receptor é o detector que também é chamado de
65
diodo. O detector é feito de um determinado número de elementos de fotodiodos que são
organizados num sistema padrão radial. A Figura 4.13 mostra a unidade óptica do
granulômetro modelo Master Sizer S.
Área da amostra, par de lentes e receptor.
Feixe de raios laser
Transmissor
Figura 4.13 – Unidade Óptica do Granulômetro Modelo Master Sizer S.
O modo como o granulômetro opera as medidas é baseado no espalhamento que as
partículas provocam e absorvem a luz. Uma das teorias usadas é o modelo Fraunhofer
(Malvern, 1997) indicada pelo manual que acompanha o aparelho. Esse modelo pode prever o
padrão de espalhamento que é criado quando um sólido, esférico e opaco de tamanho
conhecido é passado através do feixe de raios laser. É um dos modelos mais recomendados
para medição de tamanho de partículas, entretanto ele não descreve o espalhamento
perfeitamente. Isso em função da existência tanto de partículas na forma de disco quanto de
partículas transparentes.
Outra teoria utilizada e a de Mie (Malvern, 1997) que foi desenvolvida para prever a
trajetória da luz espalhada por partículas esféricas e trata do caminho da luz que passa ou é
absorvido pela partícula. Essa teoria é mais adequada, entretanto exige que se saiba algumas
informações específicas sobre as partículas, tais como o seu índice de refração e o de
absorção.
66
5. MATERIAIS E METODOLOGIAS UTILIZADOS NOS ENSAIOS
5.1. INTRODUÇÃO
Objetivando-se avaliar o desempenho do sistema solo-geotêxtil, realizou-se um
programa de ensaios utilizando-se o simulador hidráulico na análise de geotêxteis como
materiais de filtração.
Realizaram-se também ensaios auxiliares que permitiram a obtenção de informações
adicionais sobre os solos e geotêxteis utilizados. Tais ensaios auxiliares consistiram de:
permeabilidade dos geotêxteis após cada ensaio de filtração, a fim de se avaliar
quantitativamente a redução de permeabilidade em relação aos geotêxteis virgens; ensaios de
teor de sólidos totais, que permitiram avaliar a concentração de sólidos do material passante
pelo geotêxtil e ensaios granulométricos do material passante pelo geotêxtil com o objetivo de
se verificar a granulometria das partículas passantes.
Neste capítulo apresentam-se as características e propriedades dos materiais utilizados
(solos e geotêxteis), bem como a metodologia utilizada para execução dos principais ensaios
da na pesquisa.
5.2. MATERIAIS UTILIZADOS
Para o desenvolvimento desta pesquisa, foram coletados solos potencialmente
erodíveis de três diferentes localidades: de duas erosões da cidade satélite de Ceilândia no
Distrito Federal e um solo de uma erosão intensa da cidade de Anápolis. Por sua vez, para os
geotêxteis, foram selecionados quatro tipos não-tecidos agulhados, de filamentos contínuos
com 100% de poliéster, com gramatura variando de 76 a 600 g/m2, denominados de VP-75
(76 g/cm2), OP-15 (150 g/cm2), OP-30 ( 300 g/cm2) e OP-60 (600 g/cm2).
5.2.1 SOLOS DAS EROSÕES SELECIONADAS NO DISTRITO FEDERAL
Para a escolha das erosões, realizaram-se visitas a diversas áreas no Distrito Federal
que apresentam problemas com processos erosivos. Após essas visitas optou-se por duas das
localidades visitadas, onde foram coletadas amostras deformadas e indeformadas para
determinação de propriedades físicas em laboratório. As duas erosões selecionadas para
coleta de material estão localizadas na cidade satélite de Ceilândia (DF), uma próxima à DF-
070 entre os Km 6 e 7, em frente à estação de tratamento de água da CAESB. A outra área se
67
situa também na DF-070 entre os km 10 e 11 dessa rodovia. A Figura 5.1 mostra um mapa
com indicação dos locais onde foram coletadas as amostras. Esses locais estão atualmente
bastante afetados por erosões, conforme pode ser visto nas Figuras 5.2 e 5.3.
ErCe 1 ErCe 2
Figura 5.1 – Mapa com os locais onde foram coletadas as amostras em Ceilândia/DF (indicados com as setas).
Figura 5.2 - Vista da Erosão ErCe 1.
68
Figura 5.3 - Vista da Erosão ErCe 2.
Na primeira erosão citada, as coletas das amostras foram executadas nas
profundidades de 1, 2, 3, 4, e 5 metros no próprio talude de erosão. Na segunda erosão
mencionada coletaram-se amostras a 8 m de profundidade no talvegue da erosão. Entretanto,
esta erosão apresentava um perfil geotécnico com três horizontes distintos. Optou-se então
por coletar a essa profundidade por se tratar de um solo que apresentava características tácteis
visuais distintas dos outros materiais coletados em outras áreas.
Para efeito de identificação, as amostras da erosão situada entre os quilômetros 6 e 7
foram identificadas como ErCe 1 (Erosão de Ceilândia 1) e as amostras da erosão situada
entre os quilômetros 10 e 11 foram identificadas como ErCe 2 (Erosão de Ceilândia 2).
A metodologia utilizada para a coleta dessas amostras seguiu os procedimentos
recomendados pela ABNT/NBR 9.604/1986 para retirada de amostras.
5.3. ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DOS SOLOS ESTUDADOS
Para a análise granulométrica, primeiramente foram executados os ensaios dos solos
por peneiramento e sedimentação com a utilização de defloculante. Posteriormente,
executaram-se ensaios no granulômetro a laser com e sem a aplicação do dispositivo
ultrasom.
Para os ensaios com ultra-som, aplicou-se durante 30 segundos esse dispositivo que
provoca a dispersão das partículas, variando-se o tempo de agitação da mistura solo-água para
que se chegasse ao tempo que não indicasse mais variação considerável na granulometria dos
69
solos.
Cada solo apresentou um tempo diferente de agitação. O solo denominado ErCe 2 foi
o que apresentou o maior intervalo para mistura, com tempo aproximado de 200 segundos. O
do solo denominado ErCe 1 ficou em aproximadamente 140 segundos e o do ErAn (Erosão de
Anápolis) ficou com tempo aproximado de 120 segundos. Esses tempos foram também
utilizados quando da execução sem a utilização do ultrasom e mostraram também que não
provocariam variações consideráveis nas granulometrias.
A Figura 5.4 mostra as curvas granulométricas da mistura resultante, em quantidades
de solos iguais, para o ErCe 1 e a Figura 5.5 mostra a distribuição granulométrica para o solo
ErCe 2.
Granulometria (ErCe 1)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Sedimentação com defloculante
Granulômetro com ultrasom
Granulômetro sem ultrasom
Figura 5.4 - Distribuição granulométrica do solo coletado na erosão 1 de Ceilândia (ErCe 1).
Granulometria (ErCe 2)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Sedimentação com defloculanteGranulômetro com ultrasomGranulômetro sem ultrasom
Figura 5.5 - Distribuição granulométrica do solo coletado na erosão 2 de Ceilândia (ErCe 2).
70
Para a execução das análises granulométricas das amostras coletadas, procurou-se
similaridade com as condições dos ensaios de filtração, ou seja, as amostras foram colocadas
em repouso por 24 horas somente com água, sem adição de defloculante, e após esse período,
colocava-se para agitação no granulômetro e procedia-se aos ensaios para determinação das
características granulométricas das amostras.
5.3.1 SOLO DA EROSÃO DE ANÁPOLIS
A escolha dessa erosão surgiu do contato da prefeitura de Anápolis com o Programa
de Pós-Graduação em Geotecnia da UnB para uma parceria entre os profissionais desses
órgãos para diagnósticos das erosões naquela Cidade. Após a visita a essa cidade, verificou-se
que as erosões estavam em processo acelerado de desenvolvimento, e uma das erosões
visitadas apresentava grande produção de sedimentos.
Com a realização dessa visita, decidiu-se trabalhar com essa erosão, por não ser de
grandes proporções e apresentar produção considerável de sedimentos em suas cabeceiras. A
partir daí coletaram-se amostras deformadas e indeformadas, no próprio talude da erosão,
para determinação de propriedades físicas em laboratório. O local escolhido estava bastante
afetado pela erosão, conforme pode ser visto na Figura 5.6. Para efeito de identificação essa
erosão foi denominada de ErAn.
Figura 5.6 - Vista da erosão de Anápolis.
71
A Figura 5.7 mostra a distribuição granulométrica do solo ErAn e, para efeito de
comparação a Figura 5.8 mostra todas as curvas granulométricas obtidas pelo granulômetro
sem ultrasom. As principais propriedades físicas desses solos estão apresentadas na Tabela
5.1, bem como os valores correspondentes a granulometria no granulômetro sem ultrasom.
Granulometria (ErAn)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Sedimentação com defloculante
Granulômetro com ultrasom
Granulômetro sem ultrasom
Figura 5.7 - Distribuição granulométrica do solo coletado na erosão de Anápolis (ErAn).
Granulometria (Comparação)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
ErCe 1 - Granulômetro sem ultrasomErCe 2 - Granulômetro sem ultrasomErAn - Granulômetro sem ultrasom
Figura 5.8 - Comparação entre as granulometrias, pelo granulômetro sem ultrasom, dos solos
utilizados.
72
Tabela 5.1 - Quadro resumo das principais propriedades físicas dos solos estudados.
73
5.3.2 GEOTÊXTEIS UTILIZADOS
Os geotêxteis utilizados nesta pesquisa foram: Véu de Poliéster VP-75, Bidim OP-15,
Bidim OP-30 e Bidim OP-60. São geotêxteis não-tecidos agulhados, de filamentos contínuos
100% poliéster, fornecidos pela BIDIM-BBA (São Paulo/SP), distribuído em Brasília (DF),
pela Prodesivo - Indústria e Comércio Ltda. Alguns destes geotêxteis são comumente
utilizados em obras geotécnicas no país. Já os véus de poliéster são, em geral, utilizados na
confecção de revestimentos de calçados. Nesta pesquisa procurou-se verificar a aplicabilidade
e desempenho dos geotêxteis de baixa gramatura a problemas de controle de erosão devido
aos seus menores custos para correção de processos erosivos. Daí a utilização de geotêxteis
de baixa gramatura e, particularmente, do Véu de Poliéster VP-75 e o OP-15.
Atualmente, esses geotêxteis estão sendo comercializados em função da resistência
mecânica à tração, e não mais em função da gramatura como adotado por muito tempo.
A Tabela 5.2 apresenta as principais características dos geotêxteis estudados,
conforme dados fornecidos pelo fabricante em catálogos demonstrativos de produtos.
Os valores encontrados para a abertura de filtração dos geotêxteis, conforme ensaios
realizados em laboratório foram: 155 µm para o VP-75; 131 µm para o OP-15; 121 µm para o
OP-30 e 74 µm para o OP-60, valores esses dentro de uma faixa aceitável se comparados com
os apresentados pelo fabricante nos catálogos dos produtos.
As Figuras 5.9 (a), (b), (c) e (d) apresentam as granulometrias das esferas de vidro
passantes pelos geotêxteis utilizados nesta pesquisa para a determinação da abertura de
filtração.
Quanto à determinação da espessura dos geotêxteis, verificou-se quase nenhuma
diferença em relação aos valores apresentados pelo fabricante, adotando-se assim, para a
determinação da permissividade, os valores do fabricante.
74
Tabela 5.2 - Características dos Geotêxteis Utilizado
75
Granulomet r ia das esf eras passant es pelo V P- 75
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1D iâmet ro ( mm)
VP-75
Granulo met ria d as esf eras passant es p elo OP- 15
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1D iâmet ro ( mm)
OP-15
(a) Passante pelo VP-75. (b) Passante pelo OP-15.
Granulo met ria d as esf eras p assant es p elo OP- 3 0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1D iâmet ro ( mm)
OP-30
Granulometria das esferas passantes pelo OP-60
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1Diâmetro (mm)
OP-60
(c) Passante pelo OP-30. (d) Passante pelo OP-60.
Figura 5.9 - granulometrias das esferas de vidro passantes pelos geotêxteis para a determinação da abertura de filtração.
5.3.3 ÁGUA UTILIZADA
Conforme citado no Capítulo 4, houve a necessidade de se substituir a água destilada
pela água fornecida pela rede pública, em função da quantidade que era requerida para cada
ensaio.
Para a utilização da água da rede pública, antes de se armazenar a água que seria
utilizada em cada ensaio, abria-se a torneira por um período aproximado de 5 minutos para
que houvesse uma “lavagem dos encanamentos” e conseqüentemente remoção de eventuais
resíduos sólidos aderidos aos mesmos que pudesse influenciar nos resultados dos ensaios.
Na Tabela 5.3, a seguir, encontram-se valores médios da quantidade de sólidos
contidos por litro de água e o pH de diversos ensaios realizados nas águas destiladas e da
torneira utilizadas nos ensaios.
76
Tabela 5.3 - Características das águas.
Água Sólidos Totais (mg/l) pH Diretamente da torneira 3,0 7,60
Destilada 0,2 6,10
É importante ressaltar que geralmente o pH tem influência quanto à agregação das
partículas do solo. Pois, o pH ácido é favorável à agregação das partículas enquanto que o
meio básico à desagregação.
5.4. METODOLOGIAS UTILIZADAS NA REALIZAÇÃO DOS ENSAIOS
A seguir descreve-se a determinação para escolha da vazão, seqüência de preparação
dos ensaios, bem como os procedimentos adotados após a sua execução.
5.4.1 DETERMINAÇÃO DA VAZÃO PARA EXECUÇÃO DOS ENSAIOS
Primeiramente foram executados 4 ensaios, um com cada geotêxtil, somente com água
proveniente da rede de abastecimento e armazenada para tal fim, na vazão de 250 cm3/s a fim
de se verificar o comportamento da altura da lâmina d’água dentro do canal. Posteriormente,
executaram-se 8 ensaios nessa mesma vazão, 4 com o geotêxtil virgem e 4 com o reuso desse
geotêxtil para o solo denominado ErCe 1.
Após a execução desses ensaios, verificou-se que se poderia trabalhar com uma vazão
maior em função do comportamento verificado para a vazão de 250 cm3/s.
Partiu-se, então, para uma situação de campo em que se poderia adotar uma chuva de
projeto de 100 mm/h incidindo numa área de 1 (um) hectare (=10.000 m2) escoando em
direção ao barramento, conforme apresentado na Figura 5.10.
100 m
100
m
Escoamento em direção ao barramento
Figura 5.10 – Retângulo considerado para o escoamento com área igual a 10.000 m2.
77
A Equação 5.1 abaixo é geralmente utilizada para determinação de volume de água em
escoamentos. A partir do valor encontrado por esta equação, trabalhou-se com uma vazão de
modo a conciliar o volume disponível da mistura, com o canal do equipamento em função do
tempo. Q = C . IP . A ................................................................................................................... (5.1)
Onde: Q = Vazão de escoamento;
C = Coeficiente de escoamento;
IP = Chuva de projeto;
A = Área superficial. a) Situação Similar a de Campo
a.1) Valores adotados
C = 1 (para superfícies impermeáveis);
IP = 100 mm/h;
A = 10.000 m2;
Q = C . IP . A = (1) . (0,100 m/h) . (10.000 m2) = 1.000 m3/h.
Q = 277.777,78 cm3/s. Dividindo-se esse valor pela faixa de escoamento que é igual a
100 metros, tem-se:
Q = (27,77 cm3/s)/cm. b) Situação para o canal do simulador hidráulico
Para uma vazão de 1.000 cm3/s numa faixa de escoamento de 40 cm, que é a largura
do canal, tem-se:
Q = (1.000 cm3/s)/40 cm
Q = (25 cm3/s)/cm (Valor aproximado p/ a situação de campo). Com isso, executaram-se 4 ensaios, somente com água, na vazão de 1.000 cm3/s.
Seqüencialmente, mais 24 ensaios na vazão de 1.000 cm3/s, sendo:
a) 8 ensaios com o solo ErCe 1 (4 com o geotêxtil virgem e 4 com reuso do geotêxtil);
b) 8 ensaios com o solo ErCe 2 (4 com o geotêxtil virgem e 4 com reuso do
geotêxtil);
c) 8 ensaios com o solo ErAn (4 com o geotêxtil virgem e 4 com reuso do geotêxtil).
Com isso, realizam-se um total de 40 ensaios no simulador hidráulico para verificação
78
de geotêxteis em obras de controle de erosões, utilizando-se geotêxteis em barramentos
transversais ao sentido do fluxo.
5.4.2 ENSAIOS NO SIMULADOR HIDRÁULICO
Conforme visto, o objetivo principal de se utilizar esse equipamento foi o de verificar
o comportamento de geotêxteis como filtros em obras de controle de erosões.
Foram executados ensaios com vazões de 250 cm3/s e 1000 cm3/s e a seguir
descrevem-se os ensaios para 1000 cm3/s que são semelhantes aos realizados para 250 cm3/s,
mudando-se apenas a vazão e o tempo final de cada ensaio.
Na preparação do equipamento primeiramente fazia-se a calibração para um fluxo de
1.000 cm3/s de descarga somente com água. Após isso, instalava-se a barreira
transversalmente ao canal de modo que ela ficasse 2,0 m distante do lançamento do
direcionador de fluxo, ficando o canal com um comprimento útil de 254 cm. A barreira era
composta de uma armação metálica com travamento para se minimizar o embarrigamento do
geotêxtil, geotela para suporte e o geotêxtil a ser ensaiado. Colocava-se a geotela sobre a
armação metálica e posteriormente acomodava-se o geotêxtil sobre a geotela, e na seqüência
se colocava a armação final (suporte metálico) e prensava-se o sistema com parafusos ao
longo das bordas, conforme mostram as Figuras 5.11 e 5.12.
79
Figura 5.11 – Armação metálica e geotela. À esquerda, a armação de travamento.
Figura 5.12 – Detalhe de um barramento para utilização nos ensaios.
O barramento era conduzido ao canal e colocado na vertical. Executava-se uma
completa impermeabilização das bordas do barramento com as paredes e o fundo do canal
utilizando-se silicone, de modo a garantir que o fluxo fosse exclusivamente através do
geotêxtil quando da execução do ensaio.
Na preparação dos solos, depois de coletados em campo, colocava-se para secar ao ar
até a sua umidade higroscópica. Procedia-se, então, ao destorroamento e posterior
peneiramento em malha nº 10 (abertura = 2 mm). A parte retida era desprezada e a passante
acondicionada em sacos plásticos para que não sofresse modificação em sua umidade.
Tomava-se então esse solo e o adicionava nos reservatórios contendo água, de modo
que a concentração final ficasse em 10 gramas de solo por cada litro de água. Ligava-se o
sistema de mistura por um período de 10 minutos para a homogeneização da mistura. Após
esse período, deixava-se a mistura em repouso por 24 horas para a seguir proceder à
realização do ensaio. A concentração de 10 gramas de solo por cada litro de água se justifica
pela coleta de material (água + solo) na erosão de Anápolis (ErAn) durante uma chuva, em
que o material coletado indicou uma concentração próxima de 12 gramas de solo por litro
d’água. É certo que esta concentração deve variar de local para local em função de fatores
80
como o tipo de solo, quantidade de água, intensidade e duração das chuvas.
No dia seguinte, decorridas as 24 horas, ligava-se novamente o sistema de mistura e o
deixava por 10 minutos para homogeneização antes do início do ensaio. Após esse tempo,
abria-se o sistema de descarga, acionava-se o cronômetro nesse exato momento e media-se a
altura da lâmina da mistura dentro do canal a cada 20 segundos até atingir 10 minutos, lendo-
se depois de minuto em minuto até aos 20 minutos. Posteriormente, faziam-se as leituras aos
25 e 30 minutos. Durante o ensaio, coletava-se uma certa quantidade da mistura na face de
jusante do geotêxtil aos 10, 20 e aos 30 minutos ou ao final dos ensaios em casos específicos.
A Figura 5.13 mostra o sistema de descarga do material no canal e na Figura 5.14
mostra-se a leitura da altura de material no canal sendo feita.
Em alguns ensaios, costumava-se verificar a granulometria e a concentração do
material, tanto na saída do sistema de descarga como na face de montante do barramento.
Para a coleta na saída do sistema de descarga, esta era realizada diretamente em sacos
plásticos. Já para a coleta na face de montante do barramento, montou-se um sistema de
forma que não se provocasse perturbações no fluxo que pudessem alterar os resultados dos
ensaios. Esse sistema é composto de hastes em acrílico e um recipiente de vidro com tampa.
Para a coleta, mergulhava-se o recipiente de vidro até aproximadamente à metade da altura da
lâmina da mistura no canal e abria-se lentamente a tampa do recipiente com o auxílio da
haste, deixando-se encher o recipiente. A seguir o recipiente era tampado e retirado para os
ensaios de interesse (granulometria e sólidos totais).
A Figura 5.15 mostra a coleta de material para análise granulométrica e sólidos totais
do material na face de montante do geotêxtil para verificação da mistura que chegava ao
barramento.
