UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE AGRONOMIA
DEPARTAMENTO DE GEOCIÊNCIAS
CURSO DE GEOLOGIA
Trabalho de Graduação
Mapeamento Geológico-Geotécnico de Parte da Área para a
Instalação do Aterro Sanitário no Município de Seropédica, Rio de
Janeiro, Brasil.
Aluna
MONIQUE DE LIZIER DA MAIA RODRIGUES
(200404031-7)
Orientação
Prof. Dr. Euzébio José Gil (DG/IA/UFRRJ)
Seropédica
Julho de 2008
AGRADECIMENTOS
Agradeço em primeiro lugar ao meu Deus, pois sem Ele eu não teria tido forças para chegar aqui.
A minha mãe, que sempre esteve ao meu lado, segurando-me para não cair, guiando os meus passos. Tu és o meu porto seguro.
Ao meu pai (in memorian) que sempre acreditou que esse sonho um dia se tornaria realidade e lutou de todas as formas para que hoje eu estivesse aqui.
Ao meu namorado Hugo pelos dias inteiros estudando comigo deixando até mesmo os seus afazeres, pelo abraço carinhoso, pelas palavras de consolo, pela paciência e por todo o seu amor.
A minha família por todo o apoio e incentivo ao longo dessa jornada.
As minhas amigas do quarto F2-210, Daniela, Elyene, Evelyn, Fernanda e Joice, que agüentaram minhas crises quando eu achava que não iria conseguir. Obrigada por serem mais que amigas, por serem minhas irmãs.
Ao meu orientador, professor Doutor Euzébio José Gil, pela orientação, amizade, apoio e confiança depositada.
E a minha querida Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, que me ensinou a viver, ajudou-me a crescer, lugar esse onde passei momentos que nunca poderei esquecer. Aos mestres e amigos que marcaram a minha vida profissional e pessoal.
Enfim, a todas outras pessoas que contribuíram para a realização deste trabalho, porém, aqui não citadas com a devida importância, os meus sinceros agradecimentos.
Obra para Consulta
RESUMO
A questão do lixo é de fundamental importância no seu tratamento, especialmente, nas grandes cidades. O lixo da cidade do Rio de Janeiro é lançado no lixão de Gramacho, município de Duque de Caxias, RJ. Esse local encontra-se comprometido pela sua localização próxima a população, forma de tratamento dos resíduos e condição de expansão. Entre os estudos desenvolvidos para a seleção de local alternativo foi eleito uma área no município de Seropédica, RJ. Esta área é o objeto de estudo desse trabalho.
A área para a instalação do Aterro Sanitário de Seropédica localiza-se entre as coordenadas UTM E624000/ 633300 e N7475600/7483200.
Para fins de desenvolvimento desta monografia de graduação foi selecionada parte da área localizada a nordeste, próxima a Universidade Rural. A dimensão desta é de 30 Km² e foi objeto de mapeamento geológico-geotécnico em planta na escala 1:10.000 com curvas de nível a cada 5 metros, visando subsidiar os estudos do terreno para aterro sanitário.
Esta área é atravessada pela bacia do rio Piranema. A região é caracterizada por duas unidades de mapeamento. A primeira unidade é dominada por baixada onde ocorrem solos aluvionares tendo nas partes mais baixas áreas com inundação periódica, localizadas próximo as margens dos rios. A segunda unidade de mapeamento constituída por áreas mais altas ficam próximas a Serra das Araras com alinhamento nordeste, representada pela unidade Rio Negro constituída predominante por migmatitos. Superficialmente ocorrem solos coluvionares de 1 a 2 metros de espessura passando a solo residual espesso com nível d’água profundo.
Sondagem a percussão executada na área em terreno de baixada indicou na cota 34m solos aluvionares argilo-arenosos de até 5 metros passando a solo residual silte-arenoso compacto e impenetrável a 10 metros de profundidade onde provavelmente situa-se o topo rochoso. Essa sondagem indicara o nível d’água a 6 metros.
Foram realizados ensaios de infiltração para determinação da permeabilidade do solo.
Palavras-chave: Mapeamento Geológico-Geotécnico; Aterro Sanitário; Seropédica; Sondagem a trado; Sondagem SPT.
