Apostila - Solo Submarino

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<p>SOLO SUBMARINO</p><p>Elaboração</p><p>Samuel José Casarin</p><p>Produção</p><p>Equipe Técnica de Avaliação, Revisão Linguística e Editoração</p><p>SUMÁRIO</p><p>APRESENTAÇÃO ........................................................................................................................................................ 4</p><p>ORGANIZAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA ................................................................................. 5</p><p>INTRODUÇÃO.............................................................................................................................................................. 7</p><p>UNIDADE I</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS ..................................................................................................................................................................................................... 9</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>CONCEITOS GERAIS DE MECÂNICA DOS SOLOS .................................................................................................................................. 9</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>CLASSIFICAÇÃO DOS TIPOS DE SOLOS E RELEVOS ........................................................................................................................... 13</p><p>UNIDADE II</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA ............................................................................................................................................................................ 26</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>MECÂNICA DO SOLO SUBMARINO ............................................................................................................................................................. 26</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>TÉCNICAS DE AVALIAÇÃO DO SOLO SUBMARINO .............................................................................................................................. 37</p><p>UNIDADE III</p><p>GEOLOGIA SUBMARINA ................................................................................................................................................................................................. 58</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>ASPECTOS GERAIS DA GEOLOGIA SUBMARINA ................................................................................................................................ 58</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>ESTUDOS GERAIS DA CROSTA OCEÂNICA ............................................................................................................................................. 64</p><p>UNIDADE IV</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS ......................................................................................................................................... 69</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>ASPECTOS DA BIOLOGIA MARINHA QUE AFETAM O SOLO SUBMARINO ................................................................................ 69</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>ANÁLISE DE ESTRUTURAS SUSTENTADAS EM SOLO MARINHO ................................................................................................ 76</p><p>PARA (NÃO) FINALIZAR .......................................................................................................................................... 86</p><p>REFERÊNCIAS .......................................................................................................................................................... 90</p><p>4</p><p>APRESENTAÇÃO</p><p>Caro aluno</p><p>A proposta editorial deste Caderno de Estudos e Pesquisa reúne elementos que se</p><p>entendem necessários para o desenvolvimento do estudo com segurança e qualidade.</p><p>Caracteriza-se pela atualidade, dinâmica e pertinência de seu conteúdo, bem como</p><p>pela interatividade e modernidade de sua estrutura formal, adequadas à metodologia</p><p>da Educação a Distância – EaD.</p><p>Pretende-se, com este material, levá-lo à reflexão e à compreensão da pluralidade</p><p>dos conhecimentos a serem oferecidos, possibilitando-lhe ampliar conceitos</p><p>específicos da área e atuar de forma competente e conscienciosa, como convém</p><p>ao profissional que busca a formação continuada para vencer os desafios que a</p><p>evolução científico-tecnológica impõe ao mundo contemporâneo.</p><p>Elaborou-se a presente publicação com a intenção de torná-la subsídio valioso, de modo</p><p>a facilitar sua caminhada na trajetória a ser percorrida tanto na vida pessoal quanto na</p><p>profissional. Utilize-a como instrumento para seu sucesso na carreira.</p><p>Conselho Editorial</p><p>5</p><p>ORGANIZAÇÃO DO CADERNO</p><p>DE ESTUDOS E PESQUISA</p><p>Para facilitar seu estudo, os conteúdos são organizados em unidades, subdivididas em</p><p>capítulos, de forma didática, objetiva e coerente. Eles serão abordados por meio de</p><p>textos básicos, com questões para reflexão, entre outros recursos editoriais que visam</p><p>tornar sua leitura mais agradável. Ao final, serão indicadas, também, fontes de consulta</p><p>para aprofundar seus estudos com leituras e pesquisas complementares.</p><p>A seguir, apresentamos uma breve descrição dos ícones utilizados na organização dos</p><p>Cadernos de Estudos e Pesquisa.</p><p>Provocação</p><p>Textos que buscam instigar o aluno a refletir sobre determinado assunto</p><p>antes mesmo de iniciar sua leitura ou após algum trecho pertinente para</p><p>o autor conteudista.</p><p>Para refletir</p><p>Questões inseridas no decorrer do estudo a fim de que o aluno faça uma</p><p>pausa e reflita sobre o conteúdo estudado ou temas que o ajudem em</p><p>seu raciocínio. É importante que ele verifique seus conhecimentos, suas</p><p>experiências e seus sentimentos. As reflexões são o ponto de partida para</p><p>a construção de suas conclusões.</p><p>Sugestão de estudo complementar</p><p>Sugestões de leituras adicionais, filmes e sites para aprofundamento do</p><p>estudo, discussões em fóruns ou encontros presenciais quando for o caso.</p><p>Atenção</p><p>Chamadas para alertar detalhes/tópicos importantes que contribuam</p><p>para a síntese/conclusão do assunto abordado.</p><p>6</p><p>ORGANIzAÇÃO DO CADERNO DE ESTUDOS E PESQUISA</p><p>Saiba mais</p><p>Informações complementares para elucidar a construção das sínteses/</p><p>conclusões sobre o assunto abordado.</p><p>Sintetizando</p><p>Trecho que busca resumir informações relevantes do conteúdo, facilitando</p><p>o entendimento pelo aluno sobre trechos mais complexos.</p><p>Para (não) finalizar</p><p>Texto integrador, ao final do módulo, que motiva o aluno a continuar a</p><p>aprendizagem ou estimula ponderações complementares sobre o módulo</p><p>estudado.