Com o término dos procedimentos anteriormente descritos estava finalizado o ensaio,
com duração de 30 minutos, e um consumo aproximado de 1.800 litros de água e 18 kg de
solo por ensaio.
81
Figura 5.13 - Sistema de descarga da mistura no canal.
82
Figura 5.14 - Leitura da altura de material a montante do barramento.
Figura 5.15 - Coleta de material na face de montante para análise granulométrica e sólidos
totais.
5.4.2.1 ENSAIOS PARA DETERMINAÇÃO DE SÓLIDOS TOTAIS
Da água coletada em cada estágio do ensaio descrito acima, tirava-se
aproximadamente 500 ml para o ensaio de sólidos totais. Este ensaio teve como objetivo a
determinação da quantidade de sólidos contidos na água que atravessava o geotêxtil. O
método utilizado foi o da determinação gravimétrica e o ensaio foi realizado no laboratório do
Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos da Universidade de Brasília. Neste
método, os cadinhos de porcelana são lavados com água destilada e secados em estufa a 105
ºC. Após a secagem são transferidos para o dessecador, onde repousam por um período de
aproximadamente 2 horas. Em seguida são pesados, identificados e acrescidos de 100 ml da
amostra de água homogeneizada a ser ensaiada. A seguir, coloca-se a mistura na estufa por 24
horas e após esse tempo os cadinhos são retirados e transferidos para o dessecador, e deixados
esfriar até a temperatura ambiente e pesados.
Repete-se o ciclo de pesagem até se chegar a um peso constante ou até que a perda de
peso seja menor do que 4% em relação à pesagem anterior ou menor do que 0,5 mg, o que for
83
menor.
A quantidade de sólidos contida em 1.000 ml de água é obtida pela expressão abaixo:
( )V
x1000B-A = litro totais/ sólidos de mg ........................................................................... (5.1)
Onde: A = peso do cadinho mais resíduo (mg);
B = peso do cadinho (mg);
V = volume de amostra utilizado (ml).
Para esta análise foi necessária a utilização de uma balança com precisão de décimo
de milésimos de gramas, devidas pequenas quantidades de sólidos envolvidas.
A Figura 5.16 mostra os recipientes com a mistura coletada durante os ensaios de
filtração para execução de ensaio de sólidos totais com o solo ErCe 2.
Figura 5.16 - Execução dos ensaios de sólidos totais.
5.4.3 ENSAIOS DE PERMEABILIDADE COM GEOTÊXTEIS APÓS OS ENSAIOS
DE FILTRAÇÃO
84
A fim de se estimar a permeabilidade dos geotêxteis após os ensaios de filtração,
retirava-se cuidadosamente a amostra de geotêxtil ensaiada e deixava-se secar ao ar. Após a
secagem, cortava-se uma amostra do geotêxtil na metade da altura atingida pela lâmina da
mistura quando da realização do ensaio de filtração. A seguir, tornava-se a saturar a amostra
com água destilada para determinação da permeabilidade. A permeabilidade era medida no
equipamento desenvolvido por Gardoni (1995) para determinação da permeabilidade de
geotêxteis, conforme mostra a Figura 5.17.
Esse equipamento é composto de uma caixa plástica com capacidade aproximada de
30 litros, um galão com capacidade para 20 litros, um permeâmetro e uma pequena bomba,
geralmente utilizada em aquário, com capacidade para 636 litros/hora.
O permeâmetro foi confeccionado com peças de PVC, consistindo de tubo de 50 mm
de diâmetro ligado ao final de três reduções de 76 mm x 51 mm, 102 mm x 76 mm e 102 mm,
formando uma espécie de funil. Na última peça é anexado um niple de 25 mm para saída do
excesso de água, funcionando como um ladrão, mantendo constante o nível do permeâmetro.
Na base do tubo é colocada uma luva conectada a uma peça de igual diâmetro e com 50 mm
de altura, utilizada para prender a amostra de geotêxtil, que é acondicionada com o auxílio de
dois anéis de borracha. A vedação entre a parede do permeâmetro e a amostra é feita com
borracha de silicone. Na parede externa da luva, são fixados três parafusos, com rosca de 10
mm, que permitem ajustar a altura de carga durante o ensaio.
O permeâmetro é colocado dentro do galão, que recebe a água que passa pelo
permeâmetro e pela amostra de geotêxtil. Este galão é colocado dentro da caixa plástica que
recebe a água que sai do galão pelo ladrão na parte superior de sua parede. O excesso de água
que sai do permeâmetro é recebido pela caixa plástica e bombeado novamente para o
permeâmetro através da pequena bomba instalada em seu interior, formando assim um
circuito fechado. A carga hidráulica é definida pela diferença entre os níveis de água do
permeâmetro e do galão, medidos com o auxílio de um paquímetro.
A determinação da permeabilidade do geotêxtil com o solo eventualmente retido em
seu interior era feita aplicando-se ao sistema uma baixa vazão, sob perda de carga pequena
para que não ocorresse grande fuga das partículas do interior do geotêxtil, o que poderia
comprometer a permeabilidade real do geotêxtil impregnado.
85
Figura 5.17 - Equipamento para determinação da permeabilidade do geotêxtil (Gardoni, 1995).
5.4.4 ANÁLISE GRANULOMÉTRICA DAS PARTÍCULAS PASSANTES PELO
GEOTÊXTIL DURANTE OS ENSAIOS DE FILTRAÇÃO
O material retido, água mais solo, coletado tanto a montante quanto a jusante do
barramento era destinado à análise granulométrica das partículas que chegavam no
barramento e que passavam pelo geotêxtil. Essas análises foram feitas com o granulômetro a
laser comentado no capítulo anterior. Ele permitiu a determinação da curva granulométrica,
conseqüentemente, os diâmetros destas partículas durante o ensaio.
Para a execução desses ensaios utilizou-se o tempo de agitação encontrado quando da
calibração do granulômetro comentado no Item 5.3, onde cada amostra apresentou um tempo
diferente. Para o solo ErCe 1 o tempo foi de 140 segundos, para o solo ErCe 2 foi de 200
segundos e para o solo ErAn foi de 120 segundos.
86
6. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS
REALIZADOS NO SIMULADOR HIDRÁULICO PARA ANÁLISE DE
GEOTÊXTEIS COMO BARREIRAS DE SEDIMENTOS
6.1 INTRODUÇÃO
Neste capítulo são apresentados os ensaios executados no simulador hidráulico para
análise de geotêxteis como filtros em obras de controle de erosões. Na seqüência, apresentam-
se, os ensaios auxiliares, tais como: granulometria das partículas passantes pelos geotêxteis
durante a execução dos ensaios de filtração, teor de sólidos totais e permeabilidade dos
geotêxteis após os experimentos.
6.2 CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Conforme visto no Capítulo 5, foram executados um total de 40 ensaios no simulador
hidráulico. Com isso, inicialmente, os resultados dos ensaios de filtração são apresentados em
forma gráfica, com a vazão por unidade de área versus tempo para cada ensaio executado.
A vazão a que se refere, é a vazão total de material que atravessa o geotêxtil, já a área
é a correspondente à largura do canal (0,40 cm) multiplicada pela altura da lâmina de material
na face de montante do barramento instalado transversalmente no canal. Essa altura é a
mesma no canal de montante.
O uso da relação vazão/ unidade de área se justifica pela facilidade de interpretação
dos resultados, já que não requer a necessidade do conhecimento da área em que o fluxo
atravessa e sim o comportamento desse fluxo para cada geotêxtil durante o ensaio. Em
seguida são feitas observações, análises e discussões dos resultados obtidos.
É importante ressaltar que, embora a plotagem do gráfico seja na forma citada acima,
sabe-se que a vazão passante pelo geotêxtil tem como principais variáveis condicionantes o
tipo e a quantidade de solo na mistura.
São apresentados também gráficos com a denominação de permissividade modificada.
Adotou-se essa denominação para chamar a atenção em relação à permissividade
propriamente dita, conforme apresentada no Capítulo 2 – Item 2.5.3. Isso se deve ao fato de o
fluxo não atravessar em sua totalidade de forma perpendicular ao geotêxtil. Entretanto,
embora se tenha adotado a denominação de permissividade modificada, o cálculo foi
realizado simplesmente dividindo-se a permeabilidade (velocidade de fluxo através do
87
geotêxtil) pela espessura do geotêxtil, em função da dificuldade para determinação das
parcelas das vazões correspondentes à permissividade e à transmissividade, conforme
mostrada no Capítulo 2.
Com relação ao acúmulo de material no canal, apresentam-se na Figura 6.1 duas retas
mostrando as alturas das lâminas da mistura no canal de montante caso o barramento fosse
cego, não permitindo passagem de material pelo geotêxtil para as duas vazões trabalhadas, ou
seja, 250 e 1.000 cm3/s. Na Tabela 6.1 mostra-se os valores das alturas correspondentes, nessa
figura, para os tempos de 20 s, 40 s, 60 s, 2 min, 5 min, 10 min, 15 min, 20 min, 30 min, 40
min, 50 min e 60 min.
Altura da lâmina caso não passasse material pelo geotêxtil
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800
Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
Altura para 250 cm3/s
Altura para 1000 cm3/s
Figura 6.1 – Altura da mistura no canal de montante caso o barramento fosse cego.
Tabela 6.1 – Valores de altura da mistura no canal de montante caso o barramento fosse cego.
Vazão Tempo 20 s 40 s 60 s 2 min
5 min
10 min
15 min
20 min
25 min
30 min
40 min
50 min
60 min
250 cm3/s Altura (cm) 0,49 0,98 1,48 3,44 7,4 14,8 22,2 29,5 36,9 44,3 59,1 73,8 88,6
1000 cm3/s Altura (cm) 1,97 3,94 5,9 11,8 29,5 59,1 88,6 118,1 147,6 177,2 236,2 295,3 354,3
6.3 ENSAIOS EXECUTADOS COM ÁGUA NO SISTEMA CONTENDO UM
BARRAMENTO
As Figuras 6.2 a 6.4 mostram os resultados obtidos somente com água utilizando-se
apenas um barramento com a vazão de 250 cm3/s e nas Figuras 6.5 a 6.7 estão os resultados
para a vazão de 1.000 cm3/s.
As Figuras 6.2 e 6.5 mostram a velocidade média (vazão/área) do fluxo pelos
geotêxteis nas vazões de 250 e 1.000 cm3/s, respectivamente. Já nas Figuras 6.3 e 6.6 são
88
apresentados os gráficos com as alturas das lâminas da mistura formada à montante do
barramento. E nas Figuras 6.4 e 6.7 são apresentados os valores das permissividades nos
geotêxteis ao longo dos ensaios.
Pode-se observar nas Figuras 6.2 a 6.7 que em todos os ensaios verificou-se um
comportamento único para vazão/área, altura da lâmina d’água e permissividade, ou seja, com
a ocorrência de uma variação durante um determinado período do ensaio e uma certa
estabilização a partir de um intervalo de tempo para cada tipo de geotêxtil.
Na Tabela 6.2 apresentam-se as variações das velocidades do fluxo d’água pelo
geotêxtil no decorrer do ensaio. Não foi possível a execução dos ensaios até aos 60 minutos
para as vazões de 1.000 cm3/s, sendo possível apenas para os ensaios com vazão de 250
cm3/s. Por isso, para as vazões de 1.000 cm3/s aparecem somente valores até aos 30 minutos
(=1800 segundos).
Os valores das velocidades máximas dos fluxos pelos geotêxteis VP-75, OP-15, OP-
30 e OP-60 para vazão de 250 cm3/s foram de 1,88; 1,07; 0,93 e 0,62 cm/s, respectivamente.
Já para a vazão de 1.000 cm3/s, aos 30 minutos, foram de 4,78; 3,16; 3,14 e 2,07 cm/s para os
geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60, respectivamente.
As alturas finais para a vazão de 250 cm3/s, aos 60 minutos, para os geotêxteis VP-75,
OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 5,6; 6,4; 7,8 e 12,5 cm, respectivamente. Já para a vazão de
1.000 cm3/s os valores das alturas, aos 30 minutos, foram de 6,0; 11,0; 9,0 e 13,5 cm para os
geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60. Esses valores representam acréscimos de 7%, 42%,
13% e 7% em relação aos valores obtidos para a vazão de 250 cm3/s, respectivamente.
Os valores referentes às permissividades se mostraram bastantes altos em relação aos
costumeiramente obtidos para os geotêxteis desta pesquisa, principalmente para os geotêxteis
VP-75 e OP-15, cujos valores máximos foram de 23,5 e 11,59 s-1, respectivamente. Para os
geotêxteis OP-30 e OP-60 os valores encontrados foram de 3,58 e 1,38 s-1, conforme mostram
as Figuras 6.4 para a vazão de 250 cm3/s.
Para a vazão de 1.000 cm3/s os valores máximos de permissividade encontrados foram
de 59,70 (VP-75); 21,10 (OP-15); 12,09 (OP-30) e 4,60 s-1 (OP-60), conforme mostra a
Figura 6.7.
Uma relação importante de ser observada é quanto ao início da inclinação dos gráficos
obtidos das alturas medidas no canal de montante. Quando a vazão foi de 250 cm3/s a
inclinação mostrou um ângulo médio de 1,520, e 5,140 quando a vazão foi de 1.000 cm3/s, ou
seja, uma relação aproximada de 3,38 quando a vazão foi multiplicada por 4.
89
Desempenho dos geotêxteis só com água (250 cm3/s)
0,001
0,010
0,100
1,000
10,000
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600Tempo (s)
Vazã
o/ár
ea (c
m3 .
s-1 /c
m2)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.2 – Desempenho dos geotêxteis só com água na vazão de 250 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal (250 cm3/s)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.3 – Altura da lâmina d’água no canal na vazão de 250 cm3/s.
90
Perm. modificada no geotêxtil só água (s-1) - 250 cm3/s
0,10
1,00
10,00
100,00
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.4 – Permissividade nos geotêxteis só com água na vazão de 250 cm3/s.
Desempenho dos geotêxteis só com água (1000 cm3/s)
0,01
0,10
1,00
10,00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Vazã
o/ár
ea (c
m3 .
s-1 /c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.5 – Desempenho dos geotêxteis só com água na vazão de 1.000 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal (1000 cm3/s)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.6 – Altura da lâmina d’água no canal na vazão de 1.000 cm3/s.
91
Perm. modificada no geotêxtil só água (s-1) - 1000 cm3/s
0,1
1,0
10,0
100,0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75
OP-15
OP-30
OP-60
Figura 6.7 – Permissividade nos geotêxteis só com água na vazão de 1.000 cm3/s.
Tabela 6.2 - Resultados de velocidade, altura da lâmina d'água e permissividade modificada
para cada ensaio executado somente com água.
92
6.4 RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ErCe 1 COM VAZÃO DE 250 CM3/S
As Figuras 6.8 a 6.10 mostram os resultados obtidos para misturas com o solo ErCe 1,
utilizando-se apenas um barramento, para a vazão de 250 cm3/s com os geotêxteis virgens e
nas Figuras 6.11 a 6.13 mostram os resultados para a mesma vazão reutilizando-se o geotêxtil.
As Figuras 6.8 e 6.11 mostram a velocidade (vazão/área) do fluxo pelos geotêxteis. Já
nas Figuras 6.9 e 6.12 são apresentados os gráficos com as alturas da mistura formada à
montante do barramento. E nas Figuras 6.10 e 6.13 são apresentados os valores das
permissividade nos geotêxteis ao longo dos ensaios.
Novamente, pode-se observar nas Figuras 6.8 a 6.13 que em todos os ensaios
verificou-se um comportamento único para vazão/área, altura da lâmina d’água e
permissividade, ou seja, com a ocorrência de uma variação durante um período do ensaio e
uma certa estabilização a partir de um determinado intervalo de tempo para cada tipo de
geotêxtil utilizado. Este comportamento também foi verificado para os demais ensaios
executados, tanto na vazão de 250 quanto na de 1.000 cm3/s.
Na Tabela 6.3 apresentam-se as variações das velocidades de fluxo pelo geotêxtil,
altura da mistura e permissividade no decorrer dos ensaios.
6.4.1 RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 250 CM3/S
As principais observações e conclusões para os ensaios executados com o solo ErCe 1
na vazão de 250 cm3/s para os geotêxteis virgens foram:
a) O comportamento dos quatross geotêxteis analisados, quanto à passagem de
material mostrou-se semelhante, ou seja, verificou-se passagem de solo pelos geotêxteis
durante todo o ensaio, com maior destaque para o geotêxtil VP-75, devido a maior abertura de
filtração e menor espessura que este geotêxtil apresenta, e menor quantidade para o geotêxtil
OP-60, devido a sua menor abertura de filtração e maior espessura. Essa passagem de solo
pelo geotêxtil diminuía, ao longo do ensaio, em função da formação de uma pequena camada
de solo na face de montante do geotêxtil, funcionando assim, como um filtro natural à
passagem de material;
b) Para os quatross geotêxteis, verificou-se a ocorrência de um período inicial de
fluxo zero pelo geotêxtil até sua saturação. Após um determinado valor de saturação ocorria
um considerável aumento na velocidade para uma posterior diminuição com o andamento do
ensaio;
93
c) Para os ensaios com solo ErCe 1 e os geotêxteis virgens VP-75, OP-15, OP-30
e OP-60 na vazão de 250 cm3/s, verificou-se que não houve passagem de material até aos 160,
280, 260 e 320 segundos, respectivamente. Logo após isso, nos tempos de 180, 300, 280 e
340 segundos, as velocidades pelos geotêxteis foram de 0,76 cm/s, 0,50 cm/s, 0,36 cm/s e
0,07 cm/s, respectivamente. Essas velocidades aumentaram durante os ensaios até 0,98 cm/s,
0,85 cm/s, 0,93 cm/s e 0,32 cm/s, vindo aos 60 minutos a ficar em 0,67 cm/s, 0,38 cm/s, 0,21
cm/s e 0,13 cm/s, conforme mostra a Tabela 6.3, indicando redução aproximada de 69%,
45%, 25% e 41% em relação aos picos de velocidades atingidos durante os ensaios;
d) Os valores das velocidades nos quatross geotêxteis virgens ficaram entre 0,30
cm/s (OP-60) e 0,97 cm/s (VP-75) aos 10 minutos, entre 0,21 cm/s (OP-60) e 0,71 cm/s (VP-
75) aos 20 minutos e aos 30 minutos entre 0,23 (OP-60) e 0,71 cm/s (VP-75), conforme
mostra a Tabela 6.3. A velocidade final do fluxo pelos geotêxteis para os quatross ensaios,
aos 60 minutos ficou entre 0,13 cm/s (OP-60) e 0,67 cm/s (VP-75), indicando que os
geotêxteis mais leves e mais econômicos, em termos de drenagem, têm um desempenho
melhor em relação aos mais pesados e mais caros;
e) Os valores das alturas da lâmina de material acumulados aos 10 minutos para
os geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 6,5 cm, 7,9 cm, 7,9 cm e 12,5 cm,
respectivamente. Aos 20 minutos foram de 7,6 cm, 8,8 cm, 11,1 cm e 19,4 cm. Aos 30
minutos foram 8,5 cm para o geotêxtil VP-75; 10,7 cm para o OP-15; 14,3 cm para o OP-30 e
23,1 para o OP-60. As alturas finais, aos 60 minutos, foram 9,4 cm para o VP-75; 15,4 para o
OP-15; 24,0 para o OP-30 e 34,5 cm para o OP-60;
f) Em relação à permissividade, verificou-se que os valores encontrados estão
bastantes elevados se comparados aos encontrados quando da realização dos ensaios
executados de acordo com a Norma AFNOR G 38016, isso provavelmente se deve ao fato da
diferença de procedimentos nos ensaios e da combinação de fluxo que há quando da
passagem pelo geotêxtil, conforme apresentado no Capítulo 2 (Item 2.5.3). Os valores
oscilaram entre 12,1 para o geotêxtil VP-75 e 0,29 para o geotêxtil OP-60. Geralmente os
valores de permissividade para os geotêxteis em questão, executados com água destilada,
encontram-se próximo de 5 (VP-75); 2,6 (OP-15); 1,5 (OP-30) e 0,9 (OP-60);
94
Desempenho dos geotêxteis p/ o solo ErCe 1 (250 cm3/s)
0,01
0,10
1,00
10,00
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600Tempo (s)
Vazã
o/Á
rea
(cm
3 .s-1/c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.8 – Desempenho dos geotêxteis virgens p/ solo ErCe 1 na vazão de 250 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal p/ o solo ErCe 1 (250 cm3/s)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600
Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.9 – Altura da lâmina da mistura no canal p/ solo ErCe 1 na vazão de 250 cm3/s.
Perm. modificada no geotêxtil virgem p/ o solo ErCe 1 (s-1)
0,10
1,00
10,00
100,00
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.10 – Permissividade nos geotêxteis virgens p/ solo ErCe 1 na vazão de 250 cm3/s.
