ISEP - DM – Engenharia Geotécnica e Geoambiente
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Browsing ISEP - DM – Engenharia Geotécnica e Geoambiente by advisor "Carvalho, Maria Manuela Martins de"
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- Análise comparativa de diferentes métodos laboratoriais na caracterização física de solos utilizados em obras de engenharia civilPublication . Santos, Camila Afonso dos; Carvalho, Maria Manuela Martins deOs solos são amplamente utilizados tanto no suporte às fundações, quanto como material de escavação ou de construção, o que torna fundamental o estudo de suas propriedades e do seu desempenho. A caracterização de um terreno é realizada utilizando-se técnicas de prospeção geotécnica e recorrendo-se aos ensaios in situ e/ou aos ensaios de laboratório, dependendo da finalidade prevista para o uso do solo. Estas atividades devem ser executadas de acordo com normas técnicas que definem a metodologia a ser empregada em cada um desses procedimentos. Recentemente, novas normas europeias de caracterização dos solos estão sendo implementadas, com o objetivo de desenvolver metodologias comparáveis nos diferentes países da União Europeia. Este trabalho apresenta um estudo das principais alterações na nova normalização para os ensaios de determinação da massa volúmica das partículas e determinação da distribuição granulométrica dos solos. Neste estudo, para avaliar o impacto das novas metodologias de ensaio na rotina dos laboratórios e nos resultados obtidos, foram realizados cerca de 230 ensaios laboratoriais e utilizados dois tipos de solos, um solo residual granítico e um solo argiloso de natureza caulinítica. A partir destes ensaios foi possível verificar que na maioria das situações as modificações introduzidas pelas novas metodologias de ensaio não introduzem alterações significativas nos resultados obtidos; há, no entanto, determinados aspetos insuficientemente padronizados na nova normalização que não garantem a uniformidade das práticas de ensaio, nem a precisão fundamental nestes tipos de determinações, pelo que deverão ser trabalhados e contemplados em futuras revisões das normas.
- Distribuição de Contaminantes Orgânicos em Solos Calcários – Influência dos minerais de ArgilaPublication . Almeida, Joana Manuela da Cruz; Carvalho, Maria Manuela Martins de; Vila, CristinaO solo é um recurso multifuncional e vital para a humanidade, apresentando funções ecológicas, técnico-industriais, socioeconómicas e culturais, estabelecendo um vasto capital natural insubstituível. Face à sua taxa de degradação potencialmente rápida que, devido ao crescente desenvolvimento económico e incremento da população mundial, tem vindo a aumentar nas últimas décadas, o solo é, atualmente, um recurso finito e limitado. Devido a esta problemática, o presente documento visa abordar a progressiva preocupação sobre as questões geoambientais e toda a investigação que as envolvem, avaliando o modo como os contaminantes se dispersam pelo solo nas diferentes fases do mesmo (fases sólida, líquida e gasosa). A parte experimental centrou-se na análise da adsorção do benzeno, a partir da determinação das isotérmicas de adsorção. Para tal, foram previamente preparados reatores com calcário, sendo alguns deles previamente contaminados com um biocombustível, biodiesel, a uma concentração constante. Este processo foi monitorizado com base na evolução temporal da concentração na fase gasosa, através da cromatografia gasosa. De entre os objetivos, procurou-se analisar a distribuição dos contaminantes pelas fases constituintes do solo, ajustar os dados experimentais obtidos os modelos matemáticos de Langmuir, Freundlich e Polinomial, e verificar e discutir as soluções mais adequadas.
- Efeito da salinização dos solos na sorção de benzenoPublication . Silva, Ana Isabel Correia da; Carvalho, Maria Manuela Martins deA contaminação dos solos com hidrocarbonetos petrolíferos é um problema ambiental a nível mundial, que tem ocorrido ao longo das últimas décadas. Devido ao aumento da temperatura e à diminuição da precipitação, bem como ao facto de Portugal possuir uma extensa linha de costa muito exposta ao avanço das frentes salinas, já se regista uma considerável área ocupada por solos salinos naturais; também as práticas agrícolas, nem sempre adequadas, têm contribuído para a salinização dos solos. Considerando a gravidade da situação, apresenta-se relevante o estudo dos fenómenos de sorção de compostos orgânicos em solos salinos, tentando compreender de que forma a salinização do solo afeta a sorção destes contaminantes. O principal objetivo deste trabalho foi a avaliação do efeito da salinização na sorção de benzeno num solo residual granítico, que é um solo muito comum no país, com um teor de água de 20%, com recurso à técnica de cromatografia gasosa. As amostras de solo foram salinizadas, induzindo-se cinco níveis de salinização, sendo, posteriormente, sujeitas a níveis crescentes de contaminação. Foi estudada a distribuição bifásica do contaminante pelas fases gasosa e de solo húmido. Verificou-se que a concentração de benzeno nas duas fases é proporcional ao nível de contaminação e que, geralmente, a concentração de contaminante no solo é superior à da fase gasosa, o que é mais notório no solo mais salinizado. Foram construídas isotérmicas de adsorção do benzeno a 25 ˚C, ajustaram-se os modelos de Langmuir e de Freundlich aos dados experimentais e verificou-se que o modelo que melhor se ajustou aos dados experimentais foi o de Freundlich. Concluiu-se que o nível de salinização afeta a capacidade de sorção; para baixos níveis de salinização, a capacidade de sorção é inferior à dos solos não salinos, enquanto para o maior nível de salinização a capacidade de sorção é superior.