SUMÁRIO
CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO --- 1 1.1. Considerações Iniciais --- 1 1.2. Objetivos --- 1 1.2.1. Objetivo Geral --- 1 1.2.2. Objetivos Específicos --- 1 1.3. Apresentação do Trabalho --- 2CAPÍTULO 2: CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA ÁREA EM ESTUDO --- 3
2.1. Localização, Ocupação e Acesso --- 3
2.2. Aspectos Climáticos --- 4
2.3. Aspectos Hidrológicos --- 5
2.4. Aspectos Geomorfológicos --- 7
2.5. Geologia Regional --- 8
2.6. Geologia Local --- 11
CAPÍTULO 3: MATERIAIS E MÉTODOS --- 12
3.1. Materiais --- 12
3.2. Metodologia --- 12
3.2.1. Etapa de pesquisa --- 12
3.2.2. Etapa de campo --- 13
3.2.3. Etapa de gabinete --- 14
CAPÍTULO 4: CARACTERIZAÇÃO DAS UNIDADES DE MAPEAMENTO --- 15
4.1. Solos aluvionares --- 15
4.1.1. Descrição do solo --- 15
4.1.2. Ensaio de Infiltração (nível constante) --- 16
4.1.3. Ensaio de rebaixamento (nível variável) --- 17
4.2. Solos Coluvionares/ residuais --- 18
4.2.1. Descrição do solo --- 18
4.2.2. Ensaio de Infiltração (nível constante) --- 19
4.2.3. Ensaio de rebaixamento (nível variável) --- 20
CAPÍTULO 5: CONCLUSÃO --- 21
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS --- 22
ANEXO A --- 24
ANEXO B --- 26
ANEXO C --- 27
FIGURAS
Figura 1 Mapa de acesso rodoviário ao Município de Seropédica – RJ. 3 Figura 2 Área em estudo, área do aterro sanitário e área da UFRRJ. 4 Figura 3 Média histórica entre 1977-2004 (Estação Pluviométrica de Santa
Cruz – GEORIO.
5
Figura 4 Mapa de localização da área da Bacia Hidrográfica do Rio Guandu (TUBBS, 2005), mostrando os domínios do aqüífero Piranema.
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Figura 5 Mapa de drenagem da área de estudo. 6
Figura 6 Mapa de compartimentos topográficos da bacia da Baía de Sepetiba. (Fonte ZEE/RJ, 1996)
7
Figura 7 Mapa geológico da bacia de Sepetiba (Fonte: Silva et al., 2001). 10
Figura 8 Esquema do ensaio. 13
Figura 9 Vista panorâmica da área de estudo. À frente, Solos Aluvionares e mais ao fundo Solos Coluvionares/ Residuais.
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Figura 10 Descrição do solo da região de baixada. 16
Figura 11 Ensaio de infiltração no alúvio da região de baixada. 17
Figura 12 Medição durante o ensaio de rebaixamento. 18
Figura 13 Descrição do solo coluvionar da região das terras altas. 19
Figura 14 Ensaio de infiltração no colúvio da região das terras altas. 20
TABELAS
Tabela 1 Informações de campo da região de baixada. 17
Tabela 2 Informações de campo da região das terras altas. 19
Obra para Consulta
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CAPÍTULO 1: INTRODUÇÃO
1.1. Considerações iniciais
O processo de mapeamento geológico-geotécnico é viabilizado por meio do levantamento, avaliação, análise e representação em documentos cartográficos de atributos, relativos ao substrato rochoso, materiais inconsolidados, relevo, água e suas interações. Constitui-se em um importante instrumento aplicado ao planejamento urbano, regional e territorial, salientando-se a importância dos processos geodinâmicos naturais ou induzidos e o comportamento geomecânico dos materiais inconsolidados e rochosos diante das solicitações requeridas pelas atividades antrópicas.
O que motivou o tema da apresentação desta Monografia foi o fato da proximidade desta Universidade, a relevância do tema na sociedade de Seropédica devido a destinação de área para lançamento de aterro sanitário, a disponibilidade de sondagens mecânicas na região feitas por ocasião do projeto básico do Arco Metropolitano do Rio de Janeiro, que inclusive poderá conflitar propósitos da área e sua vocação para fins mais nobres.
1.2. Objetivos
1.2.1. OBJETIVO GERAL
O presente trabalho tem como objetivo geral realizar o mapeamento geológico-geotécnico de parte da área para a instalação do aterro sanitário no município de Seropédica – RJ, em escala 1:10.000.
1.2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
O objetivo específico principal deste trabalho é introduzir o aluno ao método de pesquisa geotécnica, como caracterizar as unidades geotécnicas de mapeamento com ênfase nos aspectos hidrogeológicos dos horizontes superficiais e em profundidade, avaliar os aspectos físicos da potencialidade da área quanto ao nível d’água, textura e espessura do solo, permeabilidade e risco de contaminação.