95
6.4.2 RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS COM REUSO NA VAZÃO DE 250
CM3/S
As principais observações e conclusões para os ensaios executados com o solo ErCe 1
na vazão de 250 cm3/s com reuso dos geotêxteis foram:
a) Com a formação da camada de solo na face do geotêxtil quando da execução dos
ensaios com os geotêxteis virgens, verificou-se considerável redução da passagem de solo
pelo geotêxtil até à altura da lâmina no ensaio anterior. Entretanto, após atingir essa altura, a
exemplo dos ensaios anteriores, o comportamento dos quatross geotêxteis analisados quanto à
passagem de material foi semelhante, ou seja, verificou-se passagem de solo pelos geotêxteis,
ainda que menor, devido a pequena sedimentação que ocorria com a mistura dentro do canal,
durante o ensaio, com maior destaque para o geotêxtil VP-75, devido a maior abertura de
filtração e menor espessura que este geotêxtil apresenta, e menor quantidade para o geotêxtil
OP-60 devido a sua menor abertura de filtração e maior espessura, conforme já comentado;
b) A exemplo dos ensaios com os geotêxteis virgens, para os quatros geotêxteis,
ocorreu um período inicial de fluxo zero pelo geotêxtil até a saturação da camada de solo a
montante do geotêxtil. Atingido esse valor de saturação, ocorria um considerável aumento na
velocidade para uma posterior diminuição com o andamento do ensaio. O aumento de
velocidade relacionado à saturação se explica pela expulsão do ar, dando passagem ao fluxo
de material pelo geotêxtil. Já a posterior diminuição, está relacionada à migração das
partículas de solo para o corpo do geotêxtil impedindo a passagem do fluxo;
c) Para os ensaios com solo ErCe 1 e o reuso dos geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e
OP-60 na vazão de 250 cm3/s, verificou-se que não houve passagem de material até aos 480,
420, 1.140 e 600 segundos, respectivamente. Logo após isso, nos tempos de 500, 440, 1.200 e
660 segundos, as velocidades pelos geotêxteis foram de 0,003 cm/s, 0,36 cm/s, 0,08 cm/s e
0,05 cm/s, respectivamente. Essas velocidades aumentaram durante os ensaios até 0,59 cm/s,
0,46 cm/s, 0,12 cm/s e 0,10 cm/s, vindo aos 60 minutos a ficar em 0,31 cm/s, 0,17 cm/s, 0,12
cm/s e 0,07 cm/s, conforme mostra a Tabela 6.3, indicando redução aproximada de 47%,
63%, 0% e 30% em relação aos picos de velocidades atingidos durante os ensaios;
d) Os valores das velocidades nos quatross geotêxteis com reuso, ensaiados com o
solo ErCe 1 ficaram em 0,34 cm/s para o VP-75 e 0,41 cm/s para o OP-15 aos 10 minutos,
entre 0,03 e 0,37 cm/s aos 20 minutos e entre 0,08 a 0,34 cm/s aos 30 minutos, conforme
mostra a Tabela 6.3. A velocidade final de fluxo pelos geotêxteis para os quatros ensaios aos
96
60 minutos ficou entre 0,07 cm/s (OP-60) e 0,31 cm/s (VP-75), indicando também, conforme
visto anteriormente, que os geotêxteis mais leves e mais econômicos, em termos de drenagem,
têm um desempenho melhor em relação aos mais pesados e mais caros;
e) Os valores das alturas da lâmina de material acumulado aos 10 minutos para os
geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 13 cm; 12,1 cm; 14,7 cm e 14,7 cm,
respectivamente. Aos 20 minutos foram de 14,8 cm, 21 cm, 29 cm e 27,8 cm. Aos 30 minutos
foram 16,4 cm para o geotêxtil VP-75; 26 cm para o OP-15; 36,3 cm para o OP-30 e 37,5 para
o OP-60. As alturas finais, aos 60 minutos, foram 20,2 cm para o VP-75; 32,6 para o OP-15;
46,2 para o OP-30 e 53,5 cm para o OP-60, indicando acréscimo aproximado de 114%, 111%,
92% e 55% em relação às alturas quando dos ensaios utilizando os geotêxteis virgens. O
acréscimo acima de 100% se justifica basicamente por três motivos: o primeiro é em função
da fina camada de solo que se formava na face do geotêxtil; o segundo, é pela migração de
partículas para o interior do geotêxtil e o terceiro, é pelo acúmulo de solo no canal de
montante, quando da realização do primeiro ensaio, vindo a se misturar com o solo do
segundo ensaio, aumentando ainda mais a concentração da mistura utilizada no ensaio;
f) Em relação à permissividade, verificou-se que os valores encontrados, também,
estão bastantes elevados em relação aos obtidos em ensaios executados de acordo com a
Norma AFNOR G 38016. Os valores oscilaram entre 4,67 para o geotêxtil VP-75 e 0,03 para
o geotêxtil OP-60.
A seguir são mostradas as Figuras 6.11, 6.12, 6.13 referentes aos ensaios com reuso, e
a Tabela 6.3 referentes aos ensaios com o geotêxtil virgem e reuso.
97
Desempenho dos geotêxteis p/ o solo ErCe 1 (250 cm3/s)
0,01
0,10
1,00
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600Tempo (s)
Vazã
o/Á
rea
(cm
3 .s-1/c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.11 – Desempenho dos geotêxteis com reuso p/ solo ErCe 1 na vazão de 250 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal p/ o solo ErCe 1 (250 cm3/s)
0
10
20
30
40
50
60
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600
Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.12 – Altura da lâmina da mistura no canal, c/ reuso, p/ solo ErCe 1- vazão de 250 cm3/s.
Perm. modificada no geotêxtil com reuso p/ o solo ErCe 1 (s-1)
0,01
0,10
1,00
10,00
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600Tempo (s)
Perm
. mod
if (s
-1)
VP-75
OP-15
OP-30OP-60
Figura 6.13 – Permissividade nos geotêxteis com reuso p/ solo ErCe 1 na vazão de 250 cm3/s.
98
Tabela 6.3 - Resultados de velocidade, altura da lâmina d'água e permissividade modificada
para o solo ErCe 1 executado com vazão de 250 cm3/s.
99
6.5 RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ErCe 1 COM VAZÃO DE 1.000 CM3/S
As Figuras 6.14 a 6.16 mostram os resultados obtidos para misturas com o solo ErCe 1
para a vazão de 1.000 cm3/s com os geotêxteis virgens, e nas Figuras 6.17 a 6.19 estão
apresentados os resultados para a mesma vazão reutilizando-se o geotêxtil.
As Figuras 6.14 e 6.17 mostram a velocidade (vazão/área) do fluxo pelos geotêxteis.
Já nas Figuras 6.15 e 6.18 são apresentados os gráficos com as alturas das lâminas da mistura
formada à montante do barramento durante os ensaios. Nas Figuras 6.16 e 6.19 são
apresentados os valores das permissividades nos geotêxteis ao longo dos ensaios.
Pode-se observar, novamente que nas Figuras 6.14 a 6.19 em todos os ensaios
verificou-se um comportamento único para vazão/área, altura da lâmina d’água e
Permissividade, ou seja, com a ocorrência de uma variação durante um período inicial do
ensaio com pequenas variações após um determinado intervalo de tempo para cada tipo de
geotêxtil utilizado.
Uma das observações que podem ser feitas para os ensaios em que se utilizou a vazão
de 1.000 cm3/s é o comportamento um pouco diferenciado em relação aos ensaios executados
na vazão de 250 cm3/s, quando se verificaram maiores variações em termos de velocidades e
permissividades ao longo das execuções dos ensaios. Isso se deve às perturbações que
ocorriam no canal de montante em função da elevada vazão de trabalho que fazia com que
ocorressem essas variações.
Na Tabela 6.4 apresentam-se as variações das velocidades do fluxo pelo geotêxtil no
decorrer do ensaio, bem como as alturas correspondentes de material no canal de montante e
as suas respectivas permissividades.
6.5.1 RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 1.000
CM3/S
As principais observações e conclusões para os ensaios executados com o solo ErCe 1
na vazão de 1.000 cm3/s para os geotêxteis virgens foram:
a) O comportamento dos quatros geotêxteis analisados, quanto à passagem de
material foi semelhante aos ensaios anteriores, ou seja, verificou-se passagem de solo pelos
geotêxteis durante todo o ensaio, com maior destaque para o geotêxtil VP-75, devido a maior
abertura de filtração e menor espessura que este geotêxtil apresenta, e menor quantidade para
100
o geotêxtil OP-60, devido a sua menor abertura de filtração e maior espessura. Essa passagem
de solo pelo geotêxtil diminuía, ao longo do ensaio, em função da formação de uma pequena
camada de solo na face de montante do geotêxtil conforme comentado anteriormente,
funcionando assim como um filtro natural à passagem de material;
b) Para os quatros geotêxteis, também ocorreu um período inicial de fluxo zero pelo
geotêxtil até sua saturação. Atingido um determinado valor de saturação, houve um
considerável aumento na velocidade para uma posterior diminuição com o andamento do
ensaio;
c) Para os ensaios com os geotêxteis virgens VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 na
vazão de 1.000 cm3/s, verificou-se que não houve passagem de material até aos 40, 80, 40 e
100 segundos, respectivamente. Logo após isso, nos tempos de 60, 100, 60 e 120 segundos, as
velocidades pelos geotêxteis foram de 0,21 cm/s, 0,19 cm/s, 0,94 cm/s e 0,08 cm/s,
respectivamente. Essas velocidades aumentaram durante os ensaios até 2,74 cm/s, 0,44 cm/s,
1,25 cm/s e 0,47 cm/s, vindo aos 30 minutos a ficar em 0,28 cm/s para o VP-75 e 0,23 cm/s
para o OP-15, aos 25 minutos em 0,17 cm/s para o OP-30 e aos 20 minutos em 0,10 cm/s para
o OP-60, conforme mostra a Tabela 6.4, indicando redução aproximada de 89%, 47%, 86% e
78% em relação aos picos de velocidades atingidos durante os ensaios;
d) Os valores das velocidades nos quatros geotêxteis virgens ensaiados com o
solo ErCe 1 para a vazão de 1.000 cm3/s ficaram entre 0,14 cm/s e 0,30 cm/s aos 10 minutos e
entre 0,10 e 0,32 cm/s aos 20 minutos, conforme mostra a Tabela 6.4;
e) Os valores das alturas da lâmina de material acumulados aos 10 minutos para
os geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 40,5 cm, 40,7 cm, 44,1 cm e 43,9 cm,
respectivamente. Aos 20 minutos foram de 60,2 cm, 75,5 cm, 79,4 cm e 86,5 cm. Aos 30
minutos foram 72,7 cm para o geotêxtil VP-75 e 90,6 cm para o OP-15. As alturas finais para
os geotêxteis OP-30 e OP-60 foram 91,0 cm aos 25 minutos e 86,5 cm aos 20 minutos;
f) Em relação à permissividade, verificou-se que os valores encontrados para VP-
75 tenderam a 3,4 s-1 aos 30 minutos, 1,5 s-1 para o OP-15 aos 30 minutos, 0,6 s-1 para o OP-
30 aos 25 minutos e 0,22 s-1 aos 20 minutos para o OP-60.
101
Desempenho dos geotêxteis p/ o solo ErCe 1 (1000 cm3/s)
0,01
0,1
1
10
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Vazã
o/Á
rea
(cm
3 .s-1/c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.14 – Desempenho dos geotêxteis virgens p/ solo ErCe 1 na vazão de 1.000 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal p/ solo ErCe 1 (1000 cm3/s)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.15 – Altura da lâmina da mistura no canal p/ solo ErCe 1 na vazão de 1.000 cm3/s.
Perm. modificada no geotêxtil virgem p/ o solo ErCe 1 (s-1)
0,10
1,00
10,00
100,00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75
OP-15
OP-30
OP-60
Figura 6.16 – Permissividade nos geotêxteis virgens p/ solo ErCe 1 na vazão de 1.000 cm3/s.
102
6.5.2 RESULTADOS PARA GEOTÊXTEIS COM REUSO NA VAZÃO DE 1.000
CM3/S
As principais observações e conclusões para os ensaios executados com o solo ErCe 1
na vazão de 1.000 cm3/s com reuso dos geotêxteis foram:
a) A exemplo do que ocorreu com os ensaios executados com o reuso do
geotêxtil na vazão de 250 cm3/s, a formação da camada de solo na superfície do geotêxtil
quando da execução dos ensaios com os geotêxteis virgens, conduziu a considerável redução
da passagem de solo pelo geotêxtil até à altura da lâmina no ensaio anterior. Entretanto, após
atingir essa altura, também, verificou-se passagem de solo pelos geotêxteis, ainda que menor,
devido a pequena sedimentação que ocorria com a mistura dentro do canal durante o ensaio,
com maior destaque para o geotêxtil VP-75, e menor quantidade para o geotêxtil OP-60
devido a sua menor abertura de filtração e maior espessura;
b) Como nos ensaios com os geotêxteis virgens, ocorreu um período inicial de fluxo
zero pelo geotêxtil até a saturação da camada de solo de montante e geotêxtil. Atingido esse
valor de saturação ocorria um considerável aumento na velocidade para uma posterior
diminuição com o andamento do ensaio;
c) Para os ensaios com o reuso dos geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 na
vazão de 1.000 cm3/s, verificou-se que não houve passagem de material até aos 300, 140, 100
e 220 segundos, respectivamente. Logo após isso, nos tempos de 320, 160, 120 e 240
segundos, as velocidades pelos geotêxteis foram de 0,07 cm/s; 0,06 cm/s; 0,08 cm/s e 0,32
cm/s, respectivamente. Essas velocidades aumentaram durante os ensaios até 0,27 cm/s; 0,21
cm/s; 0,32 cm/s e 0,32 cm/s, vindo aos 20 minutos a ficar em 0,15 cm/s, 0,09 cm/s e 0,10
cm/s para os geotêxteis VP-75, OP-30 e OP-60, e 0,20 cm/s para o geotêxtil OP-15 aos 25
minutos, conforme mostra a Tabela 6.4, indicando redução aproximada de 44%, 4%, 71% e
68% em relação aos picos de velocidades atingidos durante os ensaios;
d) Os valores das velocidades nos quatros geotêxteis ficaram entre 0,14 cm/s para o
OP-15 e 0,20 cm/s para o VP-75 aos 10 minutos, e entre 0,09 (OP-30) e 0,15 cm/s (VP-75 e
OP-15) aos 20 minutos, conforme mostra a Tabela 6.4;
e) Os valores das alturas da lâmina de material acumulados aos 10 minutos para os
geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 49,0 cm, 52,3 cm, 49,3 cm e 49,4 cm,
respectivamente. Aos 20 minutos foram de 83,1 cm, 82,8 cm, 85,4 cm e 88,5 cm. A altura
final para o geotêxtil OP-15, aos 25 minutos, foi de 91,0 cm. Os acréscimos aproximados de
103
alturas, respectivamente para os geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 38%, 6%,
7% e 2% em relação às alturas quando dos ensaios utilizando os geotêxteis virgens. Verifica-
se que os valores dos acréscimos foram menores que os encontrados para a vazão de 250
cm3/s. Isso, provavelmente, deveu-se à altura de material depositado no canal a montante,
provocando uma pressão maior no geotêxtil;
f) Em relação à permissividade, verificou-se que, aos 20 minutos, os valores
encontrados ficaram em aproximadamente 1,85 para o geotêxtil VP-75; 0,04 para o OP-15;
0,35 para o OP-30 e 0,21 s-1 para o OP-60.
104
Desempenho dos geotêxteis para o solo ErCe 1 (1000 cm3/s)
0,01
0,10
1,00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Vazã
o/Á
rea
(cm
3 .s-1/c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.17 – Desempenho dos geotêxteis com reuso p/ solo ErCe 1 na vazão de 1.000 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal p/ solo ErCe 1 (1000 cm3/s)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.18 – Altura da lâmina da mistura no canal, com reuso, p/ solo ErCe 1- vazão de 1.000 cm3/s.
Perm. modificada no geotêxtil com reuso p/ solo ErCe 1 (s-1)
0,0
0,1
1,0
10,0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75
OP-15
OP-30
OP-60
Figura 6.19 – Permissividade nos geotêxteis com reuso p/ ErCe 1 na vazão de 1.000 cm3/s.
105
Tabela 6.4 - Resultados de velocidade, altura da lâmina d'água e permissividade para o solo
ErCe 1 executado com vazão de 1000 cm3/s
106
6.6 RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ErCe 2 COM VAZÃO DE 1.000 CM3/S
As Figuras 6.20 a 6.22 mostram os resultados obtidos para misturas com o solo ErCe 2
para a vazão de 1.000 cm3/s com os geotêxteis virgens e nas Figuras 6.23 a 6.25 estão os
resultados para a mesma vazão reutilizando-se o geotêxtil.
As Figuras 6.20 e 6.23 mostram a velocidade (vazão/área) do fluxo pelos geotêxteis.
Já nas Figuras 6.21 e 6.24 são apresentados os gráficos com as alturas das misturas formadas
à montante dos barramentos. Nas Figuras 6.21 e 6.24 são apresentados os valores das
permissividades nos geotêxteis ao longo dos ensaios.
Pode-se observar nas Figuras 6.20 a 6.25 que os ensaios executados com este solo
apresentaram um comportamento não muito diferente dos já citados, com pequenas
peculiaridades, principalmente na formação da camada de solo na face de montante do
geotêxtil e das partículas que migravam para o interior do mesmo. Entretanto, em todos os
ensaios verificou-se o comportamento único para vazão/área, altura da lâmina d’água e
permissividade, ou seja, com a ocorrência de uma variação durante um período inicial do
ensaio com pequenas variações após um determinado intervalo de tempo para cada tipo de
geotêxtil utilizado.
Nestes ensaios foram verificadas também maiores variações em termos de velocidades
e permissividades ao longo de sua execução. Isso se deve, conforme visto, às perturbações
que ocorriam no canal de montante em função da elevada vazão de trabalho.
Na Tabela 6.5 apresentam-se as variações das velocidades do fluxo pelo geotêxtil no
decorrer do ensaio, bem como as alturas correspondentes de material no canal de montante e
as suas respectivas permissividades.
6.6.1 RESULTADOS PARA GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S
As principais observações e conclusões para os ensaios executados com o solo ErCe 2
na vazão de 1.000 cm3/s para os geotêxteis virgens foram:
a) Novamente, a exemplo dos ensaios anteriores, o comportamento dos quatros
geotêxteis analisados para o solo em questão, quanto à passagem de material foi semelhante,
conforme visto. Essa passagem de solo pelo geotêxtil diminuía com maior intensidade se
comparada com as dos ensaios anteriores, isso em função da formação de uma pequena
camada lisa e espelhada de solo na face de montante do geotêxtil, funcionando assim como
um filtro natural quanto à passagem de material;
107
b) Nos quatros ensaios também ocorreu um período inicial de fluxo zero pelo
geotêxtil, conforme pode ser visto na Figura 6.20 e na Tabela 6.5, até sua saturação. Atingido
um determinado valor de saturação houve um considerável aumento na velocidade para uma
posterior diminuição com o andamento dos ensaios;
c) Para os ensaios com solo ErCe 2 e os geotêxteis virgens VP-75, OP-15, OP-30
e OP-60 na vazão de 1.000 cm3/s, verificou-se que não houve passagem de material até aos
40, 80, 80 e 100 segundos, respectivamente. Logo após isso, nos tempos de 60, 100, 100 e
120 segundos, as velocidades pelos geotêxteis foram de 0,12 cm/s, 0,63 cm/s, 0,46 cm/s e
0,23 cm/s, respectivamente. Essas velocidades aumentaram até 2,69 cm/s, 0,82 cm/s, 1,04
cm/s e 0,38 cm/s, vindo aos 30 minutos a ficar em 0,22 cm/s para o VP-75, aos 25 minutos em
0,18 cm/s para o OP-15, aos 20 minutos em 0,11 cm/s para o OP-30 e aos 20 minutos em 0,05
cm/s para o OP-60, conforme mostra a Tabela 6.5, indicando redução aproximada de 92%,
78%, 89% e 87% em relação aos picos de velocidades atingidos durante os ensaios;
Nota-se com os valores obtidos a grande redução de velocidade que o solo ErCe 2
impôs aos geotêxteis estudados. Isso se deveu ao fato da formação da camada de solo lisa e
espelhada que contribuía para tal comportamento. Esse comportamento se justifica pelas
peculiaridades que o solo apresentava. Fato este também verificado quando da realização dos
ensaios de filtração da fração fina do solo por Farias (1999) em sua dissertação de mestrado.
d) Os valores das velocidades nos quatros geotêxteis virgens ensaiados com o
solo ErCe 2 para a vazão de 1.000 cm3/s ficaram entre 0,14 cm/s e 0,53 cm/s aos 10 minutos e
entre 0,05 e 0,19 cm/s aos 20 minutos, conforme mostra a Tabela 6.5;
e) Os valores das alturas da lâmina de material acumulados aos 10 minutos para
os geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 41,5 cm, 23 cm, 44,1 cm e 46,1 cm,
respectivamente. Aos 20 minutos foram de 73,5 cm, 80,1 cm, 83,5 cm e 91 cm. Aos 30
minutos foi de 90,6 cm para o geotêxtil VP-75, não sendo possível ir até este tempo para os
demais ensaios;
f) Em relação à permissividade, verificou-se que os valores encontrados para VP-
75 tenderam a aproximadamente 2,7 aos 30 minutos, 1,22 para o OP-15 aos 25 minutos, 0,4
para o OP-30 e 0,10 s-1 para o OP-60 aos 20 minutos.