- Efeito da temperatura nas propriedades dos solos: estudo laboratorialPublication . Ferreira, Beatriz de Anastácio; Carvalho, Maria Manuela Martins deO solo é um recurso não renovável de extrema importância para a o ser humano, desempenhando funções sociais, ambientais e produtivas. Atualmente, é altamente incentivada a aplicação de práticas de sustentabilidade relativas à gestão e manutenção do solo, procurando reduzir o impacto da sua utilização nas suas propriedades físico-químicas e biológicas. As altas temperaturas são uma das condições com impacto nas propriedades originais dos solos, podendo, até, ser responsáveis pela sua transformação. O estudo da alteração das propriedades físico-químicas do solo é importante, pois ajuda-nos a conhecer, compreender e, no futuro, prever como será o seu comportamento. Com os conhecimentos nesta temática vai ser possível criar técnicas de mitigação dos impactos nos solos, quando estes atravessarem situações adversas, como incêndios. A presente dissertação teve como objetivo principal a avaliação das alterações em propriedades físico-químicas dos solos quando estes são expostos a altas temperaturas. Foram usados dois solos com rocha-mãe distintas, nomeadamente calcário e granito, de forma que também fosse possível registar as principais diferenças entre as mesmas. Após preparação das amostras, os distintos provetes foram submetidos a três temperaturas diferentes, 350°, 500° e 650°C, para posteriormente se avaliar o impacto associado a cada temperatura aplicada. Foram realizados estudos à cor, granulometria, análise química elementar, pH, condutividade elétrica, matéria orgânica, densidade aparente e capacidade de retenção de água. Nesta dissertação é apresentado um enquadramento teórico da temática em estudo, uma descrição das metodologias aplicadas laboratorialmente nos ensaios, expostos os resultados obtidos e realizada a análise dos mesmos. Os resultados obtidos revelaram alterações nas propriedades físico-químicas dos solos, tais como: diminuição do teor em matéria orgânica e aumento no pH, da condutividade elétrica e da densidade aparente com a temperatura. Destaca-se, adicionalmente, que não se verificaram variações significativas na composição elementar dos solos e a alteração da capacidade de retenção de água demonstrou comportamento variável com o tipo de solo.
- Efeito do fogo prescrito nas propriedades físico-químicas dos solos: estudo de casoPublication . Alves, Diogo Cantante Ferreira; Carvalho, Maria Manuela Martins deOs fogos florestais são uma realidade presente com graves consequências ambientais, sociais e económicas. Em Portugal a ocorrência de fogos florestais tem-se vindo a agravar, verificando-se considerável aumento na média anual de área ardida; nos últimos dez anos, mais de 1,5 milhões de hectares arderam. As questões relacionadas com a gestão da floresta e as condições climáticas, nas quais se chega a atingir temperaturas superiores a 40°C, com escassez de água no solo, nos meses mais quentes, serão fatores chave neste problema. Estes fogos, com as mais variadas intensidades, provocam danos graves nos ecossistemas, causando efeitos nefastos no solo, pondo em causa as suas funções e serviços ao ecossistema. Assim, o estudo das propriedades físico-químicas do solo, antes e após o fogo, é relevante, o seu conhecimento permite uma melhor compreensão e previsão do comportamento do solo e, ainda, planear e adotar estratégias mais eficazes na mitigação dos danos causados pelo fogo. O presente trabalho teve como objetivo principal a avaliação do impacto de um fogo prescrito nas propriedades físicas e químicas de um solo florestal da zona do Parque de Montesinho em Bragança (NE de Portugal), avaliando o seu impacto ao longo do tempo, a quatro profundidades diferentes, entre os 0 e os 20 cm. Para o efeito, foi realizada amostragem antes do fogo prescrito, imediatamente após o fogo e dois messes após. Em cada um destes momentos, foram realizados ensaios laboratoriais sobre as amostras colhidas para determinação da granulometria, teor em água, condutividade elétrica, pH, teor em matéria orgânica, conteúdo em carbono orgânico total e análise química elementar. Na presente dissertação é apresentada uma síntese teórica da problemática em estudo, as metodologias de trabalho utilizadas durante os estudos realizados, os resultados obtidos nos vários ensaios e respetiva análise. Por fim, são tecidas considerações finais e apresentadas algumas perspetivas para trabalhos futuros.