A monografia em questão apresenta a revisão bibliográfica dos trabalhos existentes sobre a região e a evolução das atividades de campo.
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1.3. Apresentação do trabalho
O trabalho apresentado é constituído de quatro capítulos, organizados da seguinte maneira:
Capítulo 1: Faz-se uma breve explicação sobre o mapeamento geológico-geotécnico, comentando os objetivos gerais e específicos, citando a proposta metodológica utilizada.
Capítulo 2: Apresenta uma revisão bibliográfica sobre trabalhos realizados na região e faz-se a descrição das características essenciais da área de estudo, como a localização, aspectos climáticos, aspectos geomorfológicos, geologia regional, com o intuito de caracterizar a área em estudo.
Capítulo 3: Nesse capítulo faz-se a descrição da metodologia adotada, dos materiais utilizados e das etapas de trabalho para a geração desta monografia.
Capítulo 4: É feita a caracterização das unidades de mapeamento da área em estudo, tais como as propriedades do solo e ensaios de infiltração e rebaixamento.
Capítulo 5: Neste capítulo será apresentada uma conclusão dos assuntos abordados neste trabalho.
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CAPÍTULO 2: CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DA ÁREA EM
ESTUDO
2.1. Localização, ocupação e acesso
A área em estudo localiza-se na Região Metropolitana do Rio de Janeiro e engloba o município de Seropédica. É limitada pelos municípios de Itaguaí, Rio de Janeiro, Itaguaí, Japeri, Queimados e Paracambi. A área está situada entre as coordenadas UTM E624500/ 642000 e N7474000/7495200, estando a uma altura de 26m. Em 2007, segundo a contagem populacional realizada pelo IBGE, contava com 72.466 habitantes. O acesso a região é feito pela BR 116 (Rodovia Presidente Dutra), pela BR 465 (Antiga Estrada Rio São Paulo) e pela Rodovia Estadual RJ-099 (Reta do Piranema) (Figura 1).
Figura 1: Mapa de acesso rodoviário ao Município de Seropédica – RJ.
O local de análise deste trabalho encontra-se na parte superior da área de instalação do aterro sanitário. É observado que parte da área que destinada ao aterro intercepta os limites territoriais da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro (Figura 2).
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Figura 2: Área em estudo (em preto), área do aterro sanitário (em azul) e área da UFRRJ (em vermelho).
2.2. Aspectos climáticos
Devido à sua posição litorânea, a topografia exerce uma forte influência na delimitação de áreas mais chuvosas e menos chuvosas na área de estudo, sendo os ventos do quadrante Sul, de onde são provenientes os principais sistemas produtores de chuva na região, ou seja, os sistemas frontais (NIMER, 1977).
A região apresenta clima de verões úmidos e invernos secos. A temperatura média anual é cerca de 24,6º C e precipitação média de 1.500 mm. Há dois períodos bem marcados de pluviosidade, segundo a média histórica entre 1977-2004 (Estação Pluviométrica de Santa Cruz – GEORIO – Figura 3): menores pluviosidades registradas entre abril e setembro e as maiores entre outubro e março.
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Figura 3: Média histórica entre 1977-2004 (Estação Pluviométrica de Santa Cruz – GEORIO).
2.3. Aspectos hidrológicos
A Bacia sedimentar de Sepetiba ocupa uma área correspondente a cerca de 4% da área do Estado do Rio de Janeiro, estando delimitada pela linha cumeada dos morros da Serra do Mar onde nascem os rios que deságuam na Baía de Sepetiba, e formadores da Bacia Hidrográfica do Rio Guandu.
Esta bacia ocupa uma área de cerca de 2.000 km², sendo que 90% de sua área total correspondem a uma planície aluvionar, onde se localiza o município de Seropédica, a região do estudo.
O rio Guandu, o principal fornecedor de água para o abastecimento da região metropolitana da cidade do Rio de Janeiro, se originou na década de 60 da junção das águas dos rios Ribeirão das Lages, Piraí e Paraíba do Sul, para suprir a crescente demanda de água na Região Metropolitana da Cidade do Rio de Janeiro. As águas deste rio são captadas e tratadas pela maior estação de tratamento de água da América Latina, a Estação de Tratamento (ETA) do Guandu, e distribuídas para aproximadamente 8,5 milhões de pessoas (RIOS & BERGER, 2002).
A área de estudo se localiza na cabeceira dos rios Piranema e Piloto.
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Figura 4: Mapa de localização da área da Bacia Hidrográfica do Rio Guandu (TUBBS, 2005), mostrando os domínios do aqüífero Piranema.
