Estudo da infiltração em encostas de solos insaturados na Serra do Mar.
| Ano de defesa: | 1989 |
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| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-15012025-114712/ |
Resumo: | O presente trabalho consiste de um estudo sobre o fenômeno de infiltração das águas de chuvas nos solos insaturados de encostas da Serra do Mar, com vistas a sua aplica9ao a analise dos escorregamentos translacionais causados pela elimina9ao das pressões de sucção desses solos. Este tipo de escorregamento configura-se como o processo de instabiliza9ao de maior frequência na Área de Estudo, trecho da Serra do Mar compreendido entre os vales dos rios Cubatão e Moji, no Estado de São Paulo. Apresenta-se, inicialmente, urna revisão bibliográfica sobre o fluxo em solos insaturados, enfatizando-se os aspectos concernentes ao problema da determinação da velocidade de infiltração vertical. A seguir, são apresentados e discutidos dois rnodelos de infiltração: o modelo de Mein e Larson (1973), que permite a consideração do efeito dos potenciais matricial e gravitacional e da intensidade pluviométrica na velocidade de infiltração; e o modelo de Lurnb (1975) que, simplificadamente, considera apenas o potencial gravitacional, desprezando, assim, a influencia do potencial matricial e da intensidade pluviométrica no processo. Os estudos experimentais foram desenvolvidos sobre duas áreas piloto localizadas em trechos de alta encosta da Serra do Mar, em locais onde foram registrados escorregamentos translacionais considerados representativos dos mecanismos mais frequentes na área de estudo, e compreenderam: - levantamentos topográficos e geológico-geotécnicos dos maciços; - ensaios de caracterização geotécnica e ensaios para determinação das \"curvas de umidade característica\" e da condutividade hidráulica dos solos superficiais envolvidos nos escorregamentos; e - instrumentação dos maciços com tensiômetros dotados de transdutores de pressão, para a determinação das pressões de sucção atuantes. Dos resultados obtidos,depreendem-se dois fatos importantes para o estudo da infiltração: os solos analisados apresentam-se extremamente heterogêneos quanta a sua condutividade hidráulica; e, as pressões de sucção nos solos superficiais das áreas piloto mar tem-se, ao longo do ano, em níveis relativamente reduzidos, com valores médios durante as épocas chuvosas da ordem de apenas 2,5 kPa Análises paramétricas, realizadas através do modelo de Mein e Larson, mostram que os parâmetros de maior influencia na velocidade de condutividade hidráulica \"saturada e a umidade prevalecente no maciço no inicio da precipitação pluviométrica. A aplicação dos modelos de infiltração de Mein e Larson e de Lumb, permitiu a determinação das precipitações pluviométricas potencialmente responsáveis pela deflagração dos escorregamentos nas áreas piloto. A partir desse estudo, verificou-se que, nas condições analisadas, ou seja solos relativamente permeáveis, para os quais se tenha 10-4 Ks < 10-3 cm/s), com umidade inicial elevada, os dois modelos empregados podem ser considerados equivalentes, o que permite que se utilize, para a análise dos escorregamentos translacionais na região, o modelo mais simples de Lumb. Finalmente, análises paramétricas a respeito da influência da interceptação das águas de chuva pela cobertura vegetal dos taludes, evidenciaram o papel estabilizador desempenhado pela vegetação, mostrando que, em encostas naturais cuja vegetação de porte arbóreo encontra-se degradada, ações de recuperação da cobertura vegetal constituem-se em fator efetivo de incremento da segurança contra escorregamentos. |
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Estudo da infiltração em encostas de solos insaturados na Serra do Mar.Untitled in englishSolo não saturadoUnsaturated soilO presente trabalho consiste de um estudo sobre o fenômeno de infiltração das águas de chuvas nos solos insaturados de encostas da Serra do Mar, com vistas a sua aplica9ao a analise dos escorregamentos translacionais causados pela elimina9ao das pressões de sucção desses solos. Este tipo de escorregamento configura-se como o processo de instabiliza9ao de maior frequência na Área de Estudo, trecho da Serra do Mar compreendido entre os vales dos rios Cubatão e Moji, no Estado de São Paulo. Apresenta-se, inicialmente, urna revisão bibliográfica sobre o fluxo em solos insaturados, enfatizando-se os aspectos concernentes ao problema da determinação da velocidade de infiltração vertical. A seguir, são apresentados e discutidos dois rnodelos de infiltração: o modelo de Mein e Larson (1973), que permite a consideração do efeito dos potenciais matricial e gravitacional e da intensidade pluviométrica na velocidade de infiltração; e o modelo de Lurnb (1975) que, simplificadamente, considera apenas o potencial gravitacional, desprezando, assim, a influencia do potencial matricial e da intensidade pluviométrica no processo. Os estudos experimentais foram desenvolvidos sobre duas áreas piloto localizadas em trechos de alta encosta da Serra do Mar, em locais onde foram registrados escorregamentos translacionais considerados representativos dos mecanismos mais frequentes na área de