</p><p>7</p><p>INTRODUÇÃO</p><p>Na engenharia submarina, além do importante estudo de veículos submarinos,</p><p>sistemas de navegação, meteorologia e condições oceânicas, entre outros,</p><p>o conhecimento do solo submarino é de fundamental importância para o</p><p>profissional dessa área, pois é nesse solo que passam dutos submarinos, bases</p><p>de estruturas de plataformas petrolíferas, linhas de transmissão submarina</p><p>(figura1). Assim, é necessário conhecer aspectos da biologia marinha que</p><p>podem interferir nos dispositivos lá instalados.</p><p>Figura 1. Cabo submarino ligando Brasil e Europa.</p><p>Fonte: Ventura (2019). tecnoblog.net/wp-content/uploads/2018/06/cabo-submarino-algar-telecom-700x394.jpg. Acesso em: 8 mar. 2021.</p><p>Nesta disciplina Solo Submarino você terá noções iniciais de mecânica dos</p><p>solos (muito estudada em curso de engenharia civil) e sua aplicação em projetos</p><p>que envolvem conhecimento do solo submarino.</p><p>Este Caderno de Estudos está dividido em quatro unidades dentro das quais</p><p>serão dadas ênfases aos estudos de Mecânica dos Solos envolvendo os conceitos</p><p>gerais de mecânica dos solos e a classificação dos tipos de solo. Na sequência</p><p>serão abordados a parte da Mecânica dos Solos aplicada ao meio submarino</p><p>onde serão estudadas a mecânica do solo submarino e técnicas de avaliação</p><p>do solo submarino. Um item importante que vem na sequência de estudos é a</p><p>Geologia Submarina com destaque para aspectos gerais da geologia submarina</p><p>e os estudos gerais da crosta oceânica. A disciplina se encerra com uma visão</p><p>da Biologia Marinha e estruturas submarinas, além de aspectos da biologia</p><p>marinha que afetam o solo submarino e a análise de estruturas sustentadas</p><p>em solo marinho.</p><p>Portanto, seja bem-vindo ao mundo do solo submarino e faça deste estudo</p><p>um importante elemento agregador de novos conhecimentos para o curso de</p><p>Engenharia</p><p>analise/72/. Acesso em: 30 mar. 2021.</p><p>48</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>Lançando-se a curva junto a uma escala padronizada, pode-se, de imediato,</p><p>obter informações sobre as características granulométricas do solo:</p><p>» a posição da curva na escala indica tratar-se de um solo de granulação</p><p>grossa ou de granulação fina;</p><p>» a alta declividade, o achatamento e a forma geral da curva informam</p><p>sobre a distribuição dos grãos pelos diversos diâmetros.</p><p>Os solos granulares, como as areias e pedregulhos, podem ser classificados pela</p><p>curva de distribuição granulométrica, inferindo-se daí as suas propriedades</p><p>de engenharia.</p><p>As informações completas sobre a classificação dos solos não são, nesse</p><p>momento, o objeto de estudo; entretanto, será apresentada a seguir uma</p><p>classificação aplicada às areias e pedregulhos, decorrente de suas composições</p><p>granulométricas, em que se definem três tipos principais, representados na</p><p>figura 24.</p><p>Figura 24. Classificação aplicada às areias e pedregulhos, decorrente de suas composições granulométricas.</p><p>Fonte: Suporte Solos (2018c). www.suportesolos.com.br/blog/ensaios-geotecnicos-analise-granulometrica-do-solo-a-curva-e-os-tipos-de-</p><p>analise/72/ Acesso em: 30 mar. 2021.</p><p>Solos uniformes - Nos solos uniformes (curva A), a maioria dos grãos possui,</p><p>aproximadamente, a mesma dimensão. A curva apresenta alta declividade,</p><p>aproximando-se da vertical.</p><p>49</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>A uniformidade dos solos é caracterizada pelo coeficiente de uniformidade C</p><p>u</p><p>:</p><p>60</p><p>10</p><p>u</p><p>DC</p><p>D</p><p>=</p><p>Onde:</p><p>» D60 = diâmetro do grão correspondente a 60% mais fino;</p><p>» D10 = diâmetro do grão correspondente a 10% mais fino. Esse valor</p><p>é denominado diâmetro efetivo.</p><p>» Cu representa a inclinação média da curva entre 10 e 60%, e o valor</p><p>máximo que pode assumir é igual a 1, correspondente a um solo</p><p>perfeitamente uniforme, com todas as partículas iguais.</p><p>Solos bem graduados - Nos solos bem graduados (curva B), as dimensões</p><p>das partículas abrangem uma extensa faixa de valores, a curva granulométrica</p><p>é suave apresentando uma concavidade típica dos materiais bem graduados.</p><p>A distribuição granulométrica pode ser caracterizada pela sua curvatura, ou</p><p>mais especificamente, pelo coeficiente de curvatura C</p><p>c</p><p>.</p><p>2</p><p>30</p><p>10 60.c</p><p>DC</p><p>D D</p><p>=</p><p>Onde:</p><p>» D30 = diâmetro do grão correspondente a 30% mais fino.</p><p>Por definição, os pedregulhos e as areias são considerados bem graduados</p><p>quando:</p><p>» Pedregulhos: C</p><p>u</p><p>>4 e 1 < Cc < 3</p><p>» Areia: C</p><p>u</p><p>> 6 e 1 < Cc < 3</p><p>Solos mal graduados - O termo mal graduado aplica-se a qualquer solo que</p><p>não se enquadre como bem graduado, inclusive aos solos uniformes. Nos</p><p>solos mal graduados faltam partículas com certas dimensões e suas curvas</p><p>granulométricas apresentam trechos quase horizontais (curva C).</p><p>50</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>As propriedades dos solos não dependem somente das dimensões das partículas,</p><p>mas também de outros fatores tais como: composição mineralógica, estrutura e</p><p>história geológica. Nas argilas, a plasticidade e a consistência controlam muito</p><p>mais o comportamento mecânico das argilas do que a distribuição granulométrica;</p><p>por isso, os ensaios dos limites de Atterberg fornecem informações mais</p><p>significativas para a classificação e a previsão do comportamento dos solos</p><p>finos do que as obtidas nas análises granulométricas.</p><p>Tipos de análise granulométrica</p><p>Há dois processos distintos para obtenção da distribuição granulométrica dos solos:</p><p>» análise granulométrica por peneiramento;</p><p>» análise granulométrica por sedimentação.</p><p>O peneiramento é empregado para partículas com dimensões das areias e</p><p>pedregulhos (solos grossos com grãos maiores do que 75 µm), enquanto a</p><p>sedimentação (análise com densímetro x ou pipeta) é usada nos solos mais finos.</p><p>As análises por peneiramento e sedimentação são combinadas para definir a</p><p>composição granulométrica dos solos que possuem grãos finos e grossos. É o</p><p>tipo de análise granulométrica mais utilizada (granulometria por peneiramento</p><p>e sedimentação) pois permite definir o percentual dos grãos mais grossos</p><p>(areia, pedregulho e pedrão) e também determinar o percentual dos finos</p><p>(silte e argila) permitindo a caracterização completa da amostra</p><p>Consistência do Solo – Ensaios Geotécnicos</p><p>Ensaios de Limite de Liquidez (LL) e de Plasticidade (LP)</p><p>(SUPORTE, 2017)</p><p>Conhecido também como Limites de Atterberg, esses ensaios permitem</p><p>determinar os limites de consistência do solo. O termo consistência é</p><p>usado para descrever um estado físico, isto é, o grau de ligação entre as</p><p>partículas das substâncias. Quando aplicado aos solos finos ou coesivos, a</p><p>consistência está ligada à quantidade de água existente no solo, ou seja, ao</p><p>teor de umidade.