Figura 5: Mapa de drenagem da área de estudo. Em azul, área total do aterro sanitário; em vermelho, área total da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro; e, em rosa, área em estudo abordada nesse trabalho.
N
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2.4. Aspectos geomorfológicos
Na baixada encontram-se colinas isoladas, que representam feições residuais das rochas do embasamento pré-cambriano; na zona de transição entre os dois grandes domínios, baixada e serrana, ocorre uma maior concentração de colinas residuais. O domínio de baixadas e colinas adentra o domínio serrano nos fundos de vale do Alto Rio Guandu e do Rio Santana.
O Domínio Serrano é marcado pelo avanço da serra do Mar em direção à linha de costa, no sentido NE - SW. Nos vales do Alto Rio Guandu (Serra das Araras) e Rio Santana, predominam os compartimentos intermediários (200-400 e 400-600m), caracterizando uma faixa da Serra do Mar com maior desgaste do relevo.
Figura 6: Mapa de compartimentos topográficos da bacia da Baía de Sepetiba (Fonte: ZEE/RJ, 1996).
Na área em questão são descritos as seguintes unidades:
Planície Aluvionar (Terrenos Arenosos das Baixadas): Caracteriza-se por superfícies subhorizontais, com gradientes extremamente suaves e convergentes à linha de costa, de interface com os sistemas deposicionais continentais (processos fluviais e de encosta). Apresenta terrenos mal drenados, com padrão de canais
Seropédica
Obra para Consulta
8 meandrante e divagante. Ocorrem superfícies de aplainamento e pequenas colinas ajustadas ao nível de base das Baixadas.
Relevos de degradação entremeados na baixada: Estas unidades são caracterizadas por formas de relevo residuais, com vertentes convexas e topos arredondados ou alongados, com sedimentação de colúvios, remanescentes do afogamento generalizado do relevo produzido pela sedimentação flúvio-marinha que caracteriza as baixadas litorâneas. É representado pelas Colinas Isoladas no mapa geomorfológico.
2.5. Geologia regional
De acordo com DANTAS (2000), a região do município de Seropédica está inserida na bacia de Sepetiba, na qual evidencia um relevo submetido a estruturas geológicas existentes ao longo da sua evolução tectônica, segundo a direção preferencial sudoeste-nordeste, construindo a topografia da região.
O embasamento da bacia de Sepetiba está constituído, em sua maioria, por rochas pré-cambrianas representadas pela unidade Rio Negro, que é uma associação de gnaisses-granitóides, migmatitos e gnaisses, a oeste, localmente conhecida como serras da Mazomba e a norte, como serras do Couto. Na porção sudoeste, esta unidade encontra-se em contato com os granitóides e migmatitos que constituem o batólito da Serra das Araras, e a nordeste com as rochas de composição granítica-granodiorítica do batólito da Serra dos Órgãos (TUPINAMBÁ, 1999).
No extremo sudeste ocorrem os granitóides do maciço da Pedra Branca, enquanto que no maciço costeiro da ilha da Marambaia ocorrem membros da suíte charnockítica. A leste-nordeste as rochas pré-cambrianas estão intrudidas por rochas alcalinas, de idade Cretácico-Terciária, que constituem os maciços de Marapicú-Mendanha e Tinguá, às quais estão associados diversos diques basálticos e de rochas alcalinas (MACHADO & PELLOGIA, 1987).
As rochas Pré-Cambrianas do substrato da bacia fazem parte do que se denomina Região de Dobramentos do Sudeste (HASUI, et al., 1984), e foram intensamente retrabalhadas no Ciclo Brasiliano. As feições tectônicas geradas neste Ciclo foram preservadas e são indicadas pelos fortes lineamentos estruturais sudoeste-nordeste, que controlam a maioria das drenagens da região, inclusive o curso superior e inferior (acima do canal retificado) do Rio Guandu.
A evolução geológica da região da Bacia de Sepetiba remonta o final do Mesozóico (145 Ma), quando o último evento de características continentais (Reativação Waldeniana) resultou na ruptura e expansão do assoalho oceânico e a conseqüente migração das massas continentais.
9 A dinâmica de eventos tectônicos em blocos normais e justapostos, instalados nas margens continentais em reativação, relacionada à expansão do assoalho oceânico, perduraram até o final do Terciário. Nesta fase é que as intrusões alcalinas (Maciços de Tinguá e Maripicú-Mendanha) extravasaram as fissuras crustais reativadas (ALMEIDA, 1983).
