Análise e aplicações da geoestatística no contexto geológico-geotécnico urbano - Folle, Daiane (2009)
Os projetos de engenharia são geralmente executados com base em dados geológicos e geotécnicos provenientes de ensaios de campo, os quais permitem uma definição satisfatória da estratigrafia local. No entanto, em várias situações requer um modelo 3D o qual descreva a estratigrafia e as propriedades mecânicas dos materiais envolvidos. Em aplicações geotécnicas, estas informações são fundamentais para projetos de fundações, pavimentos, estabilidade de taludes, estruturas de contenção, análises de risco, entre outros. Neste contexto, técnicas geoestatísticas foram selecionadas para atender a necessidade da estimativa de modelagem 3D da estratigrafia e das propriedades mecânicas do solo. A eficiência dos métodos geoestatísticos foi testada em dois bancos de dados que apresentam características geológico-geotécnicas distintas, denominados de área urbana de Passo Fundo/BR e Roma/IT. Para a área urbana de Passo Fundo, foi disponibilizado um banco de dados composto por sondagens SPT sob as quais as técnicas geoestatísticas foram implementadas levando em conta uma particularidade dos dados, uma deriva vertical. As técnicas de krigagem universal e funções aleatórias intrínsecas foram propostas considerando que a krigagem ordinária não é apropriada para dados que apresentam fortes derivas. Ao final, obtiveram-se mapas das tipologias de solo provenientes destas técnicas, cujos resultados foram comparados qualitativa e quantitativamente. Os melhores resultados foram obtidos quando a krigagem universal foi implementada, já que o modelo da deriva foi apropriadamente ajustado nesta situação. No caso de diferentes bancos de dados, onde a deriva não é facilmente determinada, sugere-se o uso da função aleatória intrínseca de ordem k. Roma foi selecionada como uma área protótipo para o desenvolvimento de um modelo geológico do subsolo que pudesse incorporar informações geotécnicas físicas e mecânicas. O objetivo foi o de gerar mapas de risco da área urbana, que servissem como uma ferramenta para o planejamento urbano. Os métodos geoestatísticos foram utilizados para modelagem de dados geológicos e geotécnicos. O método de análise em componentes principais foi utilizado para a modelagem de múltiplas variáveis correlacionadas em um cenário isotópico, o que significa que as variáveis primária e secundárias estão disponíveis na mesma locação amostral. Este método auxiliou na escolha dos parâmetros correlacionados mais relevantes e na definição dos fatores para a estimativa do ângulo de atrito do solo. Diversas técnicas foram testadas para obter estimativas desta propriedade do solo, incluindo cokrigagem ordinária, krigagem ordinária e regressão linear múltipla. Ao final tais resultados foram confrontados. A metodologia de cokrigagem empregando os cinco primeiros fatores da análise em componentes principais e a escolha das granulometrias como variáveis secundárias, foram as duas melhores combinações que levaram aos melhores resultados da modelagem dos parâmetros geotécnicos. Uma proposta para modelagem do subsolo de Roma foi igualmene apresentada nesta tese, dando ênfase aos ganhos na construção deste modelo baseado em simulação plurigaussiana truncada. Os resultados da simulação foram comparados com um mapa geológico clássico, obtido por meio de árduo trabalho manual. O modelo geológico resultante foi utilizado para mapear a suscetibilidade do solo aos recalques. Este mapa auxiliou no zoneamento urbano e na mitigação de áreas onde as edificações já apresentavam patologias, assim como o centro histórico urbano de Roma. O modelo geológico 3D simulado apresentou uma excelente reprodução do modelo produzido manualmente, por intensa carga de trabalho. As principais vantagens alcançadas com a implementação da simulação plurigaussiana truncada podem ser resumidas na redução do tempo de trabalho, produzindo várias imagens equiprováveis da geologia e a possibilidade de acessar probabilisticamente os domínios geológicos.