- Estudo da influência do teor em água e do contéudo em minerais de argila na distribuição do benzeno pelas diferentes fases de solos graníticosPublication . Mota, Gustavo Filipe Leão; Carvalho, Maria Manuela Martins de; Vila, Maria CristinaO principal objectivo de desenvolvimento desta tese é a análise da adsorção de benzeno em solos residuais graníticos. A contaminação dos solos por combustíveis derivados do petróleo é uma problemática bastante actual, sendo que a remediação dos solos contaminados necessita de um vasto conjunto de conhecimentos relativos ao comportamento dos solos e dos contaminantes. Uma das grandes questões que se levanta é a incerteza sobre o efeito das características mineralógicas do solo na distribuição e na disponibilidade dos contaminantes o que condiciona a eficiência da remediação dos solos e dificulta a escolha da tecnologia de remediação mais adequada. Nesta tese a contaminação do solo por benzeno foi realizada com diferentes níveis de contaminação e em seguida, foi determinada a concentração na fase gasosa. Definiram-se níveis de contaminação entre 0,5 mg e 439 mg de benzeno por quilograma de solo húmido, sendo que o intervalo entre cada adição foi determinado pela condição de equilíbrio, ou seja, quando a concentração de benzeno na fase gasosa se mantivesse aproximadamente constante em dois dias consecutivos de modo a analisar a distribuição do benzeno pelas diferentes fases do solo. Para tal foram construídas isotérmicas de adsorção, com posterior ajuste de modelos matemáticos, sendo utilizados os modelos de Langmuir, Freundlich e Polinomial de 3º Grau A preparação do solo residual granítico foi realizada previamente. Numa primeira fase os solos foram peneirados e secos de modo a obter uma granulometria controlada e um teor em água semelhante e aproximadamente nulo. De seguida, cada amostra foi preparada de acordo com dois objectivos: os ensaios destinados ao estudo da influência do teor em água apresentassem o mesmo solo com diferentes teores em água e que os ensaios destinados ao estudo da influência dos minerais de argila apresentassem composições mineralógicas diferentes para o mesmo teor em água, substituindo parte da fracção argilosa por quartzo. A quantificação das concentrações de benzeno na fase gasosa, realizou-se por cromatografia GC-FID, sendo que foram obtidas as áreas do pico dos cromatogramas, para posterior transformação em concentrações aplicando a curva de calibração. Posteriormente foram calculadas as concentrações de benzeno nas restantes fases dos solos, de modo a analisar a distribuição do benzeno nas diferentes fases.
- Estudo do comportamento geotécnico dos solos com recurso a ensaios laboratoriais de caracterização mecânicaPublication . Neves, José Pedro Amaral Pinto; Carvalho, Maria Manuela Martins deAs rochas graníticas são abundantes em Portugal continental, sendo que, na grande maioria das vezes, os maciços graníticos foram sujeitos a processos de meteorização e encontram-se profundamente alterados, originando solos residuais graníticos. Assim, o estudo das propriedades mecânicas dos solos residuais graníticos é relevante, uma vez que o seu conhecimento permite uma melhor compreensão e previsão do comportamento destes materiais. Este conhecimento é, assim, bastante importante quando se pretende elaborar um projeto geotécnico, como, por exemplo, em obras de terra. O presente trabalho teve como objetivo principal estudar o comportamento mecânico de um solo residual granítico com recurso à execução de ensaios de laboratório. Foi utilizado um solo residual granítico, recolhido num espaço contíguo ao Politécnico da Guarda. O solo foi inicialmente submetido a análise granulométrica, com o objetivo de controlar este parâmetro nos provetes de ensaio utilizados. Posteriormente, recorrendo a ensaios triaxiais e edométricos, foi avaliada a influência de alguns parâmetros, designadamente, índice de vazios, teor em água e tensões de corte no comportamento mecânico do solo. A componente experimental foi desenvolvida em três vertentes: i) preparação dos provetes de ensaio; ii) execução dos ensaios triaxiais e edométricos; iii) análise e interpretação dos resultados obtidos. No presente documento é apresentado o trabalho realizado, descrevendo e apresentando os resultados dos ensaios triaxiais (2 ensaios, com 6 provetes cada, variando a tensão de corte) e dos ensaios edométricos (6 ensaios utilizando provetes com diferentes índices de vazios inicial). Por fim, são retiradas conclusões do trabalho desenvolvido e apontam-se possíveis desenvolvimentos futuros. Neste documento, são ainda apresentadas outras atividades desenvolvidas ao longo do estágio, tanto na vertente de trabalho de laboratório como de trabalho de campo, uma vez que para além das atividades definidas como objetivo principal, foi, ainda, possível participar noutras atividades nos diferentes setores do LGMC do CICCOPN.