A tectônica de subsidência resultante dos equilíbrios isostáticos, ocorridos nas margens continentais em reativação, resultou no desenvolvimento de superfícies de erosão no Cenozóico Inferior e Médio e o conseqüente preenchimento das bacias ou depressões marginais por clásticos continentais.
Possivelmente, somente no final do Terciário definiu-se a escarpa falhada da Serra do Mar e a depressão tectônica da Baixada de Sepetiba (SILVA, 2001).
Desde então, a região do litoral Fluminense encontra-se estruturada em um sistema de "rifts", onde se delineiam estruturas do tipo "horst" e "grabens" (FERRARI, 1990).
Com a atenuação das atividades tectônicas instalou-se a dominância de eventos eustáticos (2 Ma.), marcado por longas fases de regressões marinhas, com as glaciações de Gunz (-10 metros), no final do Terciário, Mindel (-40 metros), Riss (-70 metros) e Wurn (-110 metros), no Pleistoceno.
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Figura 7: Mapa geológico da bacia de Sepetiba (Fonte: Silva et al., 2001).
Km
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2.6. Geologia local
A geologia local é formada por depósitos quaternários inconsolidados, de ambiente aluvionar (fluvial e flúvio-lacustre) sobrepostos ao arcabouço pré-cambriano. Os sedimentos integram a Formação Piranema (GOES, 1994), sendo representados por duas unidades. A inferior apresenta fácies arenosa pleistocênica, constituída por areias de granulometria média a muito grossa com cascalho, geralmente basal, constituído principalmente de quartzo e feldspato. A unidade superior, denominada aluvionar de cobertura, é formada por fácies síltico-argilosa holocênica. A espessura do pacote sedimentar da Formação Piranema varia entre 10 e 25 metros. Sondagens geofísicas apontam profundidades do embasamento entre 35 e 40 metros. Todavia, existem registros bibliográficos acusando a espessura de 75 metros (CEDAE, 1986 in Zulian, 2008).
A baixada constituída por aluviões ocupa cerca de 60% da área e apresenta elevações da ordem de 15 a 35 metros de altitude. As áreas mais acidentadas constituídas por colúvios e terrenos cristalinos ocupam cerca de 40% e apresentam elevações entre 25 e 225 metros.
O aqüífero Piranema abrange uma área aproximada de 180 km² (Município de Seropédica e parte do Município de Itaguaí), apresentando uma Reserva Permanente de 4,14 X 108 m³ e Reserva Renovável 1,42 X 105 m³/ dia. A mineralogia do aqüífero foi caracterizada superficialmente por BERBERT (2003), onde a porcentagem dos minerais constituintes da formação para suas sondagens foi de 82,09% para quartzo, 14,22% para feldspatos (não especificando se k-feldspato ou plagioclásio) e 1,65% para minerais micáceos e fragmentos de rocha, classificando a fração areia em sub-arcoseana.
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CAPÍTULO 3: MATERIAIS E MÉTODOS
3.1. Materiais
A pesquisa foi desenvolvida utilizando os seguintes materiais: a) Revisão bibliográfica.
b) Folhas Santa Cruz e Itaguaí, Ministério do Exército, na escala de 1:50.000 e Folha Itaguaí, Fundrem, na escala de 1:10.000.
c) Programa GPS TrackMaker.
d) Boletim de Sondagens com SPT do Consórcio Concremat e Tecnosolo. e) Fotointerpretação.
f) Boletim de Ensaios de Permeabilidade em Solos (ABGE, 1996).
g) Inspeção de campo (caderneta de campo, GPS Garmin Etrex, lupa (10x), canivete, ímã, máquina fotográfica, trado de 4”).
3.2. Metodologia
3.2.1. ETAPA DE PESQUISA
Segundo o cronograma de atividades foi feito a princípio a análise bibliográfica do Município de Seropédica. Esta foi executada, com a coleta de diversos trabalhos, envolvendo textos e mapas, versando os mais variados assuntos dentro do interesse a questões ambientais, políticas e técnicas relacionadas ao mapeamento geotécnico.
Neste trabalho, foram utilizadas as Cartas Topográficas de Itaguaí (SF-23-Z-A-VI-3) e Santa Cruz (SF-23-Z-A-VI-4) e (SF-23-Z-C-III-2), do Ministério do Exército na escala 1:50.0000, sendo a principal folha a de Santa Cruz, englobando a maior parte da área, incluindo toda a porção nororeste. A fim de caracterizar um mapa (base FUNDREM - SF-23-Z-A-VI-4-NO-A), escala 1:10.000, com caráter geológico-geotécnico da área alvo.