108
Desempenho dos geotêxteis p/ o solo ErCe 2 (1000 cm3/s)
0,01
0,1
1
10
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Vazã
o/Á
rea
(cm
3 .s-1/c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.20 – Desempenho dos geotêxteis virgens p/ solo ErCe 2 na vazão de 1.000 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal p/ solo ErCe 2 (1000 cm3/s)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.21 – Altura da lâmina da mistura no canal p/ solo ErCe 2 na vazão de 1.000 cm3/s.
Perm. modificada no geotêxtil virgem p/ solo ErCe 2 (s-1)
0,1
1,0
10,0
100,0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75
OP-15
OP-30
OP-60
Figura 6.22 – Permissividade nos geotêxteis virgens p/ solo ErCe 2 na vazão de 1000 cm3/s.
109
6.6.2 RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS COM REUSO NA VAZÃO DE 1.000
CM3/S
As principais observações e conclusões para os ensaios executados com o solo ErCe 2
na vazão de 1.000 cm3/s com reuso dos geotêxteis foram:
a) A exemplo do que ocorreu com os ensaios executados com o reuso do geotêxtil
para o solo ErCe 1, com a formação da camada de solo na superfície do geotêxtil quando da
execução dos ensaios com os geotêxteis virgens houve considerável redução da passagem de
solo pelo geotêxtil até à altura da lâmina no ensaio anterior. Entretanto, após atingir essa
altura, verificou-se passagem de solo, ainda que menor, isso devido à sedimentação que
ocorria com a mistura dentro do canal durante o ensaio. A passagem de solo foi maior para o
geotêxtil VP-75 e menor para o geotêxtil OP-60, fato este explicado pela abertura de filtração
de cada geotêxtil;
b) Como nos ensaios com os geotêxteis virgens, para os quatros geotêxteis,
ocorreu um período inicial de fluxo zero pelo geotêxtil até a saturação da camada de solo de
montante e geotêxtil. Atingido o valor de saturação ocorria um considerável aumento na
velocidade para uma posterior diminuição com o andamento do ensaio;
c) Para os ensaios com solo ErCe 2 e o reuso dos geotêxteis VP-75, OP-15, OP-
30 e OP-60 na vazão de 1.000 cm3/s, verificou-se que não houve passagem de material até aos
380, 320, 320 e 300 segundos, respectivamente. Logo após isso, nos tempos de 400, 340, 340
e 320 segundos, as velocidades pelos geotêxteis foram de 0,02 cm/s, 0,06 cm/s, 0,05 cm/s e
0,12 cm/s, respectivamente. Essas velocidades aumentaram durante os ensaios até 0,21 cm/s,
0,27 cm/s, 0,16 cm/s e 0,14 cm/s, vindo aos 20 minutos a ficar em 0,12 cm/s para o geotêxtil
VP-75 e 0,17 cm/s para o geotêxtil OP-15. Já para o geotêxtil OP-30 só foi possível a
execução do ensaio até aos 19 minutos com velocidade de 0,09 cm/s. Para o geotêxtil OP-60
só foi possível ir até aos 18 minutos com a velocidade correspondente de 0,10 cm/s. As
reduções quanto às maiores velocidades foram 43%, 37%, 44% e 29%, respectivamente;
d) Os valores das velocidades nos quatros geotêxteis com reuso ensaiados no solo
ErCe 2 ficaram entre 0,09 cm/s para o OP-60 e 0,18 cm/s para o VP-75 aos 10 minutos. As
velocidades finais do fluxo pelo geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram,
respectivamente, 0,12 cm/s (20 minutos); 0,17 cm/s (20 minutos); 0,09 cm/s (15 minutos) e
0,09 cm/s (15 minutos);
e) Os valores das alturas da lâmina de material acumulados aos 10 minutos para
110
os geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 54,8 cm; 51,2 cm; 54,3 cm e 54,3 cm,
respectivamente. Ao final do ensaio (20 minutos) para o VP-75 foi de 91,9 cm; para o OP-15
foi de 81,7 cm (20 minutos); para o OP-30 foi de 80,8 cm (15 minutos) e para o OP-60 foi de
76,5 cm (15 minutos). Os acréscimos de alturas aproximadas, respectivamente para os
geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 20%, 2%, 18% e 10% em relação às
alturas quando dos ensaios utilizando os geotêxteis virgens;
f) Em relação à permissividade, os valores encontrados ficaram em
aproximadamente 1,56 para o geotêxtil VP-75 (20 minutos), em 0,04 para o OP-15 (20
minutos), em 0,2 para o OP-30 (15 minutos) e 0,21 s-1 para o OP-60 (15 minutos);
111
Desempenho dos geotêxteis p/ o solo ErCe 2 (1000 cm3/s)
0,01
0,1
1
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Vazã
o/Á
rea
(cm
3 .s-1/c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.23 – Desempenho dos geotêxteis com reuso p/ solo ErCe 2 na vazão de 1.000 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal p/ solo ErCe 2 (1000 cm3/s)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.24 – Altura da lâmina da mistura no canal, com reuso, p/ o solo ErCe 2 na vazão de 1.000 cm3/s.
Perm. modificada no geotêxtil com reuso p/ solo ErCe 2 (s-1)
0,0
0,1
1,0
10,0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75
OP-15
OP-30
OP-60
Figura 6.25 – Permissividade nos geotêxteis com reuso p/ ErCe 2 na vazão de 1000 cm3/s.
112
Tabela 6.5 - Resultados de velocidade, altura da lâmina d'água e permissividade modificada
para o solo ErCe 2 executado com vazão de 1000 cm3/s.
113
6.7 RESULTADOS PARA O SOLO ErAn COM VAZÃO DE 1000 CM3/S
As Figuras 6.26 a 6.28 mostram os resultados obtidos para misturas com o solo ErAn
para a vazão de 1.000 cm3/s com os geotêxteis virgens e nas Figuras 6.29 a 6.31 estão os
resultados para a mesma vazão reutilizando-se o geotêxtil.
As Figuras 6.26 e 6.29 mostram a velocidade (vazão/área) do fluxo pelos geotêxteis.
Já nas Figuras 6.27 e 6.30 são apresentados os gráficos com as alturas das misturas formadas
a montante dos barramentos. Nas Figuras 6.28 e 6.31 são apresentados os valores das
permissividades nos geotêxteis ao longo dos ensaios.
Pode-se observar nas Figuras 6.26 a 6.31 que em todos os ensaios, a exemplo do que
ocorreu com os anteriormente comentados, verificou-se um comportamento único para
vazão/área, altura da lâmina d’água e permissividade – com pequenas variações durante um
período do ensaio.
Na Tabela 6.6 apresentam-se as variações das velocidades do fluxo pelo geotêxtil no
decorrer do ensaio, bem como as alturas correspondentes de material no canal de montante e
as suas respectivas permissividades.
6.7.1 RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 1.000
CM3/S
As principais observações e conclusões para os ensaios executados com o solo ErAn
na vazão de 1.000 cm3/s para os geotêxteis virgens foram:
a) A exemplo dos ensaios anteriores, o comportamento dos quatros geotêxteis
analisados para o solo em questão, quanto à passagem de material foi semelhante, ou seja,
verificou-se passagem de solo pelos geotêxteis durante todo o ensaio, com maior destaque
para o geotêxtil VP-75 e menor quantidade para o geotêxtil OP-60;
b) Para os quatros geotêxteis também ocorreu um período inicial de fluxo zero
pelo geotêxtil, conforme pode ser visto na Figura 6.26 e na Tabela 6.6, até sua saturação.
Atingido um determinado valor de saturação houve um considerável aumento na velocidade
para uma posterior diminuição com o andamento do ensaio;
c) Para os ensaios com solo ErAn e os geotêxteis virgens VP-75, OP-15, OP-30 e
OP-60 na vazão de 1.000 cm3/s, verificou-se que não houve passagem de material até aos 40,
60, 40 e 60 segundos, respectivamente. Logo após isso, nos tempos de 60, 80, 60 e 80
114
segundos, as velocidades pelos geotêxteis foram de 0,25; 0,12; 0,69 e 0,12 cm/s,
respectivamente. Essas velocidades aumentaram durante os ensaios até 1,0; 0,43; 0,69 e 0,16
cm/s, respectivamente, vindo aos 30 minutos ficar em 0,34 para o VP-75; 0,36 para o OP-15;
0,33 para o OP-30, e em 0,16 cm/s para o OP-60 aos 20 minutos, conforme mostra a Tabela
6.6, indicando redução aproximada de 66%, 16%, 52% e 0 % em relação aos picos de
velocidades atingidos durante os ensaios;
d) Os valores das velocidades nos quatros geotêxteis virgens ensaiados com o
solo entre 0,10 cm/s e 0,46 cm/s aos 10 minutos e entre 0,16 e 0,38 cm/s aos 20 minutos,
conforme mostra a Tabela 6.6;
e) Os valores das alturas de material acumulados aos 10 minutos para os
geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 35,0 cm; 43 cm; 46,5 cm e 47,7 cm,
respectivamente. Aos 20 minutos foram de 52,2 cm; 55,0 cm; 62,4 cm e 81,5 cm. Aos 30
minutos foi de 61,9 cm para o geotêxtil VP-75; 62,5 cm para OP-15; 69,4 cm para OP-30, não
sendo possível ir até este tempo para o OP-60;
f) Em relação à permissividade, verificou-se que os valores encontrados para VP-
75 tenderam a aproximadamente 4,3 aos 30 minutos; 2,37 para o OP-15; 1,3 para OP-30 e
0,35 s-1 para o OP-60 aos 20 minutos.
115
Desempenho dos geotêxteis p/ o solo ErAn (1000 cm3/s)
0,01
0,10
1,00
10,00
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Vazã
o/Á
rea
(cm
3 .s-1/c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.26 – Desempenho dos geotêxteis virgens p/ solo ErAn na vazão de 1.000 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal p/ solo ErAn (1000 cm3/s)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.27 – Altura da lâmina da mistura no canal p/ solo ErAn na vazão de 1.000 cm3/s.
Perm. modificada no geotêxtil virgem p/ solo ErAn (s-1)
0,1
1,0
10,0
100,0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75OP-15
OP-30OP-60
Figura 6.28 – Permissividade nos geotêxteis virgens p/ solo ErAn na vazão de 1.000 cm3/s.
116
6.7.2 RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS COM REUSO NA VAZÃO DE 1.000
CM3/S
As principais observações e conclusões para os ensaios executados com o solo ErAn
na vazão de 1.000 cm3/s com reuso dos geotêxteis foram:
g) A exemplo do que ocorreu com os ensaios executados com o reuso do geotêxtil
para o solo ErCe 1 e ErCe 2, a formação da camada de solo na superfície do geotêxtil quando
da execução dos ensaios com os geotêxteis virgens ocasionou considerável redução da
passagem de solo pelo geotêxtil até à altura da lâmina no ensaio anterior. Entretanto, após
atingir essa altura, verificou-se passagem de solo pelos geotêxteis, ainda que menor, devido à
pequena sedimentação que ocorria com a mistura dentro do canal;
h) Como nos ensaios com os geotêxteis virgens, para os quatros geotêxteis,
ocorreu um período inicial de fluxo zero pelo geotêxtil até a saturação da camada de solo de
montante e geotêxtil. Atingido o valor de saturação, ocorria um considerável aumento na
velocidade para uma posterior diminuição com o andamento do ensaio;
i) Para os ensaios com o solo ErAn, o reuso dos geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30
e OP-60 na vazão de 1.000 cm3/s, não houve passagem de material até aos 300, 140, 140 e
200 segundos, respectivamente. Logo após isso, nos tempos de 320, 160, 160 e 220 segundos,
as velocidades pelos geotêxteis foram de 0,04 cm/s, 0,46 cm/s, 0,16 cm/s e 0,11 cm/s,
respectivamente. Essas velocidades aumentaram durante os ensaios até 0,25 cm/s, 0,46 cm/s,
0,37 cm/s e 0,33 cm/s, vindo aos 20 minutos a ficar em 0,15 cm/s para os geotêxteis VP-75 e
OP-15; 0,14 cm/s para o OP-30 e 0,09 cm/s para o OP-60. Para os geotêxteis os VP-75, OP-
15 e OP-60 só foi possível ir até aos 20 minutos de ensaio, já para o OP-30 foi possível ir até
aos 25 minutos. As reduções após o pico quanto às maiores velocidades foram 60%, 32%,
40% e 27%, respectivamente ao VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60;
j) Os valores das velocidades nos quatros geotêxteis com reuso ensaiados com
solo ErAn ficaram entre 0,04 cm/s para o OP-60 e 0,26 cm/s para o OP-15 aos 10 minutos. As
velocidades finais do fluxo pelos geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram,
respectivamente, 0,15 cm/s (20 minutos); 0,15 cm/s (20 minutos); 0,15 cm/s (25 minutos) e
0,09 cm/s (20 minutos);
k) Os valores das alturas de material acumulados aos 10 minutos para os
geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 47,3 cm; 47,5 cm; 43,4 cm e 49,42 cm,
respectivamente. Ao final do ensaio (20 minutos) para o VP-75 foi de 84,1 cm; para o OP-15
117
foi de 79,9 cm (20 minutos); para o OP-30 foi de 89,0 cm (25 minutos) e para o OP-60 foi de
89,2 cm (20 minutos). Os acréscimos de alturas aproximadas, respectivamente para os
geotêxteis VP-75, OP-15, OP-30 e OP-60 foram de 61%, 45%, 20% e 9% em relação às
alturas quando dos ensaios utilizando os geotêxteis virgens;
l) Em relação à permissividade, verificou-se que os valores encontrados ficaram
em aproximadamente 1,83 para o geotêxtil VP-75 (20 minutos), em 1,03 para o OP-15 (20
minutos), em 0,56 para o OP-30 (25 minutos) e 0,20 s-1 para o OP-60 (20 minutos).
118
Desempenho dos geotêxteis p/ o solo ErAn (1000 cm3/s)
0,01
0,1
1
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Vazã
o/Á
rea
(cm
3 .s-1/c
m2 )
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.29 – Desempenho dos geotêxteis com reuso p/ solo ErAn na vazão de 1.000 cm3/s.
Altura da lâmina d'água no canal p/ solo ErAn (1000 cm3/s)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Tempo (s)
Altu
ra (c
m)
VP-75OP-15OP-30OP-60
Figura 6.30 – Altura da lâmina da mistura no canal, com reuso, p/ solo ErAn na vazão de 1.000 cm3/s.
Perm. modificada no geotêxtil com reuso p/ solo ErAn (s-1)
0,0
0,0
0,1
1,0
10,0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Tempo (s)
Perm
. mod
if. (s
-1)
VP-75
OP-15
OP-30
OP-60
Figura 6.31 – Permissividade nos geotêxteis com reuso p/ solo ErAn na vazão de 1.000 cm3/s.
119
Tabela 6.6 - Resultados de velocidade, altura da lâmina d'água e permissividade modificada para o solo ErAn executado com vazão de 1000 cm3/s.
120
6.8 ENSAIOS DE GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO
GEOTÊXTIL
Neste item, apresentam-se os resultados obtidos nos ensaios executados com os
materiais passantes pelos geotêxteis durante os ensaios realizados no simulador hidráulico.
Decidiu-se realizar duas coletas durante os ensaios com vazão de 1.000 cm3/s. Uma
coleta aos 10 minutos do início e outra aos 20 minutos. Para os ensaios em que não foi
possível ir até aos 20 minutos, coletava-se ao final do ensaio. Nesta fase, com a execução dos
24 ensaios na vazão de 1.000 cm3/s, foram executados 48 granulometrias, sendo 24 (12 aos 10
minutos e 12 aos 20 minutos) para os geotêxteis virgens e 24 (12 aos 10 minutos e 12 aos 20
minutos) com o reuso dos geotêxteis. Os ensaios de granulometria do material passante foram
realizados no granulômetro a laser sem o uso de agentes defloculadores.
Na Tabela 6.7, apresenta-se um resumo dos diâmetros passantes D10, D15, D50, D60,
D85, D90, D95 e D100, obtidos das curvas granulométricas para cada tipo de solo utilizado nesta
pesquisa (ErCe 1, ErCe 2 e ErAn). Entretanto, a análise será feita somente em relação ao D95
do solo, isso em virtude da tradicional comparação com o O95 do geotêxtil em critérios de
filtros. Os outros valores apresentados servem como informação adicional. Vale ressaltar que
os valores estão em µm (1 µm = 0,001 mm) e não em milímetros.
6.8.1 RESULTADOS OBTIDOS PARA O GEOTÊXTIL VP-75
As Figuras 6.32, 6.33 e 6.34 mostram as curvas granulométricas do material passante
pelo geotêxtil VP-75, tanto na situação virgem quanto no reuso do geotêxtil para as vazões de
1.000 cm3/s, aos 10 e 20 minutos e para efeito de comparação, apresenta-se também a curva
correspondente a cada solo no estado natural obtida no granulômetro a laser sem o uso do
agente defloculador. A Tabela 6.7 apresenta-se o resumo dos resultados.
As principais conclusões para o geotêxtil VP-75 foram:
Os resultados obtidos pelas análises granulométricas dos materiais passantes pelo
geotêxtil VP-75 virgem mostraram que o solo ErCe 2 foi o que apresentou o menor diâmetro
correspondente a 95%, valor esse de 65 µm (Tabela 6.7), valor correspondente a 42% da
abertura de filtração do VP-75 (155 µm). Esse valor é até certo ponto aceitável para este
ensaio porque não se notou, a olho nu, do material coletado para análise, alguma partícula que
pudesse implicar numa “granulometria” maior. A maior partícula correspondente a 95%
passante foi encontrada para o solo ErCe 1 aos 10 minutos, onde a análise indicou partículas
121
correspondentes a 103,6 µm, 66% da abertura de filtração do VP-75.
Deve-se atentar também na Tabela 6.7, que os valores correspondentes a D95 para os
três solos-geotêxteis virgens-20 minutos apresentaram-se, bastantes próximos entre si. Tais
valores foram 66; 65,6 e 65 µm, podendo indicar que um dos condicionantes para a passagem
de material seria a fina camada de solo que ia se formando na face de montante do geotêxtil.
Os diâmetros correspondentes a D95 obtidos no reuso do geotêxtil, mostraram-se
bastante conservativos quando comparados com os ensaios realizados nos materiais coletados
para o geotêxtil virgem, com exceção do solo ErCe 1 em que se obteve o valor de 194 µm aos
10 minutos e 262 µm aos 20 minutos. Provavelmente, isso se deve a alguma abertura maior
localizada, devido ao processo de fabricação e/ou manuseio, pois tal tendência não se repetiu
nos demais ensaios.
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil VP-75 (Solo ErCe 1)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.32 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil VP-75 para solo ErCe 1.
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil VP-75 (Solo ErCe 2)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.33 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil VP-75 para solo ErCe 2.
122
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil VP-75 (Solo ErAn)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro das partículas (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.34 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil VP-75 para solo ErAn.
6.8.2 RESULTADOS OBTIDOS PARA O GEOTÊXTIL OP-15
Os resultados de D95 obtidos do material passante para este geotêxtil apresentaram
uma leve diminuição, quando comparados com os anteriores (VP-75 / ErCe 1 / ErCe 2 /
ErAn), com exceção do sistema OP-15 virgem/ErAn aos 10 minutos que permaneceu o
mesmo (88 µm), e aos 20 minutos que teve um pequeno aumento. Nota-se também na Tabela
6.7 que os valores correspondentes aos coeficientes de não uniformidade para o geotêxtil com
reuso comportaram-se com menor variação indicando certa semelhança no comportamento
das curvas granulométricas, conforme mostra as Figuras 6.35, 6.36 e 6.37.
Observa-se também que os valores obtidos para os ensaios utilizando-se os sistemas
OP-15 virge-ErCe 1 - 20 minutos e OP-15 virgem - ErCe 2 - 20 minutos, mostraram-se
coincidentes (41 µm), conforme mostra a Tabela 6.7.
De uma forma geral, os valores obtidos de D95 se mostraram bastante conservativos,
com valores abaixo do valor correspondente ao O95 do geotêxtil OP-15.
123
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-15 (Solo ErCe 1)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.35 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-15 para solo ErCe 1.
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-15 (Solo ErCe 2)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.36 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-15 para solo ErCe 2.
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-15 (Solo ErAn)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro das partículas (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.37 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-15 para solo ErAn.
