Estudos da estabilidade e condutividade hidráulica de sistemas de revestimento convencionais e alternativos para obras de disposição de resíduos

Abstract

Em taludes de obras de disposição de resíduos, canais ou reservatórios revestidos com múltiplas camadas de geossintéticos pode ocorrer a instabilidade do material de cobertura, como também das interfaces envolvidas no sistema de revestimento. Sabe-se que os problemas de instabilidade são dependentes da inclinação do talude e dos parâmetros de resistência das interfaces existentes. Inclinações elevadas dos taludes e a presença de água podem favorecer a ruptura do material de cobertura ou, até mesmo, danos às camadas impermeabilizantes e risco potencial ao meio ambiente. Quando geocompostos argilosos (GCL’s) são utilizados como barreira hidráulica, sua condutividade hidráulica, resistência interna e expansibilidade são alguns dos parâmetros a serem levados em conta na elaboração de projetos para efeito de estabilidade e segurança da obra. A bentonita componente do GCL é um material de custo relativo elevado no mercado, o que torna interessante investigar o desempenho mecânico e funcional de materiais alternativos associados a ela, tais como borracha resultante da trituração de pneus inutilizados, argila ou areia. A redução de custos, o melhoramento das características mecânicas e hidráulicas de GCL’s, e uma destinação ambientalmente correta para pneus inutilizados, atualmente, ainda são objetivos a serem alcançados. Na presente pesquisa, a estabilidade de sistemas de revestimento de taludes de áreas de disposição de resíduos, canais e reservatórios foi avaliada a partir do uso do equipamento de plano inclinado de grandes dimensões em diversas modalidades de ensaios. Foi investigada e comprovada a eficiência da presença de geogrelhas e geotêxteis utilizados como reforços e proteção em diferentes posições, no interior do solo de cobertura. Na presente pesquisa também foi desenvolvida uma nova modalidade de ensaio de plano inclinado de grandes dimensões que considerou a introdução de água no sistema de revestimento. Com isso foi possível a avaliação da estabilidade de sistemas de revestimento compostos por GCL’s secos e hidratados. De modo complementar, foi investigada a resistência interna de GCL’s secos e hidratados a partir do equipamento de cisalhamento direto. Também foram realizados ensaios de plano inclinado em interfaces concreto-geomembrana. Adicionalmente, foram realizados ensaios de condutividade hidráulica e cisalhamento direto em diversas misturas do tipo: areia-bentonita, borracha-bentonita e argila-bentonita. Os percentuais de misturas foram variados segundo proporções pré-definidas. Os ensaios de condutividade hidráulica nas misturas alternativas evidenciaram a possibilidade de aplicação desses materiais como componentes de GCL’s. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

Failures may occur in slopes of waste disposal areas, canals and reservoirs where multiple layers of geosynthetics are used. The slope stability depends on the slope inclination to the horizontal and on the interface strength parameters. High slope inclinations and the presence of water may cause failure of the cover soil or damages to the lining system which may put the environment at risk. Hydraulic conductivity, internal shear strength and expansibility are some of the relevant parameters for a GCL to function as a hydraulic barrier. Bentonite is a relatively expensive material in a GCL, which makes interesting to evaluate the use of alternative materials in association with bentonite in such products, such as tire crumbs, clay or sand. The potential benefits of these associations would be cost reductions, improvement of the mechanical and hydraulic properties of the product and a more environmentally friendly destination for used tires. This thesis studied the stability of cover systems of slopes of waste disposal areas, reservoirs and canals making use of a large ramp test apparatus. The presence of geogrids at different locations in the cover soil was also examined. A different testing arrangement was employed to allow the use of water aiming to investigate its effects on the stability of cover systems incorporating GCL’s. The internal shear strength of dry and moistened GCL’s was evaluated using the direct shear test device and the strength of concrete-geomembrane interfaces assessed using the large scale ramp test apparatus. In addition, hydraulic conductivity and direct shear tests were performed in several mixtures of bentonite with sand, rubber crumbs or clay. The percentage of bentonite in each mixture was varied. The test results showed the potentials of the alternative materials as components of GCL’s.