Adquiriu-se ainda, aerofotos na escala de 1:60.000 da USAF, as quais foram úteis na interpretação dos locais em que ocorrem as estruturas topográficas, por meio de estereoscópios de bolso e de espelho e, posteriormente marcadas em mapa.
Para o levantamento das coordenadas da área para implantação do aterro sanitário, foi utilizado o “software” GPS TrackMaker, versão 13.3. Utilizou-se uma foto que se encontra no Parecer Técnico sobre a Instalação de um aterro Sanitário na área do aqüífero Piranema no Município de Seropédica (GOES e TUBBS, 2007), com as devidas delimitações, possibilitando o seu georreferenciamento e conseqüente levantamento das coordenadas.
13 A última fase desta etapa consistiu na aquisição do Boletim de Sondagens com SPT do Consórcio Concremat e Tecnosolo, que possibilitou o reconhecimento de subsuperfície referente à sondagem SP 102 e que será utilizada na confecção do perfil topográfico (Anexo C).
3.2.2. ETAPA DE CAMPO
No mapeamento foram utilizados os seguintes materiais: caderneta de campo, GPS Garmin Etrex, lupa (10x), canivete, ímã, máquina fotográfica, trado de 4”, balde, galão de 20L com régua graduada, torneira, trena, relógio e lona .
As inspeções de campo possibilitaram a caracterização da área em estudo, como domínios geomorfológicos, reconhecimento dos tipos de solo e sua permeabilidade e áreas alagáveis.
Para o Ensaio de Infiltração foi feito um furo a trado de 4” com 1 metro de profundidade o qual foi enchido com água até a boca. Após o tempo de saturação, deu-se início ao ensaio de infiltração tomando-se este instante como tempo zero. A partir de então o nível d’água no furo foi mantido constante e alimentado por água apropriada, medindo-se o volume de água introduzido durante um certo intervalo de tempo a fim de obter a vazão.
Para o ensaio de Rebaixamento, encheu-se o furo até a boca tomando-se este instante como tempo zero. Neste momento, o fornecimento d’água foi interrompido e a intervalos curtos acompanhou-se o rebaixamento do nível d’água no furo. O ensaio foi concluído quando o rebaixamento atingiu aproximadamente 30minutos (Figura 8).
Figura 8: Esquema do ensaio
14 3.2.3. ETAPA DE GABINETE
Todos os dados obtidos nas etapas anteriores foram trabalhados nesta etapa. Os dados de campo (ensaios de infiltração e rebaixamento) receberam um tratamento interpretativo utilizando-se o Boletim de Ensaios de Permeabilidade em Solos (ABGE, 1996).
Foi utilizado um boletim de sondagens, referente à sondagem SP 102, localizada na coordenada geográfica 628.940E/ 7.480.725N com descrição das amostras de solo e ensaios de resistência a penetração do amostrador (SPT) até 10,53 metros de profundidade executada pelo Consórcio Concremat e Tecnosolo para o detalhamento de um ponto do perfil topográfico AB (Anexo C).
As fotos aéreas foram utilizadas para reconhecimento das unidades de mapeamento, drenagens, vegetações, relevos e estruturas da região em estudo.
A partir dos dados de fotointerpretação e das inspeções de campo foi elaborado um mapa na escala 1:10.000 sobre a base cartográfica de Itaguaí-Seropédica, da Fundrem, caracterizando as duas unidades geotécnicas abordadas nesse trabalho (Anexo B).
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CAPÍTULO 4: CARACTERIZAÇÃO DAS UNIDADES DE
MAPEAMENTO
A área de estudo, como descrita no Capítulo 2, foi dividida em duas unidades de mapeamento: Solos Aluvionares e Solos Coluvionares/residuais (Figura 9). O primeiro constituindo terreno de baixada e os últimos as terras altas representadas por morros e morrotes abatidos. Essas unidades serão descritas e interpretadas com base em parâmetros geotécnicos nos subtópicos a seguir.
Figura 9: Vista panorâmica da área de estudo. À frente, Solos Aluvionares e mais ao fundo Solos Coluvionares/ Residuais.
4.1. Solos aluvionares
Esta área constitui terreno de baixada, onde ocorrem solos aluvionares constituídos predominantemente por material arenoso de granulometria fina a média, cinza claro, nível d’água pouco profundo. Relevo plano com até 5% de declividade, mal drenado, com áreas localmente alagadas. Ocupa a região central e sudeste da folha de mapeamento.
A sondagem a percussão executada na área de estudo (anexo C) indicou que os solos aluvionares têm 7 metros de espessura passando a solos residuais, estes atingindo a 10,53 metros. A partir desse ponto o material tornou-se impenetrável a percussão. Não foi encontrado nível d’água.