124
6.8.3 RESULTADOS OBTIDOS PARA O GEOTÊXTIL OP-30
Os resultados dos ensaios com o OP-30 apontaram um valor máximo de 76 µm para o
sistema OP-30 virgem/ErAn/20 minutos o que corresponde a 62% da abertura de filtração do
OP-30 (121 µm) e o valor mínimo para o sistema OP-30 reuso/ErCe 2/10 minutos com 23 µm
correspondente a apenas 19% da abertura de filtração do OP-30.
Deve-se atentar também para a grande disparidade das curvas granulométricas para a
condição com reuso quando da execução com o solo ErCe 1, conforme mostra a Figura 6.38.
Nesta figura, verifica-se que a curva granulométrica correspondente a 10 minutos com reuso
apresentou valores para D10, D15, D30, D50, D60, D85 e D95 superiores as demais curvas
granulométricas dos ensaios para o OP-30.
As Figuras 6.38, 6.39 e 6.40 apresentam o comportamento das curvas granulométricas
para o geotêxtil OP-30 e a Tabela 6.7 apresenta os diâmetros passantes pelo geotêxtil.
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-30 (Solo ErCe 1)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.38 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-30 para solo ErCe 1.
125
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-30 (Solo ErCe 2)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.39 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-30 para solo ErCe 2.
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-30 (Solo ErAn)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro das partículas (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.40 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-30 para solo ErAn.
6.8.4 RESULTADOS OBTIDOS PARA O GEOTÊXTIL OP-60
Nas Figuras 6.41, 6.42 e 6.43 estão plotadas as curvas granulométricas dos materiais
passantes pelo geotêxtil OP-60 e as principais conclusões obtidas são apresentadas a seguir:
Os resultados dos ensaios com o OP-60 apontaram um valor máximo de 88 µm para o
sistema OP-60 virgem/ErAn/10 minutos correspondente a 19% superior da abertura de
filtração do OP-60 (74 µm) e o valor mínimo para o sistema OP-60 reuso/ErCe 2/10 minutos
correspondente a apenas 16,2 % da abertura de filtração do OP-60.
Observa-se também que para o geotêxtil virgem ocorreram pouquíssimas variações,
nos tempos de 10 e 20 minutos, nas curvas granulométricas, conforme mostram as Figuras
6.41, 6.42 e 6.43.
126
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-60 (Solo ErCe 1)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.41 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-60 para solo ErCe 1.
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-60 (Solo ErCe 2)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro (mm)
% q
ue p
assa
Geot. Virgem 10 minGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.42 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-60 para solo ErCe 2.
Granulometria do Material Passante pelo Geotêxtil OP-60 (Solo ErAn)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,00001 0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10
Diâmetro das partículas (mm)
% q
ue p
assa
Solo natural sem ultrasomGeot. Virgem 20 minCom Reuso 10 minCom Reuso 20 minSolo natural sem ultrasom
Figura 6.43 – Granulometria do material passante pelo geotêxtil OP-60 para solo ErAn.
127
Tabela 6.7 – Diâmetros de solos passante pelos geotêxteis nos ensaios realizados no simulador hidráulico.
128
Tabela 6.7 (continuação) – Diâmetros de solos passante pelos geotêxteis nos ensaios realizados no simulador hidráulico.
129
6.8.5 COMPARAÇÃO ENTRE OS RESULTADOS OBTIDOS NAS ANÁLISES
GRANULOMÉTRICAS DOS MATERIAIS PASSANTES PELOS GEOTÊXTEIS
Neste item apresentam-se dois gráficos, um englobando todos os valores
correspondentes a D95 e outro a D90 das curvas granulométricas dos materiais coletados a
jusante dos barramentos nos ensaios executados no simulador hidráulico para análise de
geotêxteis como barreira de sedimentos.
O objetivo principal do primeiro gráfico (Figura 6.44) é mostrar de uma forma geral
os valores correspondentes a D95 do solo com o tradicional O95 do geotêxtil. Quanto ao
segundo gráfico (Figura 6.45), a sua importância se faz por dois motivos principais, a saber:
1º) O D95 do solo está em um trecho da curva que ainda não define o comportamento
granulométrico do solo;
2º) O D10 é uma proposição para representar a finura do solo, logo, por diferença o D90
poderia ser mais representativo em termo de “grãos maiores” do mesmo solo, além de ter
correspondido aos pontos de melhor definição das curvas granulométricas obtidas dos
materiais passantes pelos geotêxteis.
Observando-se as Figuras 6.44 e 6.45, nota-se que a concentração dos resultados
obtidos para D95 e D90 das amostras coletadas após os ensaios de filtração estão entre 25 e
75% da abertura de filtração dos geotêxteis ensaiados, fato este verificado por Farias (1999)
em sua dissertação de mestrado para ensaios de filtração da fração fina (f3) mesmo utilizando
solos e geotêxteis diferentes dos utilizados nesta pesquisa.
Dos 48 ensaios executados nesta fase, verificou-se que apenas três valores de D95
(dois para o VP-75 e um o OP-60) apresentaram valores acima do O95 do geotêxtil, sendo que
dois para o mesmo ensaio com o solo ErCe 1 na condição de reuso do geotêxtil, valor este
inesperado em condições normais, visto que na condição virgem encontraram-se valores
inferiores à abertura de filtração do geotêxtil. É possível que neste caso tenha ocorrido algum
dano durante o ensaio nas condições virgens.
Entretanto, vale ressaltar que esses resultados servem para mostrar que os diâmetros
das partículas que atravessam os geotêxteis dependem diretamente tanto do solo quanto do
geotêxtil, principalmente na fase inicial quando do geotêxtil virgem. Já o que se verifica com
o decorrer do tempo de ensaio, estabelece-se uma condição de filtro imposta pelo solo que faz
com que a capacidade de fluxo pelo material diminua. Entretanto, deve-se frisar que os
resultados obtidos servem para os solos estudados, e que para outros o comportamento desses
130
geotêxteis pode ser diferente dos apresentados nesta pesquisa.
O95 (geotêxtil) x D95 (solo)
0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150 200 250 300
O95 (geotêxtil) - μm
D 95 (
solo
) - μ m
D95 = O95
D95 = 75% O95
D95 = 50% O95
D95 = 25% O95
VP-75
OP-15
OP-30
OP-60
11
Figura 6.44 – Comparação entre O95 x D95.
O90 (geotêxtil) x D90 (solo)
0
50
100
150
200
250
300
0 50 100 150 200 250 300
O90 (geotêxtil) - μm
D 90 (s
olo)
- μ
m
D90 = O90
D90 = 75% O90
D90 = 50% O90
D90 = 25% O90
VP-75
OP-15
OP-30
OP-60
11
131
Figura 6.45 – Comparação entre O90 x D90.
6.8.6 ENSAIOS DE SÓLIDOS TOTAIS
Na Tabela 6.8 apresenta-se um resumo dos resultados dos ensaios de sólidos totais do
material coletado na face de jusante do barramento aos 10 e 20 minutos de cada ensaio
executado no simulador hidráulico. Embora o volume desse material seja diferente para cada
ensaio, limita-se aqui a apenas apresentar a concentração do material passante pelos
barramentos e comentar a quantidade de sólidos contida em cada coleta.
Os espaços representados por (*) indicam onde não foi possível a realização dos
ensaios ou os que apresentaram valores incoerentes.
Notou-se que a passagem de solo pelo geotêxtil sofria considerável decréscimo após
os primeiros minutos do ensaio, notando-se pouca passagem a partir de um determinado
intervalo de tempo, dependendo do tipo de solo, principalmente em função do filtro que o
solo gerava para ele mesmo.
Atenção maior deve ser dada na Tabela 6.8 para o geotêxtil VP-75 virgem, onde as
quantidades estão acima das dos outros ensaios. Isso só vem reforçar o observado diretamente
quando da execução dos ensaios de filtração, em que se notou considerável passagem de solo
por este geotêxtil principalmente em função também da velocidade de fluxo que foi maior
para esse geotêxtil implicando menor sedimentação de material no canal e mais sólidos em
suspensão antes do barramento.
Deve-se também atentar para os geotêxteis com reuso, isso porque os resultados
mostraram pequenas reduções na quantidade de sólidos passantes pelos geotêxteis, fato esse
verificado visualmente quando da realização dos ensaios.
A faixa de valores para os sólidos totais ficou entre 91,2355 e 12,6585 gramas de
sólidos por litro de água, conforme mostra a Tabela 6.8.
Uma estimativa de modo não muito precisa quanto à passagem de sólidos pelo
geotêxtil poderia ser feita, como exemplo, para o sistema geotêxtil OP-15 virgem com o solo
ErCe 2, onde as concentrações aos 10 e 20 minutos foram, respectivamente, de 235,4870 e
294,5560 mg/l.
Tirando-se uma média entre esses dois valores, tem-se 265,0215 mg/l, considerando
que no ensaio foi consumido 1.800 litros e multiplicando-se o valor da concentração média
pelo volume, tem-se 477,0387g (265,0215 mg/litro x 1.800 litros), o que corresponde a 2,65
% do solo total (18 kg) passante pelo geotêxtil.
132
Tabela 6.8 – Quadro-resumo das concentrações do material coletado a jusante dos barramentos.
133
6.8.7 ENSAIOS DE PERMEABILIDADE NORMAL DOS GEOTÊXTEIS APÓS OS
ENSAIOS DE FILTRAÇÃO
Na Tabela 6.9 apresentam-se os resultados dos ensaios de permeabilidade executados
nos geotêxteis após cada ensaio no simulador hidráulico (geotêxtil virgem e com reuso). Os
espaços representados por (*) indicam onde não foi possível a realização do ensaio ou os que
apresentaram valores incoerentes.
Conforme visto no Capítulo 5, a fim de se estimar a permeabilidade dos geotêxteis
após os ensaios de filtração, retirava-se cuidadosamente a amostra de geotêxtil ensaiada e
deixava-se para secar ao ar. Após a secagem, cortava-se uma amostra do geotêxtil na metade
da altura atingida pela lâmina d’água quando da realização do ensaio. Essa amostra, após
seca, era saturada com água destilada para determinação da permeabilidade. Essa
permeabilidade era medida no equipamento desenvolvido por Gardoni (1995) para
determinação da permeabilidade normal de geotêxteis, conforme visto na Figura 5.15.
Observa-se na Tabela 6.9 que os valores encontrados, de uma forma geral, são
coerentes e estão dentro de uma faixa aceitável, quando comparados com outros estudos já
realizados para quantificação da permeabilidade de geotêxteis impregnados com solo.
Os geotêxteis impregnados com o solo ErAn foram os que apresentaram maior
permeabilidade, portanto menores reduções quando comparadas aos valores iniciais de
permeabilidade. Isso é função principalmente da granulometria do solo ErAn, que apresenta
grãos maiores que as dois outros solos utilizados. Como exemplo, tome-se o sistema VP-
75/ErAn, em que a permeabilidade inicial do geotêxtil virgem era de 4 x 10-1 cm/s e após o
ensaio de filtração passou a apresentar a permeabilidade de 1,5 x 10-1 cm/s, o que mostra ter
havido uma redução de 62% em relação à inicial.
Os resultados encontrados para os sistemas geotêxteis/ErCe 2 confirmaram o que foi
observado nos ensaios de filtração. Isso porque este solo, além de migrar em maiores
quantidades para o interior do geotêxtil, formava uma camada lisa e espelhada na face de
montante, dificultando a passagem do fluxo pelo mesmo. Como exemplo, tome-se o sistema
VP-75/ErCe 2 em que ocorreu uma redução de 75% em relação à permeabilidade inicial do
geotêxtil, redução esta superior a encontrada para o solo ErAn.
134
Tabela 6.9 – Quadro-resumo da permeabilidade dos geotêxteis após os ensaios no simulador hidráulico.
135
6.9 COMENTÁRIOS SOBRE O CAPÍTULO 6
Neste Capítulo foram apresentados os resultados dos ensaios executados no simulador
hidráulico para análise de geotêxteis como filtros em obras de controle de erosões, bem como
os ensaios auxiliares, tais como: granulometria das partículas passantes pelos geotêxteis
durante a execução dos ensaios de filtração, teor de sólidos totais e permeabilidade dos
geotêxteis após os experimentos. Esses ensaios permitem tecer os comentários a seguir:
a) É importante observar que, após o uso dos geotêxteis virgens há a formação de uma
camada de solo recobrindo a face do geotêxtil. Essa camada passa a ter grande influência na
passagem de material pelo geotêxtil. Do ponto de vista prático esta observação é muito
importante e merece ser destacada, pois num evento chuvoso a mistura solo/água pode atingir
mais rapidamente os veterdouros dos barramentos que o previsto. Esse aspecto pode afetar
diretamente o projeto e deve refletir em ponderações sobre as aplicações práticas;
b) A variação nas alturas no canal de montante referentes aos diferentes geotêxteis utilizados
pode indicar a necessidade de se construir barramentos seqüenciais utilizando-se geotêxteis
diferentes para cada um deles. Como exemplo, um geotêxtil mais leve para o primeiro,
intermediário para o segundo e mais pesado para um terceiro barramento. Isso seria
importante para evitar possíveis transbordamentos e aumentar a eficiência quanto à retenção
de sólidos, visto que se poderia trabalhar com a retenção de partículas maiores no primeiro,
intermediárias no segundo e finas num terceiro barramento;
c) Em longo prazo, a vazão do fluido pelo geotêxtil é função do filtro gerado pela camada de
solo e não pelo geotêxtil. Sendo assim, pode-se utilizar um geotêxtil de menor gramatura. Em
termos de projeto, não se deve trabalhar com a hipótese do geotêxtil virgem, isso porque ele
não servirá apenas em um evento, pois o assoreamento total dificilmente se dará em apenas
uma chuva.
136
a) A variação nas alturas no canal de montante referentes aos diferentes geotêxteis utilizados
pode indicar a necessidade de se construir barramentos seqüenciais utilizando-se geotêxteis
diferentes para cada um deles. Como exemplo um geotêxtil mais leve para o primeiro,
intermediário para o segundo e mais pesado para um terceiro barramento. Isso seria
importante para evitar possíveis transbordamentos e maior eficiência quanto à retenção de
sólidos, visto que se poderia trabalhar com retenção de partículas maiores no primeiro,
intermediárias no segundo e finas num terceiro barramento;
b) É importante observar que após o uso dos geotêxteis virgens, há a formação de uma
camada de solo recobrindo a face do geotêxtil. Essa camada passa a ter grande influência na
passagem de material pelo geotêxtil. Do ponto de vista prático esta observação é muito
importante e merece ser destacada, pois se em um evento chuvoso a mistura solo/água atinge
o vertedouro do barramento, no seguinte o enchimento do reservatório será mais rápida, pois
é reduzida a passagem de água e a água passa filtrada. Se for o caso é positivo pois melhora a
capacidade de filtração do geotêxtil. Enfim, todos este aspectos afetam diretamente o projeto
e devem refletir e fazer ponderações sobre eles para a aplicação prática;
c) As consideráveis reduções em relação ao geotêxtil virgem quando do reuso, mostra que o
tipo de geotêxtil só é importante para o 1º evento chuvoso e para os subseqüentes quando o
nível de fluido no reservatório superar o anterior;
d) Em relação a brusca redução na permissividade dos geotêxteis, apesar de manter suas
propriedades, indica que não comanda mais o processo de passagem de fluxo pelo seu corpo;
e) A vazão do fluido pelo geotêxtil é função do filtro gerado pela camada de solo e não pelo
geotêxtil, sendo assim, pode-se trabalhar com o geotêxtil de menor gramatura. Em termos de
projeto, não deve-se trabalhar com a hipótese do geotêxtil virgem, pois ele não trabalhará
apenas em um evento, ou seja o assoreamento total dificilmente se dará com apenas uma
chuva;
f) Com a vazão por m2 de geotêxtil com reuso e com a vazão de fluxo na erosão é possível
dimensionar o vertedouro;
137
g) É preciso avaliar o sedimento que passa pelo geotêxtil, pois ele deve em princípio ser
retido no barramento seguinte;
h) Seria interessante ter após o 1º barramento um agente floculador, pois as partículas que
passam pelo geotêxtil são finos e não seriam retidos no seguinte;
i) Deve-se relacionar os resultados com as características físicas dos geotêxteis como
gramaturas, poros, etc.
138
6. APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS DOS ENSAIOS REALIZADOS NO
SIMULADOR HIDRÁULICO PARA ANÁLISE DE GEOTÊXTEIS COMO BARREIRAS DE
SEDIMENTOS.................................................................................................................................................... 87
6.1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................................... 87 6.2 CONSIDERAÇÕES INICIAIS ................................................................................................................... 87 6.3 ENSAIOS EXECUTADOS COM ÁGUA NO SISTEMA CONTENDO UM BARRAMENTO ...... 88 6.4 RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ERCE 1 COM VAZÃO DE 250 CM3/S ....................... 93
6.4.1 RESULTADOS PARA OS GEOTÊXTEIS VIRGENS NA VAZÃO DE 250 CM3/S ........................ 93 6.4.2 Resultados para os geotêxteis com reuso na vazão de 250 cm3/s ................................................. 96
6.5 RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ERCE 1 COM VAZÃO DE 1.000 CM3/S .................. 100 6.5.1 Resultados para os geotêxteis virgens na vazão de 1.000 cm3/s................................................. 100 6.5.2 Resultados para geotêxteis com reuso na vazão de 1.000 cm3/s................................................. 103
6.6 RESULTADOS OBTIDOS PARA O SOLO ERCE 2 COM VAZÃO DE 1.000 CM3/S......................................... 107 6.6.1 Resultados para geotêxteis virgens na vazão de 1.000 cm3/s ..................................................... 107 6.6.2 Resultados para os geotêxteis com reuso na vazão de 1.000 cm3/s ............................................ 110
6.7 RESULTADOS PARA O SOLO ERAN COM VAZÃO DE 1000 CM3/S .......................................................... 114 6.7.1 Resultados para os geotêxteis virgens na vazão de 1.000 cm3/s................................................. 114 6.7.2 Resultados para os geotêxteis com reuso na vazão de 1.000 cm3/s ............................................ 117
6.8 ENSAIOS DE GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL........................................ 121 6.8.1 resultados obtidos para o geotêxtil vp-75................................................................................... 121 6.8.2 resultados obtidos para o geotêxtil OP-15 ................................................................................. 123 6.8.3 resultados obtidos para o geotêxtil OP-30 ................................................................................. 125 6.8.4 resultados obtidos para o geotêxtil OP-60 ................................................................................. 126 6.8.5 comparação entre os resultados obtidos nas análises granulométricas dos materiais passantes
pelos geotêxteis.......................................................................................................................................... 130 6.8.6 ensaios de sólidos totais.............................................................................................................. 132 6.8.7 Ensaios de permeabilidade normal dos geotêxteis após os ensaios de filtração........................ 134
6.9 COMENTÁRIOS SOBRE O CAPÍTULO 6 .................................................................................... 136
139
FIGURA 6.1 – ALTURA DA MISTURA NO CANAL DE MONTANTE CASO O BARRAMENTO FOSSE CEGO. ...................... 88 FIGURA 6.2 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS SÓ COM ÁGUA NA VAZÃO DE 250 CM3/S. ......................................... 90 FIGURA 6.3 – ALTURA DA LÂMINA D’ÁGUA NO CANAL NA VAZÃO DE 250 CM3/S. .................................................. 90 FIGURA 6.4 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS SÓ COM ÁGUA NA VAZÃO DE 250 CM3/S. .................................... 91 FIGURA 6.5 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS SÓ COM ÁGUA NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ...................................... 91 FIGURA 6.6 – ALTURA DA LÂMINA D’ÁGUA NO CANAL NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ............................................... 91 FIGURA 6.7 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS SÓ COM ÁGUA NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ................................. 92 FIGURA 6.8 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250 CM3/S. ........................ 95 FIGURA 6.9 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250 CM3/S. .................. 95 FIGURA 6.10 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250 CM3/S. ................. 95 FIGURA 6.11 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250 CM3/S. ................. 98 FIGURA 6.12 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL, C/ REUSO, P/ SOLO ERCE 1- VAZÃO DE 250 CM3/S.... 98 FIGURA 6.13 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 250 CM3/S. ............ 98 FIGURA 6.14 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ................. 102 FIGURA 6.15 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ........... 102 FIGURA 6.16 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ............ 102 FIGURA 6.17 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERCE 1 NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ............ 105 FIGURA 6.18 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL, COM REUSO, P/ SOLO ERCE 1- VAZÃO DE 1.000 CM3/S.