</p><p>51</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>Uma argila amolece quando se adiciona água, e se a quantidade</p><p>acrescentada for excessiva, forma-se uma lama que se comporta como</p><p>um líquido viscoso com resistência ao cisalhamento praticamente nula.</p><p>Nesse cenário diz-se que a argila está no estado líquido.</p><p>Se a água for gradualmente reduzida, num processo lento de secagem, a</p><p>argila começa a oferecer alguma resistência a deformações, podendo ser</p><p>facilmente moldada sem variação de volume, mantendo sua nova forma</p><p>sem aparecer trincas. Este é o estado plástico.</p><p>Com uma posterior perda de água por evaporação, a argila sofre uma</p><p>diminuição de volume e aumenta sua rigidez, até que se torna quebradiça;</p><p>esse é o estado semissólido.</p><p>Prosseguindo a secagem, a argila continua a se contrair e atinge um</p><p>volume mínimo. Além desse ponto, a secagem não mais provocará uma</p><p>diminuição de volume; o ar começa a entrar nos poros da argila, dando</p><p>a ela uma tonalidade mais clara e o solo torna-se aos poucos mais duro;</p><p>esse é o estado sólido.</p><p>A figura 25 representa os quatro estados característicos de consistência</p><p>dos solos finos.</p><p>Figura 25. Os quatro estados característicos de consistência dos solos finos.</p><p>Fonte: Suporte Solos (2017). www.suportesolos.com.br/blog/consista-ncia-do-solo-conhea-a-os-ensaios-de-limite-de-liquidez-ll-e-de-</p><p>plasticidade-lp/33/. Acesso em: 30 mar.2021.</p><p>52</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>» Limite de Liquidez (LL): é o valor de umidade no qual o solo passa</p><p>do estado líquido para o estado plástico. Esse limite é determinado</p><p>com auxílio do aparelho de Casagrande no qual se determina o teor</p><p>de umidade que, com 25 golpes, une os bordos inferiores de uma</p><p>canelura (um centímetro de comprimento) aberta, na massa de solo,</p><p>por um cinzel de dimensões padronizadas.</p><p>» Limite de Plasticidade (LP): é o valor de umidade na qual o solo</p><p>passa do estado plástico para o estado semissólido. É o limite no qual</p><p>o solo começa a se quebrar em pequenas peças, quando enrolado em</p><p>bastões de 3 mm de diâmetro. Ou seja, é o menor teor de umidade</p><p>em que o solo se comporta plasticamente.</p><p>» Limite de Contração (LC): é o valor de umidade no qual o solo</p><p>passa do estado semissólido para o estado sólido. Ou seja, é o teor</p><p>no qual qualquer perda de umidade não provocará uma diminuição</p><p>de volume.</p><p>Os ensaios de consistência contratados com maior frequência são o LL e o LP,</p><p>pois esses limites, quando interpretados junto com a análise granulométrica</p><p>do material, permitem classificar a amostra de solo conforme metodologia</p><p>HRB-AASHTO – sistema de classificação bastante empregado no Brasil, bem</p><p>como o sistema de classificação mais conhecido mundialmente.</p><p>Ensaio de Cisalhamento Direto – Ensaios</p><p>Geotécnicos</p><p>O objetivo e a finalidade (SUPORTE, 2018d)</p><p>O cisalhamento nada mais é do que o ato de cortar ou de causar deformação.</p><p>Podemos definir a resistência ao cisalhamento do solo como a máxima tensão</p><p>cisalhante que o solo pode resistir sem sofrer ruptura das massas, ou uma</p><p>combinação das tensões normal e tangencial que podem produzir alterações</p><p>plásticas na massa de solo e até o deslocamento de umas partículas relacionada</p><p>às outras.</p><p>53</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>A resistência</p><p>ao cisalhamento envolve dois elementos:</p><p>» Atrito: força de contato que atua quando dois corpos colidem e</p><p>tendem a se movimentar. Uma parte da resistência relacionada</p><p>ao atrito pode ser demonstrada com o atrito entre grãos e com</p><p>o problema de deslizamento de um corpo sobre uma área plana</p><p>horizontal.</p><p>» Coesão: força de atração entre os átomos e moléculas que evita</p><p>que um corpo quebre. A atração química entre as partículas pode</p><p>provocar a existência de uma coesão real.</p><p>A lei utilizada é a lei de Mohr-Coulomb, cuja expressão é:</p><p>( ).c u tgτ σ ϕ= + −</p><p>Onde:</p><p>» τ = resistência ao cisalhamento</p><p>» c = coesão</p><p>» σ = tensão normal ao plano de cisalhamento</p><p>» u = pressão neutra ou pressão nos poros</p><p>» φ = ângulo de atrito interno</p><p>A norma de referência do ensaio de cisalhamento direto é a ASTM D3080</p><p>- 04 - ‘Standard Test Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated</p><p>Drained Conditions’.</p><p>O Ensaio de Cisalhamento Direto</p><p>O objetivo deste ensaio é determinar a resistência de cisalhamento. Baseia-se</p><p>em submeter uma amostra a uma tensão normal fixa e logo após aplicar uma</p><p>tensão cisalhante crescente, por meio de uma superfície pré-determinada, até</p><p>que a ruptura por cisalhamento do solo aconteça (figura 26). Com isso, se</p><p>obtém uma correlação entre a tensão cisalhante na ruptura e a tensão normal,</p><p>definindo-se diretamente a envoltória de Mohr-Coulomb.</p><p>54</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>Figura 26. Equipamento de ensaio de cisalhamento.</p><p>Fonte: Suporte Solos (2018d). www.suportesolos.com.br/blog/ensaios-geotecnicos-ensaio-de-cisalhamento-direto-o-objetivo-e-a-</p><p>finalidade/73/. Acesso em: 30 mar. 2021.</p><p>O ensaio de cisalhamento direto é de fundamental importância pois garante,</p><p>aos projetistas a determinação dos parâmetros geotécnicos: coesão e ângulo</p><p>de atrito, dados indispensáveis para subsidiar estudos geotécnicos. Como</p><p>exemplo, temos que a coesão e o angulo de atrito são parâmetros ‘’de entrada’’</p><p>para calcular o fator de segurança (fs) de taludes (análise de estabilidade);</p><p>e/ou elaborar projetos de contenções bem como para possibilitar a análise de</p><p>estabilidade de fundações.</p><p>Métodos de extração de material subaquático</p><p>Um dos métodos mais tradicionais de coleta de material subaquático é pelo</p><p>processo de dragagem. Dragagem define-se como o serviço de desassoreamento,</p><p>alargamento, desobstrução, remoção, derrocamento ou escavação de material</p><p>do fundo de rios, lagoas, mares, baías e canais de acesso a portos. O principal</p><p>objetivo é fazer a manutenção ou aumentar a profundidade. Com auxílio de</p><p>dragas de sucção e recalque, é possível remover materiais sólidos do fundo</p><p>de corpos d’água como lodo e areia (PORTOGENTE, 2016).</p><p>Santos (2015, p.61-88) apresenta uma série de mecanismos-dispositivos de</p><p>extração de material subaquático, seja para pesquisas seja para exploração do</p><p>solo submarino. Dentre os mecanismos, destacam-se:</p><p>55</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>» Dragagem convencional:</p><p>› por sucção;</p><p>› dragas de corte;</p><p>› dragas autopropelidas de arrasto;</p><p>› dragagem mecânica;</p><p>› escavadeiras frontais (Dipper Dredges);</p><p>› draga de pá de arrasto ou draglines;</p><p>› draga de roda de caçamba (Bucket Wheel);</p><p>› dragagem com elevadores de caçamba ou alcatrazes;</p><p>› draga de garra;</p><p>› draga com retroescavadeira;</p><p>› escavadeiras flutuantes;</p><p>› dragas com escavadeira Schovel;</p><p>› dragagem hidrodinâmica por injeção de água (water injection dreding –</p><p>WID);</p><p>› dragagem pneumática (Air Lift).