Aceleração da consolidação em solos tropicais com drenos condutores elétricos

Abstract

O método eletrocinético tem se difundido de forma crescente em vários centros de pesquisas, passando a atuar em setores tais como engenharia de minas, engenharia civil e ambiental, alimentos e esportes. Para atender às áreas de aplicação, foi necessário o desenvolvimento de uma nova plataforma tecnológica, que combina uma grande variedade de materiais, funções e processos para a execução de atividades específicas. Sua utilização tem sido frequente em materiais sob diversas condições como: solos, lamas, pasta fluida, resíduos sólidos, dentre outros. Nos ensaios executados, foram inseridos eletrodos metálicos em drenos verticais préfabricados para compor o dreno condutor elétrico (DCE), que é a combinação dos fenômenos eletrocinéticos com as funções tradicionais dos geossintéticos (drenagem, filtração, proteção e reforço). Tanto o DCE, quanto os drenos verticais pré-fabricados (DVPs), foram investigados em modelos físicos, em diferentes escalas, na consolidação do solo tropical. Inicialmente foram realizados ensaios em laboratório, em uma célula eletro-osmótica, com a finalidade de otimizar os principais parâmetros eletro-osmóticos (voltagem, corrente) em diferentes meios de concentrações eletrolíticas (0; 16,5 e 33 g/L) e outros indicadores como tipo de eletrodo (cobre ou aço) e carga vertical (50 e 100 kPa), procedendo-se, em seguida, a aplicação em um modelo de maior escala (reservatórios experimentais). Em campo, foram realizados ensaios em dois reservatórios experimentais, utilizando-se a técnica convencional com DVP em uma e a tecnologia dos DCE em outra, usando a eletroosmose no modo normal e no modo reverso. O comportamento da poropressão e o desenvolvimento do recalque da argila levaram à conclusão que a eletricidade contribui de forma direta para aceleração do processo de consolidação de um solo. A resistência ao cisalhamento do solo foi medida antes e após os ensaios, onde constatou-se que nos ensaios eletrocinéticos os solos obtiveram maior ganho de resistência em relação aos solos nos ensaios convencionais para o mesmo intervalo de tempo. O consumo de energia encontrado foi aceitável quando associado ao benefício que o método proporcionou. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

The electrokinetic method has been studied by a growing number of research centers, in application such as mining engineering, civil and environmental engineering, food and sports. To meet the application needs it was necessary to develop a new technology that combines a variety of materials, functions and processes for the implementation of specific activities. Its use has been common in materials under various conditions such as soil, sludge, slurry, solid waste, among others. Tests were carried out were inserting metal electrodes in vertical drains prefabricated to form the drain electrical conductor (DEC), which is the combination of electrokinetic phenomena with the traditional functions of drains (drainage, filtration, protection and enhancement). Both the DEC, as the prefabricated vertical drains (PVD), were investigated in physical models, at different scales, for the consolidation of tropical soil. Initially tests were performed in the laboratory, in an electro-osmotic cell, in order to optimize the main electro-osmotic parameters (voltage, current) in different environments of electrolyte concentrations (0, 16.5 and 33 g / L) and with other parameters such as type of electrode (copper or steel) and stress (50 and 100 kPa), proceeding then, with the application in a larger scale (experimental tanks) model. Two experimental tanks were used in the field trials with the conventional technique with PVD in one and DEC technology in the other, using the electro-osmosis in a normal and reverse modes. The variation of pore pressure and the development of settlements of the clay led to the conclusion that electricity directly contributes to accelerating the process of soil consolidation. The soil shear strength was measured before and after testing, where it was found that electrokinetics increased the soil strength. Energy consumption was found acceptable for the benefit that the method provided.