................................................................................................................................................................... 105 FIGURA 6.19 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ ERCE 1 NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ................ 105 FIGURA 6.20 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ................. 109 FIGURA 6.21 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL P/ SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ........... 109 FIGURA 6.22 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE 1000 CM3/S. ............. 109 FIGURA 6.23 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ............ 112 FIGURA 6.24 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL, COM REUSO, P/ O SOLO ERCE 2 NA VAZÃO DE 1.000
CM3/S.......................................................................................................................................................... 112 FIGURA 6.25 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ ERCE 2 NA VAZÃO DE 1000 CM3/S. ................. 112 FIGURA 6.26 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ................... 116 FIGURA 6.27 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. ............. 116 FIGURA 6.28 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS VIRGENS P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. .............. 116 FIGURA 6.29 – DESEMPENHO DOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S. .............. 119 FIGURA 6.30 – ALTURA DA LÂMINA DA MISTURA NO CANAL, COM REUSO, P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000
CM3/S.......................................................................................................................................................... 119 FIGURA 6.31 – PERMISSIVIDADE NOS GEOTÊXTEIS COM REUSO P/ SOLO ERAN NA VAZÃO DE 1.000 CM3/S........... 119 FIGURA 6.32 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL VP-75 PARA SOLO ERCE 1. ........... 122 FIGURA 6.33 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL VP-75 PARA SOLO ERCE 2. ........... 122 FIGURA 6.34 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL VP-75 PARA SOLO ERAN. ............. 123
140
FIGURA 6.35 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-15 PARA SOLO ERCE 1. ........... 124 FIGURA 6.36 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-15 PARA SOLO ERCE 2. ........... 124 FIGURA 6.37 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-15 PARA SOLO ERAN. ............. 124 FIGURA 6.38 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-30 PARA SOLO ERCE 1. ........... 125 FIGURA 6.39 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-30 PARA SOLO ERCE 2. ........... 126 FIGURA 6.40 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-30 PARA SOLO ERAN. ............. 126 FIGURA 6.41 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-60 PARA SOLO ERCE 1. ........... 127 FIGURA 6.42 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-60 PARA SOLO ERCE 2. ........... 127 FIGURA 6.43 – GRANULOMETRIA DO MATERIAL PASSANTE PELO GEOTÊXTIL OP-60 PARA SOLO ERAN. ............. 127 FIGURA 6.44 – COMPARAÇÃO ENTRE O95 X D95. .................................................................................................. 131 FIGURA 6.45 – COMPARAÇÃO ENTRE O90 X D90. .................................................................................................. 132 TABELA 6.1 – VALORES DE ALTURA DA MISTURA NO CANAL DE MONTANTE CASO O BARRAMENTO FOSSE CEGO. . 88 TABELA 6.2 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE MODIFICADA PARA
CADA ENSAIO EXECUTADO SOMENTE COM ÁGUA.......................................................................................... 92 TABELA 6.3 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE MODIFICADA PARA O
SOLO ERCE 1 EXECUTADO COM VAZÃO DE 250 CM3/S. ................................................................................. 99 TABELA 6.4 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE PARA O SOLO ERCE 1
EXECUTADO COM VAZÃO DE 1000 CM3/S ................................................................................................... 106 TABELA 6.5 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE MODIFICADA PARA O
SOLO ERCE 2 EXECUTADO COM VAZÃO DE 1000 CM3/S. ............................................................................. 113 TABELA 6.6 - RESULTADOS DE VELOCIDADE, ALTURA DA LÂMINA D'ÁGUA E PERMISSIVIDADE MODIFICADA PARA O
SOLO ERAN EXECUTADO COM VAZÃO DE 1000 CM3/S................................................................................ 120 TABELA 6.7 – DIÂMETROS DE SOLOS PASSANTE PELOS GEOTÊXTEIS NOS ENSAIOS REALIZADOS NO SIMULADOR
HIDRÁULICO. .............................................................................................................................................. 128 TABELA 6.8 – QUADRO-RESUMO DAS CONCENTRAÇÕES DO MATERIAL COLETADO A JUSANTE DOS BARRAMENTOS.
................................................................................................................................................................... 133 TABELA 6.9 – QUADRO-RESUMO DA PERMEABILIDADE DOS GEOTÊXTEIS APÓS OS ENSAIOS NO SIMULADOR
HIDRÁULICO. .............................................................................................................................................. 135
141
142
7. PROPOSIÇÃO E EXECUÇÃO DO MODELO EM CAMPO
7.1 PROPOSIÇÃO DO MODELO
Conforme visto no Capítulo 3, o sistema de barramentos para controle e recuperação
dos processos erosivos, também denominados de “silt fences”, tem sido utilizado para controle
temporário de produção de sedimentos. Porém, essa solução, se bem adaptada, pode ser
empregada para controle permanente de erosão. A Figura 7.1 mostra o desenho esquemático
desse sistema num sentido transversal à erosão.
N. T.Hastes metálicas ou de madeira
Limite da voçorocaLimite do sistematela metálica-geotêxtil
Geotêxtil protegido com tela metálica Figura 7.1 - Vista frontal da voçoroca com o sistema de controle de erosão por barramento.
A sua eficiência como obra permanente de controle do processo erosivo está vinculada
aos devidos aprimoramentos técnicos em função das condições locais. As vantagens desse
sistema podem ser justificadas pela simplicidade de execução, baixo custo e possibilidade de
se obter estruturas compatíveis com a carga de sedimentos a ser contida, permitindo assim, a
execução em etapas de acordo com a produção de sedimentos à montante.
Inicialmente o sistema é construído em etapas de forma que a produção de sedimentos
a montante não comprometa a estabilidade do barramento. Para isso, a melhor solução é a
execução em alturas compatíveis com o esforço resistente da estrutura.
A Figura 7.2 apresenta, num primeiro estágio, a execução de três barramentos com as
hastes não sendo utilizadas em sua totalidade. Isto é, a tela metálica e o geotêxtil são
137
colocados numa determinada altura das hastes para que o sedimento produzido a montante
possa ser acumulado no barramento 1 e o excedente passe para o barramento 2 e assim
sucessivamente. O revestimento total do canal, mostrado nesta figura, com o geotêxtil se
justifica pelas pequenas distâncias entre um barramento e outro, não acarretando uma
elevação considerável nos custos de implantação.
Haste de madeira ou metálicaTela metálica
Geotêxtil
Geotêxtil
Base da erosão Grampos metálicos
12
3
Haste de madeira ou metálica
Arame recozido
Tela metálica tipo pinteiro
Geotêxtil
Figura 7.2 - Estágio 01: Vista lateral das barreiras para acumulação dos sedimentos gerados a
montante.
Num segundo estágio, com o assoreamento dos barramentos, o sedimento acumulado
no barramento 3 aumenta a estabilidade do barramento 2, e o produzido no 2 aumenta a
estabilidade do barramento 1 pelo esforço contrário que a carga de sedimento acumulado no
barramento seqüente exerce no anterior, conforme mostra a Figura 7.3 e 7.4.
É importante ressaltar que além do geotêxtil colocado a montante, há a necessidade de
se colocar o geotêxtil na face de jusante ou pedras no pé do barramento de jusante, isso
138
porque o material passante pelo barramento, ao transbordar, poderá provocar solapamentos no
pé da estrutura a jusante. Outra observação importante é quanto à fixação do geotêxtil para
que o fluxo não venha a provocar o seu arranque. Essa fixação poderá ser feita com arame
recozido ou galvanizado na tela metálica e com pinos metálicos na base da erosão, conforme
mostra a Figura 7.2, 7.3 e 7.4, tomando-se o cuidado de não danificar o geotêxtil com as
perfurações.
12
3
Partículas desolo retidas
Figura 7.3 - Estágio 02: Vista lateral das barreiras para acumulação dos sedimentos gerados a montante.
Com isso, pode-se partir para o estágio 3 que é o aumento de altura dos barramentos,
conforme mostra a Figura 7.4.
Além do aumento de altura dos barramentos, pode-se, neste estágio, incrementar
novos barramentos a jusante, ao conjunto já instalado com o objetivo de aumentar a
estabilidade global do sistema.
139
12
34
5
Sobreposição do geotêxtil
Figura 7.4 - Estágio 03: Vista lateral das barreiras para acumulação dos sedimentos gerados a montante com incremento de novos barramentos.
7.2 PROCEDIMENTOS DE PROJETO DOS BARRAMENTOS
A seguir são descritos de forma simplificada os principais procedimentos de projeto a
serem adotados no dimensionamento dos barramentos.
1º. Passo: Verificação das condições locais
Neste item, deve-se fazer uma completa avaliação das condições locais objetivando-se
verificar as condições geológico-geotécnicas e geomorfológicas bem como a estimativa do
volume de escoamento superficial e a produção de sedimentos a montante, pois nada
justificaria a instalação de barramento caso não houvesse produção de sedimentos para
enchimento dos mesmos. Uma boa avaliação pode ser obtida a partir de uma visita durante
um evento chuvoso.
O volume de solo a ser retido no barramento pode ser estimado pela Equação
Universal de Perdas de Solo mostrada no Capítulo 2.
140
2º. Passo: Dimensionamento do sistema Neste item deve-se considerar uma série de análises com o objetivo de não se
comprometer o sistema, principalmente em termos de estabilidade. A seguir têm-se as
principais análises a serem consideras no dimensionamento:
a) Determinação da profundidade que as serão enterradas as hastes (cálculo das fichas);
b) Análise de estabilidade dos taludes laterais. Esta análise irá indicar qual o incremento
de altura mais recomendável que deverá ser adotado para a recuperação da erosão;
c) Análise de estabilidade dos taludes longitudinais, tanto local quanto global;
d) Dimensionamento das hastes que podem ser tanto de madeira quanto metálicas;
e) Escolha da tela metálica;
f) Escolha do geotêxtil mais apropriado a ser utilizado no sistema (verificação quanto às
propriedades físicas, mecânicas e hidráulicas). Geralmente a utilização de geotêxteis
em obras de controle de erosão é dimensionada obedecendo-se aos critérios de
retenção, permeabilidade e colmatação, conforme mostrada no Capítulo 2, bem como
as considerações quanto à utilização de geossintéticos no controle de erosões feitas no
Capítulo 3 e também se o geotêxtil a ser utilizado tem resistência à radiação
ultravioleta;
g) Dimensionamento do vertedouro a ser executado no barramento.
3º. Passo: Instalação do modelo em campo A seguir, apresentam-se os principais cuidados que devem ser tomados quando da
execução da obra:
a) Certificar-se que todos os materiais e equipamentos a serem utilizados estejam
totalmente disponíveis na obra;
b) Limpeza total da área a ser implantado o sistema de barramentos. Evitar ao máximo
provocar instabilidade nos taludes laterais quando da limpeza ou remover
desnecessariamente proteções naturais como a cobertura vegetal;
c) Avaliar a superfície de suporte, principalmente os taludes, de forma a evitar possíveis
depressões e proceder-se à remoção de materiais que possam danificar o geotêxtil;
d) Verificar sobreposições e costuras dos geotêxteis;
e) Verificar espaçamento dos pinos de fixação do geotêxtil;
f) Evitar a colocação do geotêxtil de forma que o mesmo não fique sob tensão com
possibilidade de ocorrência de danos à sua instalação;
g) Evitar a formação de rugas no geotêxtil e proceder às devidas ancoragens; h) Certificar-se de que durante a instalação do sistema não haja possibilidade de chuvas.
141
7.3 EXECUÇÃO DO MODELO EM CAMPO NA CIDADE DE ANÁPOLIS
Os ensaios realizados em laboratório mostraram que o geotêxtil OP-15 apresentou um
bom desempenho/ trabalhabilidade para o solo da erosão de Anápolis. Outro fator verificado
durante a realização dos ensaios de filtração é que os geotêxteis mostraram desempenho
satisfatório quanto à passagem de fluxo pelo seu corpo até em primeiro momento com o
geotêxtil virgem. Entretanto, quando do reuso do geotêxtil ficou evidente que o solo retido na
face de montante e o própria impregnação do mesmo passou a ter grande influência nas
propriedades hidráulicas do sistema. Portanto, não se justificaria a escolha de um geotêxtil
mais denso e conseqüentemente mais caro, como exemplo o OP-30 ou OP-60, para utilização
no modelo. Por outro lado, a utilização de um geotêxtil menos resistente, como o VP-75,
poderia comprometer, em termos de resistência mecânica, o desempenho do sistema a longo
prazo.
A partir dessas considerações, e procedimentos de projetos que serão mostrados mais a
diante para o modelo instalado também na Fazenda da Faber-Castell, no município do Prata
(MG), partiu-se para a instalação, em dezembro de 2003, do modelo em campo na erosão
localizada na cidade de Anápolis no Estado de Goiás.
Em função das dimensões da erosão não apresentarem taludes que pudessem
comprometer a obra não foi realizada nenhuma análise de estabilidade.
Inicialmente, previu-se a instalação de barreiras para retenção de sedimentos com a
utilização de telas metálicas, hastes de madeira e geotêxtil, tentando-se simular os ensaios
realizados em laboratório, e também a instalação de um barramento com a utilização do
geotêxtil em gabião. Infelizmente, não se obteve o sucesso esperado em função da
programação de utilização do equipamento de tipo retroescavadeira para a conclusão da obra
e um evento chuvoso, que ocorreu no último dia da instalação do modelo, acabou por
comprometer o sistema construído, principalmente em função do comprometimento das
ombreiras da erosão com os barramentos.
Mesmo com o comprometimento do sistema implantado em campo, foi possível
constatar a grande quantidade de sedimentos produzidos à montante da erosão e a
funcionalidade deste tipo de estrutura para recuperação de processos erosivos de pequeno a
médio porte, pois com apenas uma chuva, não muito intensa, houve grande retenção de
sedimentos pelas barreiras instaladas. Outro fator que merece destaque é quanto à importância
que deve ser dada à instalação de qualquer obra, mesmo uma de pequeno porte como a que se
trabalhou, em função dos acontecimentos que ocorreram.
142
Apenas para o primeiro barramento a retenção de sedimentos atingiu a altura
aproximada de 1,0 metro com largura de 4,0 metros e volume próximo de 5 m3 de sedimentos.
Na execução do sistema foram utilizadas ferramentas comuns do dia-a-dia da
construção, tela metálica galvanizada utilizada para construção de cercas, geotêxtil, nível de
mangueira, grampos, alguns dos materiais mostrados na Figura 7.5.
As Figuras 7.6 a 7.12 mostram a execução do modelo em campo para recuperação da
erosão. Nessa erosão foram construídos três barramentos com espaçamento de 20 metros
entre eles em função da baixa declividade do talvegue da erosão.
Ressalta-se que o emprego da tela metálica galvanizada 2,0 mm utilizada para cercas
possui resistência bastante elevada o que seria uma vantagem, entretanto o seu manuseio
tornou-se bastante difícil pela rigidez que o material apresenta.
Figura 7.5 - Materiais utilizados na implantação do modelo em campo.
143
Figura 7.6 - Corte transversal à erosão para a implantação do modelo.
Figura 7.7 - Instalação das hastes de madeira.
144
Figura 7.8 - Instalação da tela metálica. Atentar para a ancoragem na lateral da erosão.
Figura 7.9 - Colocação do geotêxtil.
145
Figura 7.10 – Instalação do geotêxtil.
Figura 7.11 - Vista de jusante do barramento.
146
Figura 7.12 - Vista de montante após um evento chuvoso com os sedimentos retidos.
7.4 IMPLANTAÇÃO DO MODELO NO MUNICÍPIO DO PRATA EM MINAS
GERAIS
7.4.1 LOCALIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
O município do Prata está localizado na porção central da mesoregião denominada
Triângulo Mineiro / Alto Paranaíba, estado de Minas Gerias, entre as bacias dos rios
Paranaíba e Grande, que fazem parte da bacia do rio Paraná. O município é delimitado
aproximadamente pelos paralelos S 18º 55’ 00’’ e S 19º 24’ 00” e pelos meridianos W 48º 24’
00’’ e W 49º 10’ 00’’. Sua área total é de 4.899 km2. Os municípios limítrofes são: ao Norte,
Monte Alegre de Minas e Ituiutaba; ao Sul Comendador Gomes, Campo Florido e Veríssimo;
a oeste Campina Verde; e a leste Uberlândia. O município tem como limites naturais os Rios
Tejuco, na porção ao norte e ao sul, os rios Verde e do Peixe.
A principal via de acesso ao município é a BR 153 ligando o município aos estados de
Goiás e São Paulo e a MG 497 ligando os municípios de Uberlândia e Campina Verde.
147
7.4.2 CONSIDERAÇÕES SOBRE O PROCESSO EROSIVO NA REGIÃO
Francisco (2003) em sua dissertação de mestrado diz que os processos erosivos que
ocorrem em algumas fazendas da empresa Faber Castell no município do Prata-MG, são
decorrentes das ações conjugadas dos fluxos superficial e sub-superficial concentrados, além
da susceptibilidade natural do solo a ocorrências erosivas e forma incorreta de uso e ocupação
dos solos regionais desde a década de 60.
Essas ocorrências erosivas estão associadas aos carreadores de escoamento de
produção, uma vez que estes favorecem a concentração do escoamento superficial. Em
decorrência da implantação de processos erosivos lineares e laminares, outros processos se
desencadeiam em decorrência das erosões, tais como: assoreamento de canais fluviais, perda
de fertilidade do solo e desvalorização do imóvel rural.
As erosões regionais, em sua maioria, apresentam morfologias em forma de “U”
(voçorocas) quando se tem evolução associada a fluxo superficial e sub-superficial
concentrados e em “V” (ravinas) quando se tem apenas fluxo superficial concentrado. São
caracterizadas por apresentarem taludes íngremes, estáveis no período de seca e instáveis no
período chuvoso, evoluindo lateralmente por solapamento basal e quedas de blocos à erosão.
Mostra características mistas entre ravina e voçoroca, podendo durante o período chuvoso
sofrer influência da dinâmica de oscilação do nível freático e se conectar à surgência d’água,
justamente quando aumenta a intensidade erosiva.
Francisco (2003) mostra também o cadastramento de 43 Ravinas e 2 voçorocas nas
fazendas da Faber Castell no município do Prata (MG), sendo que na fazenda Buriti dos Bois,
houve o cadastramento de 7 erosões lineares, sendo 6 ravinas e 1 voçoroca. Ele realizou
vários ensaios de caracterização e constatou que os solos presentes no município do Prata
possuem, na sua maioria, granulometrias que variam das areias grossas até argilas. Aquele
autor recomenda que a melhor opção para enfrentar o problema da erosão linear é o
planejamento da utilização das terras, sobretudo das áreas suscetíveis, uma vez que o
fenômeno se instala e evolui, sendo sua reversão, sobretudo, muito dispendiosa ou mesmo
inviável economicamente. Recomenda também a elaboração de um plano de manejo para as
propriedades rurais, envolvendo respeito às leis ambientais e práticas conservacionistas,
articulados por unidade ambiental como sub-bacias pequenas (microbacias).
148
7.4.3 DETALHES DOS PROCEDIMENTOS ADOTADOS PARA O PROJETO
Nos itens a seguir são descritos os principais procedimentos utilizados para o
dimensionamento e execução do projeto para recuperação do processo erosivo no município
do Prata.
7.4.3.1 VERIFICAÇÃO DAS CONDIÇÕES LOCAIS
Primeiramente realizaram-se visitas a diversas áreas das fazendas da Faber Castell e
optou-se por trabalhar numa das erosões da Fazenda Buriti dos Bois, isto em função da
elevada produção de sedimentos e por permitir a instalação do sistema sem o seu
comprometimento em termos de estabilidade.
A) Estimativa do volume de escoamento superficial
Pode ser obtida pelo método racional, a seguir:
Q = C . i . A ......................................................................................................................... (7.1)
Onde:
Q = Vazão de escoamento (m3/s);
C = Coeficiente de escoamento;
i = intensidade da chuva (mm/h);
A = Área superficial de escoamento (ha).
Geralmente, usa-se C = 0,2 para superfícies rugosas e C = 0,6 para superfícies lisas.
Deve-se utilizar a precipitação pluviométrica, i, apropriada para a localidade. Para a situação
em questão adotou-se uma chuva de projeto de 50 mm/h. Como não se dispunha de um
levantamento topográfico a fim de determinar a área de contribuição, utilizou-se uma área
igual a 1 (um) hectare (=10.000 m2).
Com esses valores, tem-se Q = 0,2 x 0,05 x 10.000 = 100 m3/h.
B) Estimativa do volume de sedimentos
A estimativa pode ser obtida pela Equação Universal de Perdas de Solos apresentada
no Capítulo 2 ou pela própria equação prática apresentada por Richardson and Middlebrooks
(1991) citados por Holtz et al. (1997), também mostrada no Capítulo 2 e reapresentada a
seguir:
A = 2,2.R.K.L.S.C.P ............................................................................................................ (7.2)
149
Onde:
A = perda de solo por unidade de área e tempo, as unidades são (t/ha.ano);
R = fator de erosividade da chuva, que expressa a capacidade erosiva da precipitação média
anual da região;
K = fator de erodibilidade do solo que representa a capacidade do solo de sofrer erosão por
uma determinada chuva;
LS = fator de declividade e comprimento do talude;
C = fator que expressa o uso e manejo do solo e cultura (C = 1 para nenhuma cobertura);
P = fator que expressa a prática conservacionista do solo (P=1 para práticas mínimas).