</p><p>» Outros:</p><p>› equipamentos flutuantes de lavras;</p><p>› bombas multifuncionais submersas;</p><p>› coletores:</p><p>• passivos;</p><p>• ativos;</p><p>• ativo mecânico;</p><p>• ativo hidráulico;</p><p>• ativo híbrido;</p><p>• rampa hidráulica;</p><p>56</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>• tambor mecânica;</p><p>• elevador híbrido simples;</p><p>• arado hidráulico.</p><p>Não veremos todos eles, apenas alguns nas figuras a seguir.</p><p>Figura 27. Dragagem de areia por sucção.</p><p>Bomba de sucção</p><p>Braço de reboque</p><p>Areia na tremonha</p><p>Fonte: Santos (2015, p.63). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 3</p><p>abr. 2021.</p><p>Figura 28. Draga autopropelida de arrasto realizando extração submarina de areia.</p><p>Fonte: Santos (2015, p.65). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 3</p><p>abr. 2021.</p><p>57</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>Figura 29. Principais tipos de equipamentos flutuantes de extração em águas profundas.</p><p>Plataforma</p><p>Fixa</p><p>Torre</p><p>Complacente</p><p>(CT)</p><p>Mini-TLP</p><p>Linha de fluxo</p><p>de amarração</p><p>Plataforma de</p><p>perna</p><p>tracionada</p><p>convencional</p><p>(TLP)</p><p>Instalação de</p><p>produção</p><p>semi-flutuante</p><p>(FPS) Manifold</p><p>submarine</p><p>Longarina</p><p>de treliça</p><p>Longarina</p><p>clássica</p><p>Boia de</p><p>controle</p><p>Amarração</p><p>submarina</p><p>Embarcação de</p><p>produção e</p><p>armazenamento</p><p>de descarga</p><p>(FPSO)</p><p>Fonte: Santos (2015, p.78). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 3</p><p>abr. 2021.</p><p>Para você se aprofundar no tópico de métodos de extração de material</p><p>subaquático, consulte a tese de doutorado indicada a seguir, nas páginas</p><p>61 a 88.</p><p>ROCHA, L. Mineração oceânica: uma alternativa sustentável para o</p><p>aproveitamento de areias quartzosas. Tese: Escola Politécnica, USP, 2015.</p><p>Disponível em: www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-</p><p>105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 2 abr. 2021.</p><p>Encerra-se aqui a Unidade II deste Caderno de Estudos no qual você estudou</p><p>como aplicar os conceitos de mecânica dos solos ao ambiente marinho. Você</p><p>viu os mecanismos do solo submarino (características de cor do solo aquático),</p><p>imagens do solo submarino para fins de pesquisa e análise, formas básicas de</p><p>sustentação de estruturas no fundo do mar (que se aprofunda em unidades</p><p>seguintes), fluidez do sol submarino e sua riqueza mineral. Os movimentos das</p><p>massas subaquáticas (estabilidade e instabilidade do solo), técnicas de avaliação</p><p>do solo (extração de amostras e ensaios) (ensaios CPT e CPTu), preparação</p><p>de amostras, granulometria e consistência dos solos (ensaios geotécnicos:</p><p>limite de liquidez e plasticidade), ensaios de cisalhamento do solo, métodos</p><p>e equipamentos de extração do material subaquático.</p><p>58</p><p>UNIDADE IIIGEOLOGIA</p><p>SUBMARINA</p><p>Nos estudos do Solo Submarino o conhecimento da geologia submarina é</p><p>indispensável para a compreensão das suas características. Já abordamos</p><p>neste Caderno de Estudos alguns aspectos gerais da geologia submarina (veja</p><p>Capítulo 2 da Unidade I), mas nesta terceira unidade abordaremos esse tema</p><p>em maior intensidade seja nos aspectos gerais da geologia seja nos estudos</p><p>da crosta oceânica.</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>Aspectos Gerais da Geologia</p><p>Submarina</p><p>Antes de tratarmos especificamente da geologia submarina, vamos nos ater à</p><p>geologia propriamente dita. A geologia estuda a Terra quanto à sua origem,</p><p>composição, estrutura e evolução, por meio do entendimento dos processos</p><p>internos e externos responsáveis por suas transformações. É parte das Ciências</p><p>Naturais e das Ciências da Terra (ou Geociências) e interage com outras áreas</p><p>como Física, Química, Matemática e Biologia (GEOLOGIA UFES, s/d).</p><p>A Geologia possibilita a compreensão de fenômenos como a formação de</p><p>minerais e rochas; o significado dos fósseis; a origem de vulcões, terremotos,</p><p>maremotos e montanhas; a formação de solos; o transporte e deposição de</p><p>sedimentos; e a acumulação de água subterrânea.</p><p>Segundo Thévenin (2020), a oceanografia geológica estuda a formação,</p><p>composição e história do fundo marinho, desde as praias e zonas costeiras</p><p>até o assoalho oceânico.</p><p>Muitas das feições geológicas que existem nos continentes – montanhas, vales,</p><p>vulcões, planícies e cânions – existem nos oceanos. No entanto, o assoalho</p><p>oceânico apresenta uma extensa paisagem acidentada sem igual nos continentes.</p><p>A maioria das ilhas que conhecemos começou como vulcões submarinos que</p><p>transpassaram a superfície do mar. A maior cadeia de montanhas contínua da</p><p>59</p><p>GEOLOGIA SUBMARINA | UNIDADE III</p><p>Terra é a cordilheira meso-oceânica (ou cadeia dorsal mesoatlântica – figura</p><p>30) que se estende de norte a sul do oceano Atlântico e aflora em alguns</p><p>lugares como na Islândia. A Fossa das Marianas (figura 31), situada no oceano</p><p>Pacífico central, é a região mais profunda da superfície do planeta, 11 km</p><p>abaixo do nível do mar.</p><p>Figura 30. Cordilheira Dorsal Mesoatlântica.</p><p>Fonte: Mesquita (2017). marsemfim.com.br/wp-content/uploads/2017/11/dorsal-atl%C3%A2ntica.jpg. Acesso em: 1o abr. 2021.</p><p>Figura 31. Fossa das Marianas (Oceano Pacífico).</p><p>Fonte: Ambrósio (2020). misteriosdomundo.org/wp-content/uploads/2020/06/maxresdefault-1-750x430.jpg e em misteriosdomundo.org/wp-</p><p>content/uploads/2020/06/shutterstock_1410343970.jpg. Acessos em: 1 abr. 2021.</p><p>As Fossas de Mariana ainda são um mistério para muitos. O vídeo Este</p><p>é o lugar mais profundo dos oceanos, disponível em: www.youtube.com/</p><p>watch?v=GihgKDHS95I&t=285s, mostra um pouco dessa interessante</p><p>região marinha.</p><p>Vale a pena conferir!</p><p>60</p><p>UNIDADE III | GEOLOGIA SUBMARINA</p><p>Os geólogos marinhos examinam as características físicas e químicas dos</p><p>sedimentos, sua idade, origem, distribuição e transporte. Também estudam</p><p>entre outros temas a batimetria dos oceanos, sísmica e vulcanismo, processos de</p><p>erosão costeira e variações do nível do mar. Além disso, investiga os recursos</p><p>submarinos, como depósitos minerais de petróleo e gás.</p><p>A geologia submarina pode ser entendida como uma parte da oceanografia</p><p>geológica.</p><p>Vamos conhecer um pouco mais dessas regiões submarinas.