16 4.1.1 DESCRIÇÃO DO SOLO
Investigação por sondagem a trado nesta unidade indicou:
0,00 a 0,20 m – Areia fina a média, pouco argilosa, cinza, baixa plasticidade, porosa e com presença de raízes finas.
0,20 a 0,50 m – Areia fina a média, argilosa, amarela amarronzada. Boa plasticidade e boa porosidade.
0,50 a 0,80 m – Argila-arenosa amarelada, boa plasticidade (pegajosa) e baixa porosidade.
0,80 em diante – Areia argilosa com grãos milimétricos de feldspato, amarelada a esbranquiçada e boa plasticidade.
Figura 10: Descrição do solo da região de baixada.
4.1.2. ENSAIO DE INFILTRAÇÃO (NÍVEL CONSTANTE)
O furo a trado de 4” foi ensaiado até 1 metro de profundidade sendo executado ensaio de infiltração (como descrito no subtópico 3.2.2.) indicando os seguintes resultados:
Saturação durante 16 minutos consumindo 10,1 litros de água. Tempo de ensaio: 50 minutos.
Consumo de água: 2,7 litros
Permeabilidade: 4,6 x 10-5 cm/s (Ver cálculos no Anexo A.1.2)
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Tempo Horário H (cm) Vi (cm/h) H acum (cm) 0 16 10:38 15 0,94 15 24 10:46 1 0,13 16 33 10:55 1 0,11 17 44 11:06 1 0,09 18 55 11:17 1 0,09 19 66 11:28 1 0,09 20
Tabela 1: Informações de campo da região de baixada.
Figura 11: Ensaio de infiltração no alúvio da região de baixada.
4.1.3 ENSAIO DE REBAIXAMENTO (NÍVEL VARIÁVEL)
Após o ensaio de infiltração (descrito acima) foi realizado um ensaio de rebaixamento (como descrito no subtópico 3.2.2.). Este confirma a baixa permeabilidade baixando apenas 15 cm em 35 minutos.
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Figura 12: Medição durante o ensaio de rebaixamento.
4.2. Solos Coluvionares/ Residuais
Esta área é formada pelas terras altas, constituídas por morros e morrotes abatidos, onde ocorrem superficialmente solos coluvionares argilo-arenosos, amarelado, com cerca de 1 metro de espessura, assentados sobre solos residuais silto-argiloso, avermelhado, espesso, nível d’água profundo, bem drenados formando relevo movimentado. Ocupa a região nordeste e noroeste da área mapeada.
4.2.1. DESCRIÇÃO DO SOLO
0,00 a 0,20 m – Areia média, quase friável, cinza a amarelada, baixa plasticidade.
0,20 a 0,60 m – Argila-arenosa amarelada, boa plasticidade. Colúvio.
0,60 em diante – Site-argiloso pouco arenoso, avermelhado, boa plasticidade. Solo residual maduro.
19
Figura 13: Descrição do solo coluvionar da região das terras altas.
4.2.2. ENSAIO DE INFILTRAÇÃO (NÍVEL CONSTANTE)
O furo a trado de 4” foi ensaiado até 1 metro de profundidade sendo executado ensaio de infiltração a nível constante indicando os seguintes resultados:
Saturação durante 18 minutos consumindo 9,08 litros de água. Tempo de ensaio: 40 minutos.
Consumo de água: 2,02 litros
Permeabilidade: 3,36 x 10-6 cm/s (Ver cálculos no Anexo A.2.2)
Tempo Horário H (cm) Vi (cm/min) H acum (cm) 0 6 11:15 0,5 0,08 0,5 11 11:20 0,5 0,10 1,0 17 11:26 0,5 0,08 1,5 26 11:35 0,5 0,06 2,0 33 11:42 0,5 0,07 2,5 40 11:49 0,5 0,07 3,0
Tabela 2: Informações de campo da região das terras altas.
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Figura 14: Ensaio de infiltração no colúvio da região das terras altas.
4.2.3 ENSAIO DE REBAIXAMENTO (NÍVEL VARIÁVEL)
Após o ensaio de infiltração (descrito acima) foi realizado um ensaio de rebaixamento (como descrito no subtópico 3.2.2.). Este confirma a baixa permeabilidade baixando apenas 10 cm em 31 minutos.