estudo, e compreenderam: - levantamentos topográficos e geológico-geotécnicos dos maciços; - ensaios de caracterização geotécnica e ensaios para determinação das \"curvas de umidade característica\" e da condutividade hidráulica dos solos superficiais envolvidos nos escorregamentos; e - instrumentação dos maciços com tensiômetros dotados de transdutores de pressão, para a determinação das pressões de sucção atuantes. Dos resultados obtidos,depreendem-se dois fatos importantes para o estudo da infiltração: os solos analisados apresentam-se extremamente heterogêneos quanta a sua condutividade hidráulica; e, as pressões de sucção nos solos superficiais das áreas piloto mar tem-se, ao longo do ano, em níveis relativamente reduzidos, com valores médios durante as épocas chuvosas da ordem de apenas 2,5 kPa Análises paramétricas, realizadas através do modelo de Mein e Larson, mostram que os parâmetros de maior influencia na velocidade de condutividade hidráulica \"saturada e a umidade prevalecente no maciço no inicio da precipitação pluviométrica. A aplicação dos modelos de infiltração de Mein e Larson e de Lumb, permitiu a determinação das precipitações pluviométricas potencialmente responsáveis pela deflagração dos escorregamentos nas áreas piloto. A partir desse estudo, verificou-se que, nas condições analisadas, ou seja solos relativamente permeáveis, para os quais se tenha 10-4 Ks < 10-3 cm/s), com umidade inicial elevada, os dois modelos empregados podem ser considerados equivalentes, o que permite que se utilize, para a análise dos escorregamentos translacionais na região, o modelo mais simples de Lumb. Finalmente, análises paramétricas a respeito da influência da interceptação das águas de chuva pela cobertura vegetal dos taludes, evidenciaram o papel estabilizador desempenhado pela vegetação, mostrando que, em encostas naturais cuja vegetação de porte arbóreo encontra-se degradada, ações de recuperação da cobertura vegetal constituem-se em fator efetivo de incremento da segurança contra escorregamentos.This study in concerned with the infiltration phenomenon in unsaturated soils and the consequent loss of suction following heavy rainfall. It is aimed at understanding the mechanisms associated with the translational landslides which are frequently observed in the study area, located in the high scarps of the Cubatão and Moji valleys, in the Serra do Mar mountain ridge, State of Sao Paulo. Initially, a literature review on the flow of water in unsaturated soils is presented, with emphasis placed on the problem of determining the vertical infiltration velocity. Two mathematical models for infiltration are then presented and discussed, The first, proposed by Mein and Larson (1973), allows for the inclusion of the matric and gravitational potencials, as well as of the rainfall intensity. The second, put forward by Lumb (1975), takes a simpler approach, considering just the gravitational potential\'s influence. The experimental portion of the study was carried out in two pilot areas located in the high scarps of Serra do Mar, where typical translational landslides have been observed. It included: - topographic and geological-geotechnical surveys; - geotechnical characterization tests; - laboratory tests to determine the \"moisture characteristic curves\" and the saturated hydraulic conductivity of the surficial soils involved in the landslides;· - measurement of \"in-situ\" soil suctions with tensiometers. The results obtained allowed identification of two main aspects which are important for the study of infiltration, namely: - the soils analysed are extremely heterogeneous with respect to their hydraulic conductivity; - the soil suctions in the surficial layers of the pilot areas reach quite low values, particularly during the rainy season, when the average values recorded were around 2.5 kPa. Parametric analyses, performed using the Mein and Larson model,showed that the saturated hydraulic conductivity and the suction at the onset of the rain are the most influential parameters. Application of the models by Mein and Larson and Lumb allowed determination of the rainfalls associated with the onset of instability in the study areas. It was verified that for the ana1ised conditions, Le. relatively permeable soils (10-4 ks 10-3 cm/s) and low initial suction .pressures, both models show comparable performance. Finally, it was shown through parametric analyses that the vegetation cover of the slopes play an important role in their stability. This suggests that in \'areas where the arboreous vegetation was destroyed by pollution, such as the scarps of Serra do Mar near the industrial area of Cubatão, revegetation actions constitute an effective way to increase the safety against instabilities.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPMassad, FaiçalCarvalho, Celso Santos1989-10-20info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3145/tde-15012025-114712/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2025-01-15T13:51:02Zoai:teses.usp.br:tde-15012025-114712Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212025-01-15T13:51:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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