</p><p>Cordilheira Dorsal Mesoatlântica</p><p>A Cadeia Dorsal Mesoatlântica é a cordilheira submarina que se estende sob</p><p>o Oceano Atlântico, e o Oceano Ártico, desde a latitude 54ºS até a latitude</p><p>87ºN na ilha subantártica de Bouvet, à latitude 54ºS.</p><p>Sua formação (figura 32) há 200 milhões de anos é recente, já que o planeta</p><p>Terra tem 4,6 bilhões de anos, e deve-se a um limite divergente entre placas</p><p>tectônicas (afastamento das placas que se movem em sentidos contrários e,</p><p>em consequência, geram adição de magma à crosta terrestre submarina): a</p><p>placa Norte-Americana, a placa Euroasiática, no Atlântico Norte; a placa</p><p>Sul-Americana e a Africana no Atlântico Sul. Elas estão em movimento e</p><p>demonstram que o Atlântico está em expansão ao longo desta dorsal, no ritmo</p><p>de 2 a 10 cm por ano.</p><p>Figura 32. Formação da Cadeia Dorsal Mesoatlântica.</p><p>Fonte: Mesquita (2017). marsemfim.com.br/wp-content/uploads/2017/11/forma%C3%A7%C3%A3o-1.jpg. Acesso em: 1o abr. 2021.</p><p>61</p><p>GEOLOGIA SUBMARINA | UNIDADE III</p><p>Treze ilhas, entre os dois hemisférios, são os pontos culminantes da cordilheira</p><p>submarina:</p><p>a. No Atlântico Norte:</p><p>› Jan Mayen, no Oceano Ártico;</p><p>› Kolbeinsey, ao norte da Islândia;</p><p>› Islândia;</p><p>› Açores, cujo ponto culminante é Pico Alto, na Ilha do Pico, com 2351 m;</p><p>› Bermudas (Bermuda foi formada na dorsal, mas encontra-se atualmente</p><p>a oeste da mesma);</p><p>› Penedos de São Pedro e São Paulo.</p><p>b. No Atlântico Sul:</p><p>› Ascensão (The Peak, Montanha Verde, com 859 m);</p><p>› Ilhas Trindade, altitude máxima de 600 m, e Martim Vaz, altitude máxima</p><p>de 175 metros; localizadas no Atlântico, a cerca de 1 200 km a leste da</p><p>sede do município de Vitória, ES, do qual faz parte.;</p><p>› Santa Helena (Diana’s Peak, 818 m);</p><p>› Tristão da Cunha (Queen Mary’s Peak, 2062 m);</p><p>› Gonçalo Álvares (ou Gough Island), (Edinburgh Peak, com 909 m);</p><p>› Bouvet (Olavtoppen, 780 m).</p><p>As dorsais submarinas dos oceanos estão conectadas nos polos, formando a</p><p>maior cadeia de montanhas do mundo com cerca de 65.000 km de extensão.</p><p>Assista ao vídeo Evolución de los fondos oceânicos, disponível em: www.</p><p>youtube.com/watch?v=j_JjW1O2zHs&t=82s e veja, de forma esquemática,</p><p>a evolução da formação dos fundos oceânicos.</p><p>Fossas das Marianas</p><p>Localizada a leste das ilhas Marianas, no oceano Pacífico, a fossa mede incríveis</p><p>11034 metros de profundidade. Para que você ter uma ideia do que representa</p><p>62</p><p>UNIDADE III | GEOLOGIA SUBMARINA</p><p>esse valor, tenha em mente que o Monte Everest, pico mais alto do planeta,</p><p>tem 8848 metros de altitude.</p><p>A Fossa das Marianas foi explorada pela primeira vez em 23 de janeiro de</p><p>1960. Na ocasião, os mergulhadores Don Walsh e Jacques Piccard atingiram</p><p>uma profundidade de 10916m a bordo do batiscafo Trieste. O mesmo ponto</p><p>foi alcançado pelo submarino automatizado Kaiko, construído pelos japoneses.</p><p>Infelizmente, não há registros visuais deste evento devido à estrutura dos</p><p>veículos submersíveis, que precisaram ter suas janelas quase totalmente</p><p>suprimidas, para que pudessem suportar melhorar a pressão.</p><p>Fossas abissais, como são conhecidas as formações deste tipo, são geradas a</p><p>partir da colisão entre duas placas tectônicas, em um movimento semelhante,</p><p>porém oposto ao que acontece na formação de vales ou cânions. No caso da</p><p>Fossa das Marianas, as placas envolvidas foram as do Pacífico e das Filipinas,</p><p>que se chocaram há mais ou menos 50 milhões de anos. E, como as placas</p><p>continuam se movendo desde então, não seria nenhuma novidade se nos</p><p>próximos milhares de anos a profundidade na região se tornasse ainda maior.</p><p>De acordo com Mesquita (2018), as zonas de subdução ocorrem onde uma</p><p>parte do fundo do mar. Neste caso, a placa do Pacífico mergulha abaixo de</p><p>outra, a placa das Filipinas. Embora as forças tectônicas acabem por deformar</p><p>a placa do Pacífico para que ela faça um mergulho quase vertical no interior</p><p>da Terra, no fundo do mar ela mergulha em um ângulo menos abrupto.</p><p>Uma das razões pelas quais a Fossa das Mariana é tão profunda, é porque o</p><p>Pacífico Ocidental abriga alguns dos mais antigos fundos marinhos do mundo</p><p>com cerca de 180 milhões de anos. Outro fator é que a Fossa das Marianas</p><p>está longe da foz de qualquer rio que, normalmente, despeja lama no mar.</p><p>O fundo dos oceanos é formado por lava em cumes. Quando é fresca, a lava</p><p>é comparativamente quente e flutuante, subindo alto no manto de água</p><p>subjacente. Mas, à medida que envelhece e afasta-se da sua fonte, a lava esfria</p><p>lentamente e torna-se cada vez mais densa. Isso faz com que se assente sempre</p><p>mais baixo. Esse é o caso da Fossa das Marianas.</p><p>O mapa da figura 33 mostra a localização da Fossa das Marianas.</p><p>63</p><p>GEOLOGIA SUBMARINA | UNIDADE III</p><p>Figura 33. Localização da Fossa das Marianas.</p><p>Fonte: Mesquita (2018). marsemfim.com.br/wp-content/uploads/2018/03/mapa-1-640x389.jpg. Acesso em: 1o abr. 2021.</p><p>No Brasil existe Serviço Geológico do Brasil (CPRM) (vide em www.cprm.gov.</p><p>br/publique/Geologia/Apresentacao-202) que além de pesquisar assuntos</p><p>relacionados à geologia terrestre, trabalha também com a geologia marinha</p><p>(submarina).</p><p>Segundo o site oficial</p><p>As atividades de mapeamento geológico e integração geológica</p><p>regional são coordenadas em todo país através de ações planejadas</p><p>e organizadas pelo Departamento de Geologia-DEGEO, focadas no</p><p>objetivo de ampliação do conhecimento geológico e na evolução das</p><p>ciências geológicas, em áreas continentais e oceânicas.</p><p>64</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>Estudos Gerais da Crosta Oceânica</p><p>Nas Unidades anteriores já havíamos feito uma breve abordagem da crosta</p><p>oceânica, sendo que neste segundo capítulo da terceira unidade faremos um</p><p>estudo mais detalhado.</p><p>De acordo com Branco (s/d), o relevo oceânico, ou seja, a morfologia da</p><p>crosta terrestre no fundo dos oceanos, compreende cinco formas principais:</p><p>Plataforma Continental</p><p>É a porção do fundo oceânico que margeia os continentes, indo da linha da costa</p><p>até a profundidade de aproximadamente 200 m. É plana, com uma inclinação</p><p>muito suave (1 m de declive para cada 1.000 m de extensão) e largura variável</p><p>(70 a 80 km em média, podendo chegar a várias centenas).</p><p>Essa largura é maior em oceanos como o Atlântico, com margens continentais</p><p>passivas. No Brasil, é bem mais larga na região Sudeste do que na Nordeste.</p><p>Em oceanos como o Pacífico, com margens continentais tectonicamente ativas,</p><p>a plataforma tem largura reduzida. É recoberta por sedimentos de origem</p><p>continental trazidos principalmente</p><p>pelos rios, mas também por geleiras e</p><p>ventos. Abriga importantes concentrações de recursos minerais, fornecendo</p><p>também grande parte da produção atual de petróleo.