5.1 Procedimento de coleta de amostras indeformadas
Para avaliar a eficiência da impermeabilização de bacias de contenção e modelar o fluxo de líquidos na zona não saturada, é essencial compreender as propriedades do solo. Este capítulo aborda os procedimentos de coleta de amostras de solo e as metodologias para determinar essas propriedades.
As amostras de solo indeformadas são comumente usadas para caracterizar a massa específica aparente, porosidade total e coeficiente de permeabilidade em ensaios de permeâmetros. É crucial coletar essas amostras de forma a preservar as características in situ do solo, adaptando a coleta às condições do solo, profundidade do lençol freático e consistência do solo. Além disso, é recomendável coletar amostras indeformadas para ensaios laboratoriais de permeabilidade aos combustíveis, a fim de evitar a contaminação da área de interesse.
- Método convencional de coleta de amostras indeformadas
Os principais métodos de coleta de amostras indeformadas são a amostragem em blocos (DNER-PRO 002/94) e a amostragem tubular (NBR 9820:1997). A amostragem em blocos envolve a extração cuidadosa de um bloco de solo de 30 cm, protegido com parafina dentro de uma caixa de madeira. Esse método é limitado em profundidades maiores e áreas com nível d’água. A amostragem tubular utiliza amostradores metálicos cravados no solo, com as amostras seladas com parafina. Ambas as metodologias exigem a identificação detalhada das amostras, incluindo numeração, profundidade, e características gerais.
- Método alternativo de coleta de amostras indeformadas
O Núcleo Ressacada de Pesquisas em Meio Ambiente (REMA) da UFSC desenvolveu um método de coleta de amostras indeformadas de solo chamado “coleta a frio”. Esse método é uma alternativa ao convencional apresentado anteriormente. Adaptado da NBR 9820:1997, o método utiliza um amostrador cilíndrico de aço inox de 7,4 cm de diâmetro e 20 cm de comprimento. O procedimento envolve a remoção da camada superficial do solo, inserção do amostrador a 15 cm de profundidade usando um macaco mecânico, e coleta de amostras deformadas para análises adicionais.
Após a coleta, a amostra é retirada do cilindro, cortada nas extremidades, medida em altura e massa, e colocada em um copo plástico untado com vaselina. Os espaços são preenchidos com resina, formando o corpo da célula do permeâmetro. Esse método, denominado “coleta a frio”, evita o uso de parafina aquecida, que não é permitida em áreas com risco de explosividade. A resina, transparente, mantém a integridade da amostra e facilita a visualização da percolação de líquidos, além de evitar a expansividade dos argilominerais.
5.2 Conteúdo de água no solo
O teor de umidade (hhh) de um solo é a relação percentual entre o peso da água (PwP_wPw ) contido em certo volume de solo e o peso da parte sólida (PsP_sPs ) existente nesse mesmo volume. Valores típicos variam entre 10 e 40%, podendo até ultrapassar 100% em solos argilosos. Métodos de determinação incluem o gravimétrico, usando processos como estufa, frigideira, álcool etílico e Speedy. O conteúdo volumétrico de água do solo (θ\thetaθ) pode ser calculado indiretamente a partir do teor de umidade e do peso específico aparente seco do solo.
5.3 Peso específico aparente natural e seco do solo
O peso específico aparente natural (γ\gammaγ) é a relação entre o peso do solo pelo seu volume total e varia de 16 a 21 kN/m³. O peso específico aparente seco (γd\gamma_dγd ) é a relação entre o peso do solo seco pelo seu volume total e varia de 13 a 19 kN/m³. Métodos de determinação incluem amostras indefor-madas e ensaios de campo como cilindro de cravação e frasco de areia.
5.4 Peso específico real dos grãos
O peso específico real dos grãos (γs\gamma_sγs ) é o peso das partículas sólidas que formam o solo por unidade de volume e varia entre 25 e 28 kN/m³. A determinação desse valor pode ser realizada através de métodos como o Picnômetro, que foi substituído por normas mais atualizadas.
5.5 Porosidade total do solo
A porosidade total do solo (nnn) é a razão entre o volume de vazios e o volume total de uma amostra. Pode ser calculada a partir do peso específico aparente seco do solo e do peso específico real dos grãos.
5.6 Granulometria e textura do solo
A granulometria permite avaliar a variação do tamanho dos grãos e a quantidade de partículas em cada intervalo de tamanhos. A textura do solo influencia na taxa de infiltração e aeração no solo e pode ser inferida a partir da curva granulométrica. Os solos podem ser classificados em leves, médios e pesados, de acordo com sua textura.
5.7 Identificação dos Argilominerais do Solo:
- Método de Difratometria de Raios X: Utiliza raios X para identificar minerais na fração argilosa do solo. A estrutura cristalina dos argilominerais difrata os raios X, gerando padrões detectáveis.
- Método de Absorção de Infravermelho: Determina a composição química e a cristalinidade das argilas. A absorção de radiação infravermelha revela assinaturas características dos elementos presentes.
5.8 Curva Característica do Solo:
- Métodos Diretos: Medições experimentais de umidade em amostras de solo submetidas a diferentes potenciais mátricos, usando técnicas como funil de Haines ou tensiômetros. Modelos matemáticos como o de van Genuchten ou Brooks e Corey são aplicados para ajustar os dados.
- Métodos Indiretos: Inferem a curva característica a partir de propriedades do solo, como granulometria e densidade. Modelos estatísticos, como o de Arya e Paris, são utilizados para correlacionar essas propriedades com a umidade e o potencial mátrico.
5.9 Coeficiente de Permeabilidade em Solos da Zona Não Saturada:
- Métodos Indiretos: Utilizam equações matemáticas para relacionar o coeficiente de permeabilidade (K) com a granulometria do solo. Exemplos incluem as fórmulas de Hazen, Carman e Breyer.
Ensaios de Campo: Métodos como o permeâmetro Guelph e o infiltrômetro de anel são usados para determinar o K. O permeâmetro Guelph utiliza um tubo de Mariotte para manter uma carga constante, enquanto o infiltrômetro de anel emprega dois anéis concêntricos.
Ensaios de Laboratório: Realizados utilizando permeâmetros de nível variável ou constante. No método de nível variável, a quantidade de líquido que atravessa a amostra é medida em função do tempo. No método de nível constante, a quantidade de líquido é mantida constante, e o K é calculado com base na taxa de fluxo.