- Reutilização de misturas betuminosas recuperadas em camadas de desgaste de autoestradasPublication . Vieira, Carina Inês Moreira; Carvalho, Maria Manuela Martins deA Brisa encetou vários projetos sob o tema pavimentos sustentáveis, no qual se enquadra o presente trabalho, e que se inserem no âmbito da estratégia de sustentabilidade e implementação do conceito de economia circular no seu setor da pavimentação. Na Brisa, a reutilização de misturas betuminosas recuperadas (RA) de pavimentos demolidos tem sido realizada, principalmente, através da substituição do material granular aplicado em camadas não ligadas dos pavimentos ou, em camadas betuminosas de base e ligação (até 15 %). Contudo, os trabalhos de manutenção dos pavimentos da rede Brisa ocorrem essencialmente na camada de desgaste (95 % da área intervencionada em 2023) o que limita a potencial utilização das misturas betuminosas recuperadas. Dentro deste contexto o presente estudo tem como objetivo principal avaliar a viabilidade e a influência da reutilização de 20 % de RA, proveniente de uma camada de desgaste em betão betuminoso drenante em fim de vida útil, numa nova camada de desgaste em betão betuminoso rugoso. Para se concretizar o objetivo definido foram estudadas onze misturas betuminosas do tipo AC 14 Surf (BBr), que na sua constituição utilizaram, duas RA de proveniência distinta (fração 8/16 mm), dois betumes modificados com polímeros (PMB) e dois aditivos rejuvenescedores distintos: (i) aditivo sólido com rejuvenescedor adicionado por via seca à mistura betuminosa e (ii) um aditivo rejuvenescedor incorporado no betume pelo respetivo fornecedor. O estudo considerou a avaliação do comportamento mecânico e funcional das misturas betuminosas, fabricadas em laboratório, aplicadas em trechos experimentais e em trechos piloto em autoestrada. Foi ainda efetuada a avaliação da influência dos aditivos no comportamento do betume extraído das misturas betuminosas. O estudo permitiu concluir que a reutilização de 20 % de RA numa mistura betuminosa com caraterísticas de desgaste para autoestrada é exequível face à tecnologia de produção de misturas betuminosas disponível em Portugal, com comportamento mecânico e funcional equivalente a uma mistura betuminosa rugosa produzida apenas com materiais virgens.
- Uso de Tecnosolos como medida corretiva do solo em zonas queimadas ? estudo de casoPublication . Moraes, Hanna Catarina Barbosa de; Carvalho, Maria Manuela Martins deÁreas florestais por todo o mundo são atingidas pela frequente ocorrência de incêndios, que sucedem de forma anual. Portugal não é exceção, sendo esta uma problemática grave e preocupante que, entre outros, tem como consequência desregulamentação dos processos biogeoquímicos presentes nos solos, visto que, ocorre alteração das suas características físico-químicas e biológicas. Na generalidade dos casos, não há aplicação de medidas preventivas ou de recuperação, sendo demorado o processo natural de restabelecimento das funções ambientais, ecológicas e produtivas das áreas afetadas pelo fogo. Tendo em conta a situação apresentada, é importante desenvolver investigação que permita avaliar o impacto do fogo nos solos e a aplicação de medidas de correção e mitigação; no presente trabalho recorreu-se à aplicação de um Tecnossolo como medida inovadora, com características corretivas que permitem aperfeiçoar e agilizar o restabelecimento das funções do solo. A presente investigação, tem como principal foco avaliar o impacto da sua utilização, quando aplicado em um solo previamente sujeito a um fogo prescrito, através da monitorização temporal das características físicas e químicas dos solos. O Tecnossolo foi então aplicado três meses depois do fogo prescrito tendo como objetivos principais favorecer o aumento de água útil e do carbono recalcitrante no solo e, ainda, melhorar a fertilidade e a resistência à erosão. O estudo incidiu numa área piloto localizada no Parque Natural de Montesinho, no distrito de Bragança, onde foram recolhidas amostras de solo previamente e após o fogo prescrito, para posterior caracterização laboratorial. As amostras foram recolhidas na zona tratada com Tecnossolo e, para controlo, fora desta, em diferentes parcelas, profundidades e datas. Foram analisadas em laboratório as seguintes propriedades: concentração dos elementos constituintes, textura, pH em H2O e em KCl, condutividade elétrica, teor em matéria orgânica, teor em azoto, teor em água e teor de carbono orgânico total. Os ensaios realizados permitiram concluir que a textura é a propriedade menos afetada, tanto pelo fogo controlado aplicado quanto pela utilização do Tecnossolo, enquanto a condutividade elétrica apresenta a maior variação.