Geralmente os valores de R são adotados, conforme apresentado a seguir:
R < 250 – erosividade fraca;
250 < R < 500 – erosividade moderada;
500 < R < 750 – erosividade moderada à forte;
750 < R < 1000 – erosividade forte;
R > 1000 – erosividade muito forte.
Os valores do produto KLS são obtidos da Figura 7.13 apresentada a seguir:
Inclinação do terreno x Fator KLS
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0 5 10 15 20 25 30Inclinação do terreno (%)
KLS
Silte
Argila Siltosa
Argila
Areia
Figura 7.13 – Fator KLS para perda de solos x inclinação do terreno (modificado –
Richardson e Middlebrooks, 1991).
Adotando-se os valores de R = 500; KLS = 0,05 (para declividade de 5% na Figura
7.13); C = 1 e P = 1, tem-se A = 55 ton/ha.ano.
150
7.4.3.2 DIMENSIONAMENTO E VERIFICAÇÃO DA ESTABILIDADE DO SISTEMA
A) Determinação do comprimento das fichas das hastes
Decidiu-se por trabalhar com um total de quatro barramentos com 4, 3, 2 e 1 metro de
altura, sendo implantados inicialmente três, conforme mostra a Figura 7.14. Esta figura
mostra o sistema dimensionado quanto à profundidade que cada haste deveria ser enterrada. O
cálculo da ficha de cada barramento foi feito seguindo as recomendações de Bowles (1968)
para cortinas em balanço.
1Barramento
2
Base da erosão3
A ser implantado
4
2,0 m 2,0 m 2,0 m
4,0
m
3,0
m
1,0
m
2,0
m
1,3
m
2,6
m
3,9
m
5,3
m
Figura 7.14 – Dimensionamento das fichas de cada estaca.
Em muitos casos, torna-se difícil a escavação da profundidade compatível com a
estabilidade do sistema, devido à resistência que alguns solos do talvegue da erosão
apresentam. Para isso, pode ser necessário que se opte por uma ancoragem dos barramentos,
conforme mostra a Figura 7.15, a fim de aumentar a estabilidade com a limitação da
escavação.
Outro sistema que se pensou para o aumento da estabilidade é o apresentado na Figura
7.16, onde se pode trabalhar com o reforço do solo em etapas à medida que ocorre o
assoreamento.
151
1Barramento Ancoragem
TiranteBase da erosão
Ancoragem
Solo
Sentido do escoamento
Figura 7.15 – Ancoragem com tirante objetivando-se diminuir a escavação.
1Barramento
Base da erosão
Solo
Geotêxtil
Figura 7.16 – Solo reforçado com os sedimentos retidos.
B) Análise de estabilidade dos taludes
Dada a importante profundidade da erosão, aproximadamente 8 metros, foram
efetuadas análises de estabilidade dos taludes visando verificar se as alterações de geometria e
152
saturação nas margens do processo de recuperação da erosão provocariam deslizamentos e/ou
instabilidades de massas de solo, pois possíveis deslizamentos poderiam contribuir para o
alargamento da erosão, podendo comprometer o modelo instalado.
Nas análises dos taludes laterais foram utilizados, para o solo natural, coesão de 10
kPa, ângulo de atrito de 30º, peso específico aparente de 15,8 kN/m3 e a inclinação do talude
de aproximadamente 60º, sem contudo considerar a sucção no solo. Os parâmetros de
resistência para o solo natural foram obtidos do ensaio de cisalhamento direto na condição
saturada e o peso específico pela determinação da massa específica aparente de amostras
indeformadas com o emprego da balança hidrostática (ABNT/NBR 10838). A Figura 7.17
mostra o gráfico obtido para o ensaio de cisalhamento direto realizado sobre a amostra
indeformada.
Ensaio de Cisalhamento Direto - Erosão Buriti dos Bois
y = 0,51930x + 9,56522R2 = 0,99897
0102030405060708090
100110120
0 50 100 150 200σ (kPa)
τ (k
Pa) )
Figura 7.17 - Gráfico obtido para o ensaio de cisalhamento direto da amostra coletada.
Para a verificação da estabilidade nos taludes laterais foram estudados 16 casos
seguindo a forma de recuperação da erosão prevista para o campo. Com isso, analisaram-se
situações em que houvesse o aumento da altura de sedimentos de metro em metro de forma
que sempre ficasse um desnível de 1 metro entre o primeiro e segundo barramento e 1 metro
entre o segundo e o terceiro barramento.
No processo de recuperação instalaram-se três barramentos com alturas aproximadas
de um metro para o primeiro e segundo barramentos, e 0,80 metro para o terceiro barramento.
Isso em função das análises de estabilidades efetudas.
Apresentam-se a seguir os resultados das análises de estabilidade dos taludes
efetuadas com o programa SLOPE/W, versão 5. Nos resultados obtidos das análises por esse
153
programa, são mostrados o maciço de solo, a malha de centros críticos, a superfície de ruptura
crítica e o menor fator de segurança obtido.
No primeiro caso, Figura 7.18, verificou-se a estabilidade dos taludes da erosão na
condição em que se encontrava, ou seja, sem nenhuma interferência na erosão. Por intermédio
desta figura, observa-se que as condições adotadas para o talude e o perfil de solo propiciam
um fator de segurança de 1,122 (considerado baixo), indicando certa instabilidade do talude.
Na realidade se considerados o efeito da sucção este valor seria maior.
No segundo caso, Figura 7.19, verifica-se a estabilidade para as mesmas condições
geométricas da Figura 7.18, porém considerando o nível d’água de 1 metro na face do talude.
Essa seria a condição para o primeiro barramento com 1 metro de altura em que após a
instalação do sistema, ocorresse um evento chuvoso com acúmulo de material no barramento
até essa altura. Nesta figura observa-se que as condições adotadas para o talude e o perfil de
solo propiciam um fator de segurança de 1,067 (considerado baixo), indicando também certa
instabilidade para a condição apresentada.
No terceiro caso, Figura 7.20, verifica-se a estabilidade para as mesmas condições
geométricas da Figura 7.19, porém considerando 1 metro de solo sedimentado produzido e
retido a montante do primeiro barramento, adotando-se para esse sedimento ângulo de atrito
igual a 25º, coesão de 3 kPa e peso específico aparente do solo de 12 kN/m3. Tais valores
foram adotados de acordo com bibliografias sobre o assunto para esse tipo de solo.
No quarto caso, Figura 7.21, verifica-se a estabilidade para as mesmas condições
geométricas da Figura 7.20, porém considerando um nível d’água de aproximadamente 1,0
metro acima do solo sedimentado que seria a situação com a ocorrência de assoreamento total
do primeiro, segundo e terceiro barramento e a conseqüente instalação do aumento de 1,0
metro para o primeiro barramento, ou seja, um segundo estágio da recuperação, com a
ocorrência de um evento chuvoso. Nesta figura, observa-se que as condições adotadas para o
talude e o perfil de solo propicia um fator de segurança de 1,019, indicando valor baixo,
porém ainda estável.
A Tabela 7.1 apresenta os 16 casos considerados para as análises de estabilidades dos
taludes naturais bem como a plotagem dos valores na Figura 7.34, e as Figura 7.18 a 7.33
apresentam os resultados em forma gráfica nas figuras em que cada situação estudada é
analisada de forma seqüencial para as situações que ocorreriam durante a recuperação do
processo erosivo.
154
1.20
0
1.3
00
1.4
00 1
.500
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16 1.122
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.18 – Caso 01: Talude natural: Análise de estabilidade sem interferência na erosão.
1.100 1.200
1.3
00
1.4
00
1.5
50
1.650
1.8
50
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
161.067
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.19 – Caso 02: Análise de estabilidade com nível d’água de 1 m na face do talude.
155
1.
400
1.5
00
1.6
00
1.8
00
1.215
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.20 – Caso 03: Análise de estabilidade com 1 m de solo sedimentado.
1.4
00
1.5
00
1.6
00
1.8
00
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1.019
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.21 - Caso 04: Análise de estabilidade com 1 metro de sedimento e nível d’água 1,0
m acima do sedimento.
156
1.
400
1.5
00 1
.600
1.8
00
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
161.333
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.22 - Caso 05: Análise de estabilidade com 2 metros de solo sedimentado.
1.40
0
1.5
00
1.6
00
1.8
00
Altu
ra (
m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1.088
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.23 - Caso 06: Análise de estabilidade com 2 metros de sedimento e nível d’água 1 m
acima do sedimento.
157
1
1.8
00
.500
1.60
0
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1.443
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.24 - Caso 07: Análise de estabilidade com 3 metros de solo sedimentado.
1.40
0
1.5
00
1.6
00
1.8
00
Altu
ra (
m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1.062
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.25 - Caso 08: Análise de estabilidade com 3 metros de sedimento e nível d’água 1 m
acima do sedimento.
158
1.800 1.656A
ltura
(m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.26 – Caso 09: Análise de estabilidade com 4 metros de solo sedimentado.
1.40
0
1.50
0
1.6
00
1.8
00
Altu
ra (
m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1.113
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.27 – Caso 10: Análise de estabilidade com 4 metros de sedimento e nível d’água 1 m acima do sedimento.
159
1.969
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.28 – Caso 11: Análise de estabilidade com 5 metros de solo sedimentado.
1.400
1.500 1.60
0
1.80
0
Altu
ra (
m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1.185
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.29 – Caso 12: Análise de estabilidade com 5 metros de sedimento e nível d’água 1 m acima do sedimento.
160
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
2.831
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.30 – Caso 13: Análise de estabilidade com 6 metros de solo sedimentado.
1.5
00
1.600
1.80
0
1.428
Altu
ra (
m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.31 – Caso 14: Análise de estabilidade com 6 metros de sedimento e nível d’água 1 metro acima do sedimento.
161
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
4.680
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.32 – Caso 15: Análise de estabilidade com 6 metros de solo sedimentado.
Altu
ra (
m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1.821
Ângulo de Atrito = 30ºCoesão = 10 kPa
Solo Sedimentado
Solo Natural
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.33 – Caso 16: Análise de estabilidade com 6 metros de sedimento e nível d’água 1,0
metro acima do sedimento.
Tabela 7.1 – Resultados das análises dos taludes naturais.
162
Altura (m) Caso Talude Natural Solo Sedimentado Água
Fator de Segurança Obtido (FS)
01 8 0 0 1,122 02 8 0 1 1,067 03 8 1 0 1,215 04 8 1 2 1,019 05 8 2 0 1,333 06 8 2 3 1,088 07 8 3 0 1,443 08 8 3 4 1,062 09 8 4 0 1,656 10 8 4 5 1,113 11 8 5 0 1,969 12 8 5 6 1,185 13 8 6 0 2,831 14 8 6 7 1,428 15 8 7 0 4,680 16 8 7 8 1,821
Fator de Segurança x Altura
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0Fator de Segurança
Altu
ra (m
FS com sedimentoFS com 1m de água acima do sedimento
Figura 7.34 – Fator de segurança x Altura do barramento.
Após a verificação dos taludes laterais, partiu-se então para as análises quanto ao
talude que seria formado quando do preenchimento total do sistema implantado.
A Figura 7.35 mostra um talude similar ao que seria formado quando o sistema
estivesse totalmente preenchido com sedimentos. Este talude possui altura total de 4,0 metros,
comprimento de 8,0 metros e talude inclinação de 26,6º. Os parâmetros utilizados para a
análise foram os do solo sedimentado. O fator de segurança obtido foi de 1,751, considerado
estável para a situação apresentado.
Entretanto, quando se simulou a saturação total do talude o fator de segurança caiu
para 0,630, condição instável para a situação apresentada, conforme mostra a Figura 7.36.
163
1.8
00
1.9
00
2.0
00
2.1
00
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16 1.751
SOLO SEDIMENTADOÂngulo de Atrito = 25ºCoesão = 3 kPa
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.35 - Talude similar ao que seria formado quando o sistema estivesse totalmente preenchido com sedimentos.
Altu
ra (
m)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0.630
SOLO SEDIMENTADOÂngulo de Atrito = 25ºCoesão = 3 kPa
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.36 - Talude similar ao que seria formado quando o sistema estivesse totalmente
preenchido com sedimentos e escoamento superficial.
164
Como as análises mostradas nas Figuras 7.35 e 7.36, partiu-se então para uma situação
mais realista, ou seja, a simulação com a introdução das estacas de madeira.
Para a introdução das estacas de madeira na simulação, utilizou-se a resistência ao
cisalhamento paralela às fibras (pior situação – apesar de o cisalhamento, neste caso, ocorrer
perpendicular às fibras) e transformou-se em resistência para um elemento de solo, conforme
mostra a Figura 7.37 e descrito em seguida.
Estaca de madeira (diâmetro variando de 8 a 12 cm)
60 cm (espaçamento entre as estacas)
8 a
12 c
mSolo
Figura 7.37 – Elemento de solo transformado.
Os diâmetros das estacas de madeira utilizadas na implantação do modelo apresentam
média de 8,0 a 12,0 cm, sendo as de 12,0 cm utilizadas para o primeiro e segundo barramento
e as de 8,0 utilizadas para o terceiro barramento.
A madeira utilizada foi o Eucaliyptus citriodora, que possui resistência ao
cisalhamento de 10.700 kPa (Pfeil, 2003). Mesmo multiplicando-se este valor pela área de
menor diâmetro da madeira (8,0 cm), tem-se a força de 5378,4 kgf e dividindo-se este valor
pela faixa de solo (8 cm x 60 cm – distância entre as hastes), tem-se 1120 kPa.
Para a análise, utilizou-se apenas 100 kPa e obteve-se um fator de segurança igual a
3,130, indicando uma condição bastante estável para a situação apresentada. Numa segunda
análise simulou-se a saturação completa do talude formado e o fator de segurança caiu para
1,801, mesmo assim indicando boa estabilidade global para o sistema formado. As Figuras
7.38 e 7.39 mostram as análises efetuadas.
165
3.5
00 4
.000
4.500
3.130
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
SOLO SEDIMENTADOÂngulo de Atrito = 25ºCoesão = 3 kPa
SOLO NATURALÂngulo de Atrito = 30°Coesão = 10 kPa
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.38 - Talude que seria formado quando o sistema estivesse totalmente preenchido
com sedimentos.
3.000
3.5
00
4.0
00
4.5
00
Altu
ra (m
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1.801
SOLO SEDIMENTADOÂngulo de Atrito = 25ºCoesão = 3 kPa
SOLO NATURALÂngulo de Atrito = 30°Coesão = 10 kPa
Distância (m)0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
Figura 7.39 - Talude que seria formado quando o sistema estivesse totalmente preenchido
com sedimentos e escoamento superficial.
166
C) Dimensionamento das hastes
C.1) Análises quanto à deformabilidade das hastes
A deformabilidade da haste pode ser estimada, utilizando-se o Princípio dos Trabalhos
Virtuais (PTV), limitada apenas a deformabilidade da haste, não sendo considerado, por este
método, a deformação no solo, conforme Equação 7.3.
EIqL
15
4
=δ ............................................................................................................................. (7.3)
Onde:
δ = deslocamento;
q = carregamento;
L = comprimento do balanço;
E = módulo de elasticidade do material;
I = inércia transversal da peça.
C.2) Análise quanto à flexão
No dimensionamento segundo a NBR 7190 de peças de madeira maciça em flexão simples são verificadas as tensões que seguem:
a) Tensões normais de flexão nos bordos mais comprimidos e mais tracionados da seção da peça:
tdt
dtd f
WM
≤=σ .....................................................................................................................(7.4)
cdc
dcd f
WM
≤=σ ....................................................................................................................(7.5)
Onde:
Md = momento fletor solicitante de projeto;
Wt, Wc = módulos de resistência à flexão referidas aos bordos tracionado e comprimido da seção, respectivamente;
W = I/y, em que I é o momento de inércia da seção e y é a distância entre o centro de gravidade da seção e o ponto considerado para cálculo de tensão;
ƒtd, ƒcd = tensões resistentes de projeto à tração e à compressão paralelas às fibras, respectivamente.
Para uma seção retangular, de base b e altura h, as Equações 7.4 e 7.5, conduzem a:
167
tdd
td fbhM
≤= 26σ ....................................................................................................................(7.6)
cdd
cd fbhM
≤= 26σ ...................................................................................................................(7.7)
Para a madeira utilizada, Eucaliyptus citriodora, ƒcd = 62,0 MPa e ƒtd = 123,6 MPa (Pfeil, 2003).
A Figura 7.40 representa as tensões normais no elemento de solo considerado para o cálculo de verificação quanto às tensões de flexão.
Estaca de madeira (diâmetro de 12 cm) Bordo comprimido
σc
M
σt Bordo tracionadob = 60 cm (espaçamento entre as estacas)
h =
12 c
m
YcYd
Solo
Figura 7.40 – Tensões normais no elemento retangular considerado.
Para o ângulo de atrito do sedimento igual a 25º; peso específico de 12 kN/m3
; altura
do barramento de 4 metros e espaçamento de 60 cm entre as hastes, verificou-se que a tensão
solicitante de compressão seria maior que a resistente da madeira para a altura de 4 m.
Entretanto, como a haste não ficaria com balanço total de 4 metros, testou-se com um balanço
de 3 metros. Nessa situação o momento resistente seria maior que o solicitante, sendo a
condição atendida.
D) Escolha da tela metálica
A tela metálica escolhida foi a comercialmente conhecida como tela pinteiro com
arame de dois milímetros de diâmetro e abertura de 5 cm. Optou-se por utilizar esta tela em
função de sua rigidez não ser tão elevada, o que facilitou a trabalhabilidade.
E) Dimensionamento / Seleção do Geotêxtil
E.1) Propriedades Hidráulicas
Para geotêxteis submetidos à retenção de partículas em escoamento, Holtz et al.
(1997), sugerem utilizar o AOS nominal do geotêxtil e os valores de permissividade
conhecidos, como segue:
168
0,15 mm < AOS < 0,60 mm para geotêxteis tecidos;
0,15 mm < AOS < 0,30 mm para todos os outros geotêxteis;
Permissividade, ψ > 0,02 s-1.
Como os ensaios realizados em laboratório mostraram que o geotêxtil OP-15
apresentou um bom desempenho/trabalhabilidade para os solos estudados e por ter
apresentado AOS de 0,131 mm (próximo ao recomendado por Holtz et al, 1997), optou-se por
utilizar este geotêxtil no modelo de campo.
E.2) Propriedades Físicas e Mecânicas
Os geotêxteis devem ser capazes de suportar tanto a água represada quanto os
sedimentos retidos a montante do barramento. Por isso, o esforço mínimo depende da altura e
espaçamento entre as hastes.
Para os esforços em questão o geotêxtil OP-15 com resistência superior a 40 kN/m não
comprometeria o modelo.
E.3) Estimativa do volume passante pelo geotêxtil
A estimativa do volume de material passante pelo geotêxtil pode ser obtida
multiplicando-se a área disponível para passagem do fluxo pelo valor na estabilização do
gráfico obtido e plotado na unidade (cm3.s-1)/(cm2) mostrado no Capítulo 6.
Outra alternativa seria considerar o fluxo passante pelo geotêxtil, pegando-se o valor
final aos 30 minutos quando do reuso do geotêxtil.
Apesar de saber que existe a parcela passante pelo geotêxtil ela foi desprezada em
função dos ensaios terem mostrado que a partir de um determinado instante há considerável
redução no fluxo passante pelo geotêxtil.
F) Dimensionamento do Vertedouro
O Cálculo do vertedouro pode ser obtido pela Fórmula de Francis, indicada a seguir
para vertedouro com contrações, cuja largura é inferior à do canal em que se encontra
instalado (L < B), conforme mostrado na Figura 7.41.
Observação: Certamente o mais indicado seria o dimensionamento de um vertedouro
triangular sem contração lateral, pois se teria um aproveitamento maior da altura do
barramento.
169
Face Crista ou Soleira
H
B B
L = largura do vertedor; H = carga do vertedor; B = largura do canal.
L
Vertedor retangular Vertedor triangular
H
Figura 7.41 – Tipos de vertedouros para os barramentos.
Para o caso de duas contrações laterais, pela Fórmula de Francis para vertedouro
retangular, tem-se:
23
102838,1 HHLQ ⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛ −= .........................................................................................................(7.4)
No caso de vertedouro triangular, costuma-se utilizar a Fórmula de Thomson, a seguir:
25
4,1 HQ = ............................................................................................................................ (7.5)
Onde:
Q = vazão passante pelo vertedouro;
L = largura do vertedouro;
H = carga do vertedouro.
A vazão de escoamento, calculada anteriormente, foi de Q = 100 m3/h:
Utilizando-se a Equação 7.5, pode-se utilizar entre outras conformações, L = 0,30 m e
H = 0,15 m.
Apesar desses valores, além do vertedouro executado, optou-se por utilizar proteção
lateral dos taludes com geotêxtil caso houvesse transbordamento do material pelo barramento,
conforme mostra a Figura 7.62.
