Menu
Os movimentos de massa são processos decorrentes de questões relativas a instabilidade de encostas, no qual um volume de solo é deslocado para cotas inferiores de um talude em uma determinada velocidade. A variação do grau de saturação (S) em solos, acarreta na elevação das poropressões e diminuição da sucção do solo, sendo um dos principais fatores de ocorrência de movimentos de massa. Com a realização de instrumentações geotécnicas para monitoramento de áreas instáveis é possível prever e analisar a ocorrência dos movimentos de massa em tempo hábil para tomadas de decisão que solucionem ou amenizem tal questão. O avanço da tecnologia voltada para a instrumentação geotécnica trouxe às pesquisas atuais a utilização da tecnologia de fibra óptica como forma de monitoramento geotécnico. O objetivo geral desta pesquisa consistiu em contribuir para o desenvolvimento de protótipos de obtenção de dados qualitativos do parâmetro grau de saturação de solos, com a utilização da tecnologia de fibra óptica. Para a aquisição desse parâmetro foram necessárias pesquisas para a seleção dos materiais com os quais foram fabricados os protótipos. Foram desenvolvidos dois protótipos, um de argamassa com 70% de pó de pedra pome em sua composição e o outro de gesso, nos quais a fibra óptica encontrava-se inserida. Os resultados foram obtidos a partir da realização de testes, em que a fibra óptica era o sensor do protótipo e foram obtidos dados de sua variação de temperatura com a variação do tempo. A técnica utilizada para aquisição dos dados foi a de Medição Distribuída de Temperatura – DTS, em conjunto com o método de aquecimento do cabo de fibra óptica. Os ensaios consistiram no aquecimento do cabo de fibra óptica (hit up method), com a aplicação de uma corrente e uma tensão pré-definidas, e aquisição dos dados pela unidade leitora DTS em quatro diferentes condições, duas de referência e duas quando em contato com um solo argiloso. Na primeira condição, os protótipos encontravam-se expostos à umidade relativa do ar, de forma a considerar esta, a condição seca. A segunda condição de ensaio foi a saturada, em que a obtenção da curva de variação de temperatura pela variação do tempo ocorreu com os protótipos imersos em água por um período de tempo de 24 horas. Desta forma, foram obtidas curvas de referência seca e saturada dos protótipos. Os testes em solos foram realizados com a instalação dos protótipos em um solo argiloso, com grau de saturação do solo conhecido. Foram realizados dois testes, um na condição de solo com baixo grau de saturação, em que o solo apresentava S=30%, e outro com o solo na condição de quase saturado, com S=90%. Foram, desta forma, criadas curvas características dos protótipos quando expostos a diferentes condições de saturação do solo. Essas curvas permitiram correlacionar o comportamento dos protótipos com diferentes faixas de grau de saturação para o solo, ao instalar os protótipos no mesmo. As respostas dos dois protótipos à instalação em solo foram satisfatórias, respondendo de maneira imediata à instalação. Contudo, o protótipo de gesso correspondeu melhor na interação entre o solo e o protótipo. Notou-se a necessidade de monitoramento por mais que 2 dias para a avaliação da equalização do grau de saturação dos protótipos com o solo em que o mesmo está exposto. A tecnologia de fibra óptica mostrou-se aplicável ao monitoramento de faixas de grau de saturação de forma qualitativa, em regiões em que ocorra o risco de movimentação de massa.
Mass movement is the geomorphic process resulted from slope instability, where a soil volume is displaced to lower levels of a slope at a given velocity. The variation of soil saturation degree (S) results in porepressure increase and soil suction decrease, as one of the major factors for mass movement occurrence. With the geotechnical instrumentation for monitoring unstable areas it is possible to predict and analyze the occurrence of mass movement in due time to make a decision that can solve or mitigate this issue. Technology improvement in geotechnical instrumentation brought to this current research the use of fiber optics technology as a mean for geotechnical monitoring. The general objective of this research was to contribute to the development of prototypes to obtain qualitative data of soil saturation degree parameter, with fiber optic technology. To acquire this parameter, researches were necessary to select the materials from which the prototypes were made. Two prototypes were developed, one of a mortar with 70% pumice powder composition and the other of gypsum, in which the optical fiber was inserted. The data were obtained from tests, wherein the optical fiber was the prototype sensor for the acquisition of a temperature variation with time. The Distributed Temperature Sensing – DTS was the method used for data acquisition, along with the heating up method of the fiber optic cable. The experiments consisted of heating the fiber optic cable with the application of a pre-defined current and voltage. The data was acquired by DTS reader unit in four different conditions, two as reference and other two when the cable was in contact with a clay soil. In the first condition, the prototypes were expose to air relative humidity, as a dry condition. The second test condition was the saturated condition, which the temperature variation vs time variation curve was obtained with the prototypes immersed in water for 24 hours. Finally, dry and saturated reference curves of the prototypes were obtained. The tests in soils were performed with the installation of the prototype on a clay soil, with a known soil saturation degree. Two tests were performed, one with a low soil saturation degree condition, where the soil had S=30%, and the other with the soil nearly saturated condition, where the soil had S=90%. The prototype performance curves were created when exposed to different soil conditions. These curves allowed correlating the behavior of prototypes with different ranges of soil saturation degree when the prototypes are installed in that soil. The responses of the two prototypes for installation in soil were satisfactory, responding immediately to the installation. However, the prototypes plaster corresponded better to the interaction between the soil and the prototype. It was noted the need to monitor the equalization of saturation prototypes for more than two days in the soil in which they were exposed. The fiber optic technology proved to be applicable for monitoring ranges of saturation degree in a qualitative way, in areas where the risk of mass movement occurs.
Data da defesa: 28/02/2014
Banca Examinadora
Orientador(a): Rodrigo Moraes da Silveira (Lactec)
Membro da Banca: Isabella Françoso Rebutini Figueira (Lactec)
Membro da Banca: Luiz Alkimin Lacerda (Lactec)
Membro da Banca: Marcelo Luvison Rigo (TRANSPETRO)
Palavra(s)-Chave: Fibra óptica. Grau de saturação de solos. Medição distribuída de temperatura. Método do aquecimento.
Keywords: Fiber optics. Soil saturation degree. Distribute temperature method. Hit up method.