</p><p>Normalmente essa porção é dividida em plataforma continental proximal</p><p>(porção mais próxima do continente), plataforma continental média e</p><p>plataforma continental distal, cada uma delas com suas características biológicas,</p><p>geomorfológicas e sedimentológicas.</p><p>As águas oceânicas acima da plataforma e fora da influência das marés</p><p>constituem, do ponto de vista biológico, a zona nerítica, a mais importante</p><p>para a pesca. Compreende formas de vida sésseis, ou seja, que vivem fixas ao</p><p>fundo do mar (como os corais) e nectônicas (como os peixes).</p><p>Essa é a unidade mais importante do relevo submarino. Além dos recursos</p><p>minerais que contém, nela o sol atinge praticamente todo o fundo marinho,</p><p>permitindo a fotossíntese e o crescimento do plâncton. Por isso, ali estão as</p><p>maiores regiões pesqueiras.</p><p>65</p><p>GEOLOGIA SUBMARINA | UNIDADE III</p><p>Talude Continental</p><p>Também chamado de vertente continental, é a região de inclinação acentuada</p><p>(1 m de declive para cada 40 m de extensão) que vem após a plataforma</p><p>continental e se estende até a planície abissal. O limite externo da plataforma</p><p>continental, onde ocorre a brusca mudança de declividade, recebe o nome de</p><p>quebra da plataforma.</p><p>O relevo do talude continental não é homogêneo, havendo quebras de</p><p>declividade, cânions e vales. É recoberto por argilas muito finas e restos de</p><p>seres marinhos. Como tem inclinação acentuada, são frequentes as correntes</p><p>de turbidez e os depósitos sedimentares do tipo turbidito.</p><p>Na base do talude, sequências sedimentares constroem uma unidade de relevo</p><p>irregular conhecida como elevação ou sopé continental. Essa elevação estende-se</p><p>entre 3.000 e 5.000 m de profundidade e tem uma declividade intermediária</p><p>entre a da plataforma continental e a do talude. É composta predominantemente</p><p>por sedimentos de origem continental.</p><p>Figura 34. Perfil esquemático de uma margem continental.</p><p>Fonte: Branco (s/d). www.cprm.gov.br/publique/media/canal_escola/aguas/teless_mahiges.jpg. Acesso em: 1o abr. 2021.</p><p>Aqui ocorrem vulcões isolados ou dispostos em linha, como o Cinturão de</p><p>Fogo do Pacífico. Do ponto de vista biológico, essa formação corresponde à</p><p>zona batial.</p><p>A plataforma continental, o talude continental e o sopé continental constituem</p><p>a chamada margem continental, pois pertencem ainda à crosta continental,</p><p>embora submersos.</p><p>66</p><p>UNIDADE III | GEOLOGIA SUBMARINA</p><p>Planície Abissal</p><p>É a região extensa e profunda, mais ou menos plana e horizontal que, nas</p><p>margens continentais do tipo Atlântico, começa na base do sopé continental</p><p>e estende-se até as cordilheiras oceânicas. Está geralmente a 4.000 m de</p><p>profundidade.</p><p>Figura 35. Zona pelágica.</p><p>Fonte: Branco (s/d). www.cprm.gov.br/publique/media/canal_escola/aguas/zona_pelagica.jpg. Acesso em: 1o abr. 2021.</p><p>Constituem os compartimentos com as maiores extensões territoriais dos</p><p>oceanos e são localmente interrompidos pelos montes ou montanhas submarinas,</p><p>elevações isoladas que podem atingir 1.000 m de altura e cujas porções emersas</p><p>constituem as ilhas oceânicas.</p><p>Em termos biológicos, compreende a zona pelágica, onde vivem normalmente</p><p>seres que não dependem dos fundos marinhos, sendo habitada principalmente</p><p>por seres planctônicos (que são levados pelas águas) e nectônicos (animais</p><p>que nadam).</p><p>67</p><p>GEOLOGIA SUBMARINA | UNIDADE III</p><p>O domínio pelágico é muitas vezes dividido em cinco zonas (figura 35),</p><p>conforme a profundidade:</p><p>I. Zona Epipelágica ou Superficial</p><p>› Vai até 200 m de profundidade e inclui a porção do mar onde pelo</p><p>menos 1% da luz solar consegue penetrar, permitindo a fotossíntese.</p><p>Essa penetração da luz do sol depende não apenas da profundidade,</p><p>mas também da turbidez da água, podendo ser de apenas alguns</p><p>centímetros.</p><p>II. Zona Mesopelágica</p><p>› De 200 m até cerca de 1.000 m de profundidade. Embora ainda penetre</p><p>alguma luz solar, ela não é suficiente para promover a fotossíntese.</p><p>Sua temperatura varia entre 4ºC (na base) e 20ºC (nas partes mais</p><p>rasas). Os animais mesopelágicos caracterizam-se por fazer grandes</p><p>deslocamentos verticais diários, aproximando-se da superfície da</p><p>água à noite, mas mergulhando para águas profundas durante o dia.</p><p>III. Zona Batipelágica</p><p>› De 1.000 até cerca de 4.000 m de profundidade, dependendo da</p><p>profundidade da margem continental. Tem uma temperatura média</p><p>de 4ºC. Não recebe a luz solar e, por isso, nela não há produção</p><p>primária de alimentos. Também pela falta de luz, nela vivem alguns</p><p>animais que não possuem olhos. Os animais batipelágicos nunca se</p><p>aproximam da superfície do mar.</p><p>IV. Zona Abissopelágica</p><p>› Localizam-se sobre as planícies abissais. É uma região onde a pressão</p><p>da água é enorme e a falta de nutrientes e a baixa temperatura</p><p>só permitem poucas formas de vida. Representa 42% dos fundos</p><p>oceânicos. Os seres abissais são dotados de adaptações especiais,</p><p>pela total falta de luz e elevada pressão, sendo exemplos os peixes</p><p>cegos e polvos gigantes.</p><p>V. Zona Hadopelágica ou Zona Hadal</p><p>› Inclui as águas associadas ao fundo das fossas oceânicas com mais</p><p>de 6.000 m de profundidade, como a Fossa das Marianas, que atinge</p><p>11.000 m de profundidade e pressão de 1.100 atmosferas.</p><p>68</p><p>UNIDADE III | GEOLOGIA SUBMARINA</p><p>Fossas Submarinas</p><p>São as zonas mais profundas dos oceanos. Têm forma alongada, estreita</p><p>e com laterais de alta declividade. Formam-se onde se encontram duas</p><p>placas tectônicas (zona de subducção). A Fossa das Marianas, no Oceano</p><p>Pacífico, descoberta em 1960, é a mais profunda que se conhece, com</p><p>11.022 metros.</p><p>Cordilheiras Oceânicas</p><p>Ao contrário das fossas oceânicas, as cordilheiras são zonas alongadas,</p><p>contínuas, fraturadas e escarpadas que se elevam a partir da planície abissal.</p><p>São formadas predominantemente por processos vulcânicos e tectônicos</p><p>relacionados à movimentação das placas tectônicas, com superposição de</p><p>depósitos sedimentares de oceanos profundos.</p><p>Correspondem às zonas de separação de placas tectôncias (zonas de</p><p>acresção), como a Dorsal Mesoatlântica, que existem ao longo de todo</p><p>o Oceano Atlântico. Estão presentes em todos os oceanos e contêm, nas</p><p>suas porções centrais, as zonas de maior atividade tectônica dos fundos</p><p>oceânicos.</p><p>Picos mais elevados dessas cordilheiras podem alcançar a superfície do</p><p>mar, formando ilhas oceânicas, como o arquipélago de Fernando de</p><p>Noronha, por exemplo. Totalizam 84.000 km e têm uma largura média</p><p>de 1.000 km.