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CAPÍTULO 5: CONCLUSÃO
O objetivo principal deste trabalho foi a aprendizagem das técnicas de mapeamento geológico-geotécnico, tais como mapeamentos, sondagens a trado e a percussão (dados) e fotointerpretação. A partir das técnicas aprendidas foi possível a elaboração de um mapa, um perfil e um parecer geotécnico (Anexo A).
O mapa é apresentado na escala de 1:10.000, indicam as duas unidades de mapeamento: A primeira, dominante na área mapeada, é representada pelos Solos Aluvionares, constituídos predominantemente por material arenoso de granulometria fina a média e nível d’água pouco profundo que constituem os terrenos de baixada. A segunda é representada pelos Solos Coluvionares com textura argila-arenosa, cor amarelada, com cerca de 1 metro de espessura, assentados sobre Solos Residuais silto-argilosos, avermelhado e com nível d’água profundo constituindo as áreas mais elevadas.
O perfil topográfico apresentado na direção W-E indica as duas unidades descritas bem como os resultados da sondagem SP 102 (Arco Metropolitano, 2007), mostrando os horizontes abaixo da profundidade investigada por sondagem a trado.
Os primeiros resultados obtidos nos ensaios de infiltração indicam baixa permeabilidade nos Solos Aluvionares e nos Solos Coluvionares nos locais investigados até 1 metro de profundidade.
Estes são os primeiros ensaios de infiltração executados, mostrando apenas alguns indicativos de valores de permeabilidade dos solos no primeiro metro dos locais investigados.
Para uma avaliação consistente da área indicada para Aterro Sanitário no município de Seropédica, seria recomendável a complementação do mapeamento geológico-geotécnico com a caracterização das unidades de mapeamento enfatizando os aspectos hidrogeológicos, envolvendo a execução de dezenas de furos de sondagem com descrição táctil-visual das amostras colhidas e ensaios de infiltração em todos os horizontes destas unidades de mapeamento.
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Referências bibliográficas
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Zulian, F.
2008. Potencial da Água Subterrânea no Estado do Rio de Janeiro. Seminário Gerenciamento de Recursos Hídricos – FIRJAN.24
ANEXO A – CÁLCULOS DOS ENSAIOS DE PERMEABILIDADE EM SOLOS
A.1 Área de Baixada
A.1.1. Cálculo do valor de infiltração Vi = (AH/At) x 60 (cm/h) (1) Onde:
Vi = velocidade de infiltração;
AH = valor de rebaixamento da coluna d`água At = tempo de infiltração em minutos
A.1.2. Ensaios de infiltração e rebaixamento Dados:
Altura utilizada do galão: 29,7 cm Quantidade de água para 29,7 cm: 20L 29,7 cm³ --- 20L
1,0 cm³ --- x x= 0,673 L 1 cm³= 0,001 L (1 mL)
Ensaio de infiltração
- Saturação: 16 minutos: 15 cm³ x 0,673 L = 10,1 L - Duração do ensaio de infiltração: 50 minutos (3000s)
- Volume d’água consumido: 4,0 cm³ x 0,673 L = 2,7 L=2,7dm³=2700cm³ K= ? Q= V/ T= 2700 cm³/ 3000s = 0,9 cm³/s. h= 1m= 100 cm Cu= 50 r= 5 cm K=Q x 1 (2) h Cu.r K= 0,9 cm³/s x 1 = 4,6 x 10-5 cm/s 100 cm 50 x 5 cm
25 A.2 Área Elevada
A.2.1. Cálculo do valor de infiltração Vi = (AH/At) x 60 (cm/h) (1) Onde:
Vi = velocidade de infiltração;
AH = valor de rebaixamento da coluna d`água At = tempo de infiltração em minutos
A.2.2. Ensaios de infiltração e rebaixamento Dados:
Altura utilizada do galão: 29,7 cm Quantidade de água para 29,7 cm: 20L 29,7 cm³ --- 20L
1,0 cm³ --- x x= 0,673 L 1 cm³= 0,001 L (1 mL)
Ensaio de infiltração
- Saturação: 18 minutos -13,5 cm³ x 0,673 L = 9,08 L - Duração do ensaio de infiltração: 40 minutos (2400s)
- Volume d’água consumido: 3,0 cm³ x 0,673 L = 2,02 L=2,02dm³=2020cm³ K= ? Q= V/ T= 2020/ 2400= 0,84cm³/s. h= 1m= 100 cm Cu= 50 r= 5 cm K=Q x 1 (2) h Cu.r K= 0,084cm³/s x 1 = 3,36 x 10-6 cm/s 100 cm 50 x 5 cm
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ANEXO B: MAPA GEOLÓGICO-GEOTÉCNICO.
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