7.4.3.3 INSTALAÇÃO DO MODELO EM CAMPO
As Figuras 7.42 a 7.62 mostram o procedimento e modelo implantado em campo para
recuperação da erosão. Nessa erosão foram construídos três barramentos com espaçamento de
170
2 metros entre eles em função das análises de estabilidades associadas ao processo de
recuperação em questão, em Janeiro de 2004.
Na instalação do sistema foram utilizadas ferramentas comuns do dia-a-dia da
construção, tela metálica tipo pinteiro, geotêxtil, nível de mangueira, grampos, entre outras. O
custo total aproximado para a obra foi de R$ 1.105,13, que por metro quadrado de barramento
executado ficou em aproximadamente R$ 25,12, com a cotação do dólar de R$ 2,764, para o
dia 16 de março de 2005. Este custo está considerando apenas os materiais empregados no
barramento, tais como: geotêxtil, tela metálica, arame recozido galvanizado, grampo metálico,
madeira tratada tipo eucalipto e pregos.
Ressalta-se novamente que a tela metálica galvanizada utilizada na erosão de Anápolis
possui resistência bastante elevada, o que seria uma vantagem. Entretanto, o seu uso tornou-se
bastante difícil pela rigidez que apresenta o que tornou inviável o seu uso na erosão da Faber
Castell.
Com o comprometimento das ombreiras na erosão de Anápolis, optou-se por utilizar o
sistema em forma de caixa para a erosão da Faber Castell. Nesse sistema, utilizou-se proteção
lateral para todo o trecho onde se instalou o sistema, conforme mostra a Figura 7.62.
A fixação do geotêxtil nos taludes e no talvegue foi executada com pinos metálicos em
ferro de 5,0 mm de diâmetro, comprimento de 30 cm e dobra de 3 cm. A Figuras 7.45 mostra
o desenho esquemático da fixação do geotêxtil nos taludes e talvegue da erosão.
No mês de agosto de 2004 fez-se uma visita ao local onde se instalou o modelo e
pôde-se verificar que o sistema se encontrava em perfeitas condições e que havia pouca
quantidade de sedimentos retidos no primeiro barramento, aproximadamente 30 cm de altura,
isso em função das poucas chuvas que caíram após a instalação.
N. T.
Geotêxtil
Limite da voçoroca
Pinos de fixação
Figura 7.42 – Desenho esquemático dos pinos de fixação no geotêxtil.
171
Pinos de Fixação
0,50
m0,
50 m
0,50
m
3 cm
30 c
m
0,50 m 0,50 m 0,50 m 0,50 m
Figura 7.43 – Detalhe de tamanho e espaçamento dos grampos de fixação.
Figura 7.44 - Escolha do local para instalação.
172
Figura 7.45 - Vista geral do local.
Figura 7.46 - Limpeza do local.
173
Figura 7.47 - Execução dos furos com o trado helicoidal.
Figura 7.48 - Execução dos furos com o trado helicoidal.
174
Figura 7.49 – Retirada do material com o trado helicoidal.
Figura 7.50 - Furos já executados com o trado helicoidal.
175
Figura 7.51 - Execução dos furos na lateral com o trado helicoidal.
Figura 7.52 – Colocação das hastes de madeira nos furos.
176
Figura 7.53 - Preparação da mistura de solo-cimento (1 volume de cimento para 8 volumes de
solo).
Figura 7.54 - Preparação da mistura de solo-cimento.
177
Figura 7.55 - Colocação da mistura de solo-cimento no furo com a haste.
Figura 7.56 - Hastes de madeira instaladas.
178
Figura 7.57 - Abertura lateral para o contato da obra com a lateral da erosão.
Figura 7.58 - Abertura lateral para o contato da obra com a lateral da erosão.
179
Figura 7.59 - Instalação das telas metálicas.
Figura 7.60 - Detalhe do 3º barramento instalado.
180
Figura 7.61 - Execução do contato do geotêxtil com a lateral da erosão.
Figura 7.62 - Vista geral da obra executada.
181
8. CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
8.1 CONCLUSÕES
Esta pesquisa procurou apresentar considerações sobre os processos erosivos e formas
de controle com a utilização dos principais geossintéticos que estão sendo empregados em
diversas localidades do mundo na correção de tais processos. Procurou-se também apresentar
o mecanismo de retenção de partículas sólidas gerados por processos erosivos com a
realização de ensaios especiais de laboratório em equipamento de grande porte. A
implantação de modelo em campo permitiu avaliar a aplicabilidade dos geotêxteis de baixa
gramatura e menores custos a problemas de controle de erosão conduzindo a proposição de
metodologia executiva para barramentos em que se usa este tipo de material. Os estudos
realizados permitiram concluir que:
• O equipamento utilizado permitiu a avaliação preliminar da utilização de geotêxteis como
barreiras para partículas sólidas em estruturas de controle de erosões;
• Para os sistemas solos/geotêxteis utilizados, o comportamento da vazão nos ensaios
executados apresentou determinada unicidade com a ocorrência de decréscimo inicial e
certa estabilização, a partir de determinado intervalo de tempo, indicando que na escolha
de um geotêxtil para filtração, deve-se avaliar tanto a redução da vazão quanto o seu valor
após a estabilização;
• Os geotêxteis mostram desempenho satisfatório à passagem de fluxo pelo seu corpo até um
primeiro momento com o geotêxtil virgem. Entretanto quando do reuso do geotêxtil ficou
evidente que a camada de solo acumulado na face de montante e impregnação no mesmo
tem grande influência nas propriedades hidráulicas do sistema. Portanto, não se justifica a
escolha de um geotêxtil mais denso e consequentemente mais caro. Por outro lado, a
utilização de um geotêxtil, pouco resistente pode comprometer, em termos de resistência
mecânica, o desempenho do sistema em longo prazo;
• O desempenho do sistema solo-geotêxtil foi afetado diretamente pela granulometria do
solo e pelas características dos geotêxteis;
• Na utilização do geotêxtil é fundamental que se conheça a composição granulométrica do
solo a ser retido, visto que o geotêxtil é mais afetado quando o solo possui característica
siltosa e/ou argilosa. Já no caso de solo granular a sua capacidade no reuso é menos
afetada;
182
• Os grãos de solos passantes pelos geotêxteis nos ensaios executados correspondentes a D95
ficaram abaixo da abertura de filtração do geotêxtil (O95), mostrando que as partículas do
material passante dependem tanto do solo quanto do geotêxtil, o que limita a extrapolação
dos resultados obtidos a outros sistemas solo-geotêxtil diferentes dos empregados no
presente estudo;
• Os ensaios de sólidos totais mostraram que a quantidade de partículas sólidas sofria
considerável redução após os primeiros minutos dos ensaios, notando-se pouca passagem a
partir de um determinado intervalo de tempo, principalmente pela formação de uma
camada de solo na face de montante do geotêxtil e também pela diminuição da velocidade
do fluxo no canal;
• A variação nas alturas no canal de montante referentes aos diferentes geotêxteis utilizados
pode indicar a necessidade de se construir barramentos seqüenciais utilizando-se geotêxteis
diferentes para cada um deles. Como exemplo, um geotêxtil mais leve para o primeiro,
intermediário para o segundo e mais pesado para um terceiro barramento. Isso seria
importante para evitar possíveis transbordamentos e aumentar a eficiência quanto à
retenção de sólidos, visto que se poderia trabalhar com a retenção de partículas maiores no
primeiro, intermediárias no segundo e finas num terceiro barramento;
• Os ensaios realizados mostraram que as permeabilidades dos sistemas solo-geotêxtil
tiveram poucas variações durante os ensaios com os diferentes geotêxteis virgens, vindo a
sofrer considerável decréscimo quando do reuso do geotêxtil;
• Mesmo com o comprometimento do sistema verificado em campo para a erosão de
Anápolis (GO), foi possível visualizar a grande quantidade de sedimentos produzidos à
montante da erosão, pois com apenas uma chuva não muito intensa que caiu houve grande
retenção de sedimentos nas barreiras instaladas;
• O modelo instalado na erosão de Anápolis, permitiu aprimorá-lo com a inclusão de novos
procedimentos e cuidados a serem tomados para o não comprometimento do sistema de
recuperação do processo erosivo.
8.2. RECOMENDAÇÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
Para o estabelecimento das medidas corretivas de processos erosivos, é necessário o
desenvolvimento de estudos mais detalhados a fim de se estabelecer a recuperação da área
erodida e que a metodologia de intervenção a ser adotada seja adaptável para cada caso,
dependendo das condições peculiares do local.
183
Recomenda-se a execução de ensaios de longa duração similares aos realizados nesta
pesquisa, com o objetivo de se avaliar o comportamento do sistema geotêxtil/solo para as
mais diferentes composições granulométricas a fim de se determinar vazões de trabalho
passantes pelos sistemas para cada caso.
Recomenda-se, também, para as erosões a serem recuperadas, um estudo completo,
principalmente em termos geológicos, geotécnicos, morfológicos e hidrológicos bem como
uma análise quanto à produção de sedimentos a fim de verificar a viabilidade da utilização do
sistema corretivo de voçorocas com a instalação de barreiras “antierosão” ou “silt fences”,
conforme mostrado nesta Tese, ao longo do talvegue, a fim de reter os sedimentos produzidos
a montante. A partir dai deve-se realizar um monitoramento do sistema principalmente após
precipitações pluviométricas intensas com objetivo da verificação do comportamento da obra.
184
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT (1984). Solo – Determinação do Limite de Liquidez, NBR 6459. ABNT, São Paulo, SP, 6 p.
ABNT (1984). Grãos de Solo que Passam na Peneira de 4,8 mm – Determinação da Massa Específica, NBR 6508. ABNT, São Paulo, SP, 8 p.
ABNT (1984). Solo – Determinação do Limite de Plasticidade, NBR 7180. ABNT, São Paulo, SP, 13 p.
ABNT (1984). Solo – Análise Granulométrica, NBR 7181. ABNT, São Paulo, SP, 13 p.
ABNT (1986). Amostras de Solo - Preparação para Ensaio de Caracterização, NBR 6457. ABNT, São Paulo, SP, 9 p.
ABNT (1986). Abertura de poço e trincheira de inspeção em solo, com retirada de amostras deformadas e indeformadas, NBR 9604. ABNT, São Paulo, SP.
ABNT (1988). Solo - Determinação da Massa Específica Aparente de Amostras Indeformadas, com Emprego da Balança Hidrostática, NBR 2887. ABNT, São Paulo, SP, 4 p.
ABNT (1989). Águas – Determinação de resíduos (sólidos) – Método gravimétrico, NBR 10.664. ABNT, São Paulo, SP.
ABNT (1995). Terminologia para Rochas e Solos. NBR 6502. ABNT, Rio de Janeiro, 18 p.
ASTM. (1994). ASTM Standard on Geosynthetics, Sponsored by ASTM COMMITTEE D-35 on Geosynthetics, Philadelphia, USA, 104 p.
ABNT. (1997). Projeto de Estruturas de Madeira. NBR 7190. ABNT, Rio de Janeiro.
AZEVEDO NETO, J. M. & ALVAREZ, G. A. (1991). Manual de Hidráulica. 7a ed., Edgard Blücher Ltda., São Paulo, SP.
BAPTISTA, G.M.M. (1997). Diagnóstico Ambiental da Perda Laminar de Solos no Distrito Federal por Meio de Geoprocessamento. Dissertação de Mestrado, UnB, Brasília, DF, 112 p.
BORDAS, M.P. & SEMMELMANN, F.R. (1997). Elementos de Engenharia de Sedimentos. Hidrologia Ciência e Aplicação, Tucci, C.E.M., Editora da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, pp. 915-943.
BOWLES, J. E. (1968). Foundation Analysis and Design. McGraw-Hill, Nova York, 657 p.
CALHOUM, C. C. (1972). Development of design criteria and acceptance specification for plastic filter cloths. U. S. Army of Engineers, Waterways, Experimental Station, Vicksburg, Technical Report pp 72-77.
CAMAPUM DE CARVALHO, J., BLANCO, S. B., MENESES, P. R. & SOUZA, N. M. (1993). Características Geotécnicas de Erosões Situadas no Entorno das Cidades Satélites de Ceilândia, Taguatinga e Samambaia no Distrito Federal, ABGE, Poços de Calda, São Paulo, 151 - 158.
CARVALHO, N.O. (1994). Hidrossedimentologia Prática, CPRM, Rio de Janeiro, RJ, 372p.
185
CARROL, R. G., RONDECAL, J. & COLLIN, J. G. (1992). Geosynthetics in Erosion Control - The Principles. Geotextiles and Geomembranes. International Geotextile Society, vol. 11 (4-6), pp. 523-534.
COSTA, W. D. (1981). Taludes Naturais: “Caso Histórico de Erosão na Cidade do Gama, DF”. Curso de Extensão Universitária - Obras de Terra e Fundações Especiais. ABMS e UnB, Brasília, p CI/01 - CI/46.
DAEE-IPT. (1990). Controle de Erosões. Departamento de Águas e Energia Elétrica do Estado de São Paulo, SP, 92p.
FÁCIO, J. A. (1991). Proposição de uma Metodologia de Estudo da Erodibilidade dos Solos do Distrito Federal. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-002A/91, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, DF, 120 p.
FARIAS, R. J. C. (1999). Utilização de Geossintéticos no Controle de Erosões. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-056A/99, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, DF, 120 p
FHWA. (1989). Design of Riprap Revetment, Hydraulic Engineering Circular nº. 11, Federal Highway Administration.
FRANCISCO, R. A. (2003). Cadastramento e Diagnóstico de Erosões nas Fazendas da Faber Castell no Município do Prata-MG. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-107/03 , Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, DF, 159 p
GARDONI, M. G. A. (1995). Avaliação da Aplicabilidade de Ensaios de Laboratório e Critérios de Filtros para a Utilização de Geotêxteis em Solos do Distrito Federal. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-024A/95, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, DF, 177 p.
GOLDSTEIN, U. (1998). Geossintéticos em Controle de Erosões. Curso Sobre “Aplicações de Geossintéticos em Geotecnia e Meio Ambiente”. IGS-Brasil, São Paulo, SP, pp. J1-J11.
GOURC, J. P. & FAURE, Y. H. (1992). Filter Criteria for Geotexteile, Proceedings of the 4 th International Conference on Geotextile, Geomembranes, and Related Products, The Hague, Netherlands, vol. 3, pp. 949-971.
HALIBURTON, T. A. AND WOOD, P. D. (1982). Evaluation of U. S. Army Corps of Engineers Gradient Ratio Test for Geotextile Performance. In Proceedings of the 2nd International Conference on Geotextile, Las Vegas, Nev., Industrial Fabrics Association, Vol. 1, pp. 97-101.
HERPEN, J. A. & IJSSEL, C. (1997). Enkamat Design Manual, Projectnumber: 80233. Akzo Nobel, Geosynthetics, The Netherlands.53 p.
HEWLETT, H. W. M. , BOORMAN, L. A. & BRAMLEY, M. E. (1987). Desing of Reinforced Grass Waterways, Report 116, Construction Industry Research and Information Association, London, U. K., 116 p.
HOLTZ, R. D., CHRISTOPHER, B. R. & BERG, R. R. (1997). Geosynthetic Engineerring. BiTech Publishers Ltd., Canada, 451 p.
HOOVER, T. P. (1982). Laboratory Testing of Geotextile Filter Fabrics. Proc. 2nd International Conference on Geotextile, Las Vegas, NV, 1-6 Aug. 1982. IFAI, pp 839-843.
186
KOERNER, R. M. (1994). Designing With Geosynthetics. Prentice-Hall do Brasil, Ltda., Rio de Janeiro, RJ, 783 p.
LEGGE, K. R. (1990). A New Approach to Geotextile Selection. Proc. 4th International Conference on Geotextiles, The Hague NetherLands, pp. 269-272.
LEME, R. A. S. (1994). Recomendações de Instalações e Especificação. Manual Técnico Geotêxtil Bidim. pp. 1-31.
LIMA, M. C. (1999). Contribuição ao Estudo do Processo Evolutivo de Boçorocas na Área Urbana de Manaus. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-057A/99, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, DF, DF, 150 p.
LIMA, M. C. (2003). Degradação Físico-Química e Mineralógica de maciços junto às voçorocas. Tese de Doutorado, Publicação G. TD – 17A/03, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, DF, DF, 336 p.
MALVERN. (1997). Getting Started. Malvern Manual, England, pp 7.1 – 7.2.
MANSO, E. A. (1999). Análise Granulométrica dos Solos de Brasília pelo Granulômetro a Laser. Dissertação de Mestrado, Publicação G. DM-061A/99, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF. 113p.
MATHEUS, E. (1997). Comportamento de Sistemas Solo-Geotêxtil em Ensaios de Filtração Sob Condições Severas. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-048A/97, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, DF, 121 p.
MORTARI, D. (1994). Caracterização Geotécnica e Análise do Processo Evolutivo das Erosões no Distrito Federal. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-010A/94, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 200 p.
MOTTA, N.O. (2001). Caracterização Geotécnica e dos Processos Erosivos na Cidade de Campo Grande – MS. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM – 077A/01, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 179p.
NEVES, E.T. (1960), Curso de Hidráulica. Editora Globo, Porto Alegre, RS, 577 p.
PALMEIRA, E. M. (1992). Geossintéticos: Tipos e Evolução nos Últimos Anos. Seminário Sobre Aplicações de Geossintéticos em Geotecnia. Geossintéticos’ 92. ABMS/ABGE/UnB, Brasília, DF, pp. 1-20.
PALMEIRA, E. M., FANNIN, R. J. & VAID, Y. P. (1996). A Study on the Behavior of Soil-Geotextile Sustems in Filtration Test. Paper Submitted to the Canadian Geotechinical Journal, 25 p.
PALMEIRA, E. M. (1997). Solo Reforçado, Taludes e Estruturas de Contenção. Manual Técnico Geotêxtil Bidim. pp.
PALMEIRA, E. M. (1998). Drenagem e Filtração com Geossintéticos. Curso Sobre “Aplicações de Geossintéticos em Geotecnia e Meio Ambiente”. IGS-Brasil, São Paulo, SP, pp. C1-C12.
PFEIL, W. & PFEIL, MICHÈLE, (2003). Estruturas de Madeira. 6a ed., LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S. A., Rio de Janeiro, RJ.
187
RANKILOR, P. R. (1981). Membranes in Ground Engineering. John Wiley & Sons Ltd. New York, USA, 377 p.
RHODIA S. A. (BIDIM). (1982). Catálogo de Aplicações: Obras Públicas de Engenharia Civil, São Paulo, SP.
RIBEIRO, L.F.M. (2000). Simulação Física do Processo de Formação dos Aterros Hidráulicos Aplicado a Barragens de Rejeitos. Tese de Doutorado, Publicação G.TD-005A/00, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 235 p.
RODRIGUES, V. J. (1998). Utilização do Sistema de Confinamento Celular Geoweb e do Geotêxtil Bidim na Proteção de Talude contra Erosão na Rodovia BA-001 - Trecho: Belmonte/ Santa Cruz de Cabrália - BA, BBA group, São Paulo, SP, 19 p.
SANSONE, L. J. & KOERNER, R. M. (1992). Fine Fraction Filtration Test to Assess Geotextile Filter Performance. Geotextiles and Geomembranes. International Geotextile Society, vol. 11 (4-6), pp. 371–393.
SANTOS, R. M. M. (1997). Caracterização Geotécnica e Análise do Processo Evolutivo da Erosões no Município de Goiânia. Dissertação de Mestrado, Publicação G.DM-044A/97, Departamento de Engenharia Civil, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 120 p.
SEPLAN (1992). Susceptibilidade à Erosão da Macrorregião da Bacia do Paraná – MS, Secretaria de Estado de Planejamento e de Ciência e Tecnologia – SEPLAN, Campo Grande, MS, 264 p.
SHI, Y. (1993). Filtration Behavior of Non-Women Geotextiles in the Gradient Ratio Test. M. Sc. Thesis, University of British Columbia, Vancouver, Canada, 127 p.
SPADA, J. L. G. (1991). Ensaios de Filtração em Solos com Geotêxteis. Dissertação de Mestrado, COPPE, UFRJ, Rio de Janeiro, 180 p.
THEISEN, M. S. (1992). The Role of Geosynthetics in Erosion and Sediment Control: An Overview. Geotextiles and Geomembranes. International Geotextile Society, 11 (4-6), pp. 535-550.
VARGAS, M. (1977). Introdução à Mecânica dos Solos. McGraw-Hill do Brasil, USP, São Paulo, SP, 509 p.
VIDAL, D. M. (1990). Geotêxtil: Propriedades e Ensaios. Manual Técnico Geotêxtil Bidim. pp. 1-31.
VIDAL, D. M. (1998). Propriedades Físicas, Mecânicas e Hidráulicas dos Geossintéticos. Curso Sobre “Aplicações de Geossintéticos em Geotecnia e Meio Ambiente”. IGS-Brasil, São Paulo, SP, pp. B1-B42.
VILAR, O.M. (1987) Formulação de um modelo matemático para a erosão dos solos pela chuva. Tese de Doutorado, EESC, USP, São Carlos, SP, 196 p.
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