</p><p>Você chegou ao final de mais uma unidade de estudos. Aqui você teve a</p><p>oportunidade de estudar a geologia submarina envolvendo aspectos gerais</p><p>e características da crosta oceânica, revisando, em parte, alguns conteúdos</p><p>preliminares de capítulos anteriores. Aspectos geológicos para estudo dos</p><p>solos são importantes pois a geologia possibilita a compreensão de fenômenos</p><p>como a formação de minerais e rochas. Destacou-se a Cordilheira Dorsal</p><p>Mesoatlântica (no oceano Atlântico) e as Fossas das Marianas (no oceano</p><p>Pacífico) que são duas formações geológicas de grande importância no estudo</p><p>do solo submarino. Reforçamos os aspectos da crosta oceânica aprofundando</p><p>conteúdos referentes à Plataforma e ao Talude Continental, a Planície Abissal</p><p>e suas divisões e subdivisões.</p><p>69</p><p>UNIDADE IV</p><p>BIOLOGIA MARINHA</p><p>E ESTRUTURAS</p><p>SUBMARINAS</p><p>Assim como o solo terrestre depende, em muito, das condições ambientais</p><p>em que ele está inserido (flora e fauna), o solo marinho é rico na diversidade</p><p>biológica que se relacionam com ele. Por outro lado, esse mesmo solo submarino</p><p>suporta diversos tipos de estruturas criadas pelo homem (uma plataforma de</p><p>perfuração de petróleo, por exemplo) e, para que isso ocorra, determinados</p><p>critérios devem ser atendidos. É isso que veremos nesta última unidade.</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>Aspectos da Biologia Marinha que</p><p>afetam o Solo Submarino</p><p>Para estudarmos a biologia marinha e sua relação com o solo precisamos de</p><p>alguns conceitos fundamentais</p><p>a respeito do ambiente marinho.</p><p>Segundo Rocha (2015), o ambiente oceânico pode ser divido em:</p><p>» domínio pelágico – relativo à coluna d’água;</p><p>» domínio bentônico – relativo ao fundo oceânico, formado por</p><p>substratos consolidados (rochas) e inconsolidados (sedimentos</p><p>arenosos).</p><p>O ambiente pelágico, por sua vez, pode ser dividido em:</p><p>» zona nerítica – mais próxima à costa;</p><p>» zona oceânica – demais áreas que podem ser subdividas em:</p><p>› zona epipelágica ou zona eufótica;</p><p>› zona mesopelágica: estende-se do limite inferior da zona epipelágica</p><p>até a isoterma de 10oc;</p><p>70</p><p>UNIDADE IV | BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS</p><p>› zona infrapelágica: zona distrófica, na qual a intensidade luminosa</p><p>apesar de perceptível ao olho humano encontra-se abaixo do ponto</p><p>de compensação fotossintético.</p><p>› zona batipelágica: estende-se até a isoterma de 4oc;</p><p>› zona abissopelágica: caracteriza-se pela estabilidade térmica;</p><p>› zona hadopelágica: presença exclusiva de espécies endêmicas.</p><p>Todas essas zonas estão representadas na figura 36 a seguir.</p><p>Figura 36. Ambientes (zonas) pelágicas.</p><p>Fonte: Rocha (2015, p.98). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 2</p><p>abr. 2021.</p><p>No ambiente pelágico encontramos dois grupos de organismos que se classificam</p><p>de acordo com a capacidade de locomoção:</p><p>» Plâncton: organismos com capacidade natatória inferior às forças</p><p>das marés e correntes marinhas, dispersando-se na direção dessas.</p><p>Podem ser vegetais (fitoplânctons) ou animais (zooplânctons).</p><p>» Nécton: organismos que nadam ativamente, superando as forças</p><p>cinéticas do meio; são peixes em geral e moluscos, mamíferos</p><p>marinhos e répteis.</p><p>71</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS | UNIDADE IV</p><p>Bentos</p><p>São organismos que vivem associados ao fundo marinho (ambiente bentônico)</p><p>– são chamados de bentos (que significa “profundo”, “profundeza”). Segue uma</p><p>classificação dos organismos marinhos bentônicos:</p><p>Categoria trófica: fitobentos e zoobentos.</p><p>» fitobentos: autótrofos (cianobactérias, microalgas e macrófitos);</p><p>» zoobentos: animais que habitam a região betônica.</p><p>Quanto ao tamanho:</p><p>» macrofauna: metazoários > 0,50 mm;</p><p>» mesofauna: pequenos metazoários entre 0,50 e 0,062 mm;</p><p>» microfauna: pequenos protozoários e bactérias < 0,062 mm.</p><p>Quanto ao substrato:</p><p>» epifauna/epiflora;</p><p>» infauna.</p><p>Quanto à locomoção:</p><p>» sésseis;</p><p>» sedentários;</p><p>» vágeis;</p><p>» perfurantes.</p><p>Habitantes de sedimentos inconsolidados:</p><p>» pivotantes: ex: esponjas;</p><p>» cavadores: ex: crustáceos;</p><p>» intersticiais.</p><p>72</p><p>UNIDADE IV | BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS</p><p>Toda biodiversidade marinha é afetada por variáveis tais como:</p><p>» tipo de substrato: sedimentos rochosos ou friáveis;</p><p>» velocidade das correntes próxima ao assoalho marinho;</p><p>» concentração de oxigênio nas águas profundas;</p><p>» fluxo vertical de matéria orgânica particulada que se direciona para</p><p>o fundo do mar.</p><p>Vamos ver brevemente cada um deles.</p><p>Tipo de substrato</p><p>Controlam várias características do bento profundo, incluindo a taxonomia</p><p>(definição de grupos de organismos biológicos), padrões de mobilidade e tipo</p><p>de alimentação. Substratos rígidos ou rochosos são dominados por sésseis,</p><p>esponjas, águas-vivas, anêmonas e protozoários marinhos. Em sedimentos</p><p>inconsolidados móveis, pobres em matérias orgânicas, poliquetas (vermes)</p><p>alimentam-se de detritos do mar.</p><p>Velocidade das correntes marítimas</p><p>Influencia a natureza dos habitats bentônicos. Correntes próximas ao assoalho</p><p>submarino, em áreas relativamente planas em mar profundo, bem como vastas</p><p>regiões de colinas abissais são geralmente lentas e incapazes de transportar</p><p>os sedimentos.</p><p>Concentração de oxigênio em águas profundas</p><p>O oxigênio serve como receptor de elétrons para o metabolismo oxidativo.</p><p>Quando as concentrações de oxigênio da água caem para níveis abaixo de</p><p>0,5 ml/litro, no fundo do mar, esta baixa disponibilidade afeta diretamente</p><p>a comunidade bentônica da região.</p><p>Fluxo vertical de matéria orgânica</p><p>A principal fonte de alimentos para habitantes de águas profundas, excluindo</p><p>fontes hidrotermais e cold seeps (locais onde gases como o sulfeto de hidrogênio</p><p>e o metano percolam através dos sedimentos e escapam para a coluna d’água) é a</p><p>73</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS | UNIDADE IV</p><p>chuva de partículas orgânicas, que variam de células de fitoplâncton individuais</p><p>às carcaças de nectons caindo da zona eufótica. A produtividade primária de</p><p>matéria orgânica na zona eutrófica e a profundidade da coluna de água são</p><p>dois fatores que afetam o fluxo vertical que deposita no fundo do oceano.</p><p>A Tabela 1 ilustra os valores médios de biomassa de organismos bentônicos</p><p>em diferentes profundidades do oceano.</p><p>Tabela 1. Valores médios de biomassa de organismos bentônicos em diferentes profundidades do oceano.