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Tese de Doutorado
DOI
Documento
Autor
Nome completo
Nataly Marcela Aranda Camacho
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2019
Orientador
Banca examinadora
Elis, Vagner Roberto (Presidente)
Diogo, Liliana Alcazar
Gallas, Jose Domingos Faraco
Giacheti, Heraldo Luiz
Mondelli, Giulliana
Título em português
Estudo de parâmetros geomecânicos de uma célula experimental de resíduos sólidos urbanos com métodos geofísicos
Palavras-chave em português
Aterro sanitário
lei de Archie.
métodos geoelétricos
métodos sísmicos
parâmetros elásticos
peso especifico
umidade
Resumo em português
Os aterros sanitários no Brasil são caracterizados por seu alto conteúdo de material orgânico (próximo de 50%), presença de diferentes tipos de resíduos mistos e baixa compactação, fatores que os diferencia dos aterros de países desenvolvidos e de alta renda (que por sua vez são os mais estudados). Para evitar riscos ambientais tais como contaminação das águas subterrâneas e a instabilidade dos taludes, é crucial entender o comportamento dos aterros e as mudanças em suas propriedades físicas e mecânicas ao longo do tempo. Para isso, utilizando os métodos geofísicos de refração sísmica, análise multicanal de ondas superficiais ativa e passiva, ensaios crosshole, eletrorresistividade e polarização induzida, foram obtidos valores para algumas propriedades físicas como o peso específico e teor de umidade, e dos parâmetros elásticos como módulo cisalhamento, o coeficiente de Poisson, módulo de elasticidade e velocidades das ondas elásticas, dos resíduos sólidos urbanos em uma célula experimental e um lisímetro na cidade de Campinas no Estado de São Paulo. A velocidade de onda compressiva (Vp) e a velocidade de onda cisalhante (Vs) são parâmetros importantes para subsidiar a caracterização mecânica de aterros sanitários utilizando-se as propriedades elásticas e dinâmicas dos RSU para análise de estabilidade. Os resultados obtidos nos ensaios crosshole mostraram que a Vp variou de 217 até 252 m/s e Vs variou de 86 até 89 m/s. Estes valores baixos podem ser atribuídos ao alto teor de matéria orgânica (53 %), baixa energia de compactação e condições climáticas, como alto índice pluviométrico e altas temperaturas que, juntas, levam a mudanças na saturação dos poros e na poropressão. Estes valores são indicativos do limite inferior das velocidades correspondentes relatadas na maioria da literatura; no entanto, eles estão de acordo com os valores reportados para aterros localizados em países com condições socioeconômicas e climáticas semelhantes. Usando os métodos de eletrorresistividade junto com análises de umidade de amostras obtidas de dois furos na célula experimental, foi encontrada a correlação direta entre a resistividade elétrica e o teor de umidade volumétrico por meio da lei de Archie, onde os parâmetros a e m foram estimados. Fazendo uso da lei de Archie calculada, foram convertidas as tomografias de eletrorresistividade em tomografias de teor de umidade. Com uma análise conjunta do teor de umidade, tomografia de resistividades, polarização induzida e o balanço hídrico da célula experimental, foi possível entender a variação de umidade dentro da célula ao longo do tempo devido às condições climáticas.
Título em inglês
Study of geomechanical parameters of an experimental cell of municipal solid waste using geophysical methods
Palavras-chave em inglês
Archie\'s law.
elastic parameters
geoelectric methods
moisture content
Sanitary landfill
seismic methods
unit weigth
Resumo em inglês
The sanitary landfills in Brazil have a high organic content (around 50%), a variety of mixed wastes, and low compaction energy. These characteristics are unusual in the well-studied landfills of developed countries. Improper landfill characterization may lead to groundwater contamination and slope instability. Therefore, it is crucial to understand the behaviour and physical properties of poorly characterized landfills to prevent environmental risks in Brazil. A geophysical survey was performed on the municipal solid waste (MSW) in an experimental cell and a lysimeter located in the city of Campinas, State of São Paulo. Geophysical methods such as seismic refraction, active and passive multichannel analysis of surface waves, crosshole test, electro resistivity and induced polarization were used to estimate physical and elastic parameters of the solid waste. The resulting estimates were unit weight, moisture content, shear modulus, Poisson's ratio, elastic modulus, and the elastic wave velocities. The compressive wave velocity (Vp) and the shear wave velocity (Vs) were used to characterize and derive the dynamic and elastic properties of the MSW, used to generate a stability analysis. The crosshole test showed that the Vp ranged from 217 to 252 m/s and the Vs ranged from 86 to 89 m/s. These low Vp and Vs values were attributed to the high content of organic material (53 %), low compaction energy, and climatic conditions such as high pluviometry index and high temperatures. All these variables directly affect the pore fluid saturation, effective stress, and pore pressure. The low velocities estimated at the MSW were consistent with values reported in the literature and landfills located in countries with analogous socioeconomic and climatic conditions. Two boreholes in the experimental cell were used to perform an electrical resistivity test and a moisture analysis. The direct correlation between the electrical resistivity results and the volumetric moisture content was estimated using Archie´s law. The calculated Archie's law parameters allowed the estimation of the tomography moisture content from the resistivity tomography. The joint analysis of moisture content, resistivity tomography, induced polarization and water balance in the experimental cell made possible to understand the humidity variation within the cell over time due to climatic conditions.
 
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Data de Publicação
2019-10-21
 
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