</p><p>Faixa de Profundidade (metros) Biomassa média (g/m2) (base úmida)</p><p>Faixa litorânea (baixa maré) 3000</p><p>< 200 200</p><p>500 – 1000 < 40</p><p>1000 – 1500 < 25</p><p>1500 – 2500 < 20</p><p>2500 – 4000 < 5</p><p>4000 – 5000 < 2</p><p>5000 – 7000 < 0,3</p><p>7000 – 9000 < 0,03</p><p>> 9000 < 0,01</p><p>Fonte: Rocha (2015, p.109).</p><p>Vegetação do fundo do mar</p><p>O fundo do mar é rico em diversos tipos de vegetação, o que seria impossível</p><p>abordar neste espaço, porém existe um vegetal – a grama marinha – ao qual</p><p>daremos destaque aqui.</p><p>Os prados submarinos (segundo DW, s/d) localizado no leito dos mares forma</p><p>uma vegetação em extinção, sendo que sua preservação é indispensável para</p><p>o equilíbrio nas regiões costeiras. Uma das principais funções desse tipo de</p><p>vegetação é o de evitar o fenômeno da erosão das praias.</p><p>Nos prados submarinos é onde existem as gramas marinhas (figura 37), cuja</p><p>evolução data de dezenas de milhares de anos atrás, época em que diversas</p><p>plantas com flores migraram da terra para os oceanos. Mesmo sendo aquáticas</p><p>elas são formadas por flores, sementes e pólen; e mesmo debaixo da água</p><p>conseguem realizar a fotossíntese que lhes garante viver e desenvolver mesmo</p><p>a profundidades de 60 metros (ou 190 pés) (MESQUITA, 2019).</p><p>74</p><p>UNIDADE IV | BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS</p><p>Figura 37. Grama marinha.</p><p>Fonte: BR Bio. i2.wp.com/www.brbio.org.br/wp-content/uploads/2015/07/11737949_1048676525144736_4514830431219993672_n.jpg.</p><p>Acesso em: em: 7 abr. 2021.</p><p>Outras importantes contribuições das gramas marinhas residem no fato de</p><p>formarem um ambiente para abrigar diversos tipos de peixes (como bacalhau</p><p>e solha entre outros), ajudam a filtrar materiais poluentes da água do mar,</p><p>além de serem capazes de armazenar grandes volumes de carbono que aquecem</p><p>a atmosfera terrestre. No entanto, segundo Mesquita (2019), o ecossistema</p><p>formado pelas gramas marinhas é um dos mais ameaçados da Terra, destacando</p><p>as da região do Mar Mediterrâneo que estão entre as mais devastadas.</p><p>As gramas marinhas crescem em um tipo de sedimento onde prosperam</p><p>enormes quantidades de sulfetos de hidrogênio que são substâncias mortais.</p><p>Ainda assim elas são responsáveis pela desintoxicação desse solo de sedimentos</p><p>realizando o bombeamento de boa parte de oxigênio que elas liberam no</p><p>processo de fotossíntese em suas raízes.</p><p>O benefício proporcionado pela existência das gramas marinhas reflete também</p><p>no setor pesqueiro e, pesquisas realizadas na primeira metade de década de 2010,</p><p>desenvolvidas pela Universidade de Cambridge, indicaram que as pradarias</p><p>dos mares do sul australiano proporcionam lucros para a indústria pesqueira.</p><p>Estima-se que a cada hectare de grama marinha preservada retorna cerca de</p><p>US$87.000 ao ano. Com isso, a simples preservação das gramas marinhas as</p><p>tornariam um valioso ecossistema para a economia local.</p><p>75</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS | UNIDADE IV</p><p>Os solos dos prados de gramas marinhas têm pouquíssima quantidade de</p><p>oxigênio que, somados às enormes quantidades de carbono, impedem sua</p><p>decomposição. Há bilhões de toneladas de carbono armazenadas no solo desses</p><p>prados que são liberados de volta aos oceanos,</p><p>podendo alcançar a atmosfera</p><p>na forma de CO2.</p><p>Uma curiosidade sobre as pradarias de gramas marinhas é que, apesar de</p><p>ocuparem apenas 0,2% do solo marinho, elas são responsáveis por cerca de</p><p>10% da armazenagem anual de carbono nos oceanos, em termos globais.</p><p>76</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>Análise de Estruturas Sustentadas em</p><p>Solo Marinho</p><p>Quando falamos de estruturas sustentadas em solo marinho, podemos partir</p><p>de um simples cais e plataformas de petróleo (figura 38) até a uma “cidade</p><p>submarina” (figura 39) tal como idealizada pela Petrobras.</p><p>Figura 38. Estruturas sustentadas em solo marinho.</p><p>(a) (b)</p><p>Fontes: (a) Cais de Morro de São Paulo (2019) blog.morrodesaopaulo.com.br/wp-content/uploads/2019/06/cais-1200x675.jpg; (b) (Click</p><p>Macaé) Plataforma de petróleo. clickmacae.com.br/empregos/mercado-de-trabalho/img/tipos-de-plataformas-ou-sondas-de-perfuracao-</p><p>submarina-7.jpg. Acesso em: 5 abr. 2021.</p><p>Figura 39. Cidade submarina da Petrobras.</p><p>Fonte: Click Macaé (2019). clickmacae.com.br/ft/8747.jpeg. Acesso em: 5 abr. 2021.</p><p>Além das plataformas de petróleo, o sistema de exploração em águas profundas</p><p>da Petrobras conta com verdadeiras cidades submarinas, situadas a mais de dois</p><p>77</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS | UNIDADE IV</p><p>mil metros abaixo da superfície. São estruturas de grande porte com diversos</p><p>equipamentos interdependentes e capazes de realizar tarefas complexas. Dentre</p><p>os elementos que compõem essas “cidades” temos:</p><p>» Árvore de natal molhada: esse nome foi dado nos Estados Unidos</p><p>por funcionários que ao verem o equipamento coberto pela neve</p><p>o associaram à árvore de natal; por ser usada no fundo mar, veio a</p><p>palavra “molhada”. São válvulas que fazem o controle do fluxo de</p><p>fluidos que são produzidos ou injetados.</p><p>» Manifold: consiste em um conjunto de válvulas e acessórios com</p><p>diversas funções, e serve para direcionar a produção de vários poços</p><p>para um duto coletor. Além disso, ajuda a reduzir o número de linhas</p><p>(dutos) conectadas à plataforma e diminuir o comprimento total das</p><p>linhas de poços usadas em um sistema de produção.</p><p>» Linhas flexíveis:  as unidades precisam ser interligadas, e as linhas</p><p>flexíveis fazem esse papel. São dutos que coletam e escoam os fluidos</p><p>para as unidades de produção. Auxiliam na injeção ou descarte de</p><p>material em reservatórios e transporte para o continente.</p><p>» Risers: são os trechos das tubulações que ficam suspensos, interligando</p><p>as linhas de produção submarinas às plataformas.</p><p>Equipamentos de interligação dos tipos PLET e PLEM:</p><p>» PLETs (Pipeline End Termination): fazem a interligação submarina entre</p><p>dutos rígidos e dutos flexíveis ou entre um duto e um equipamento</p><p>submarino.</p><p>» PLEMs (Pipeline End Manifold): permitem que seja feita a interligação</p><p>de dutos com outros trechos, pois são instalados na extremidade de</p><p>um trecho de duto.</p><p>Composição do sistema de exploração de petróleo</p><p>em águas profundas</p><p>Complementando os equipamentos já citados, há outros assessórios e</p><p>dispositivos que realizam funções tais como monitoramento operacional,</p><p>78</p><p>UNIDADE IV | BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS</p><p>operações remotas e injeção de produtos químicos – são as mangueiras e os</p><p>cabos elétricos submersos.</p><p>Um dos grandes desafios para o futuro é conseguir fazer a migração de</p><p>equipamentos das plataformas para o fundo do mar de maneira remota,</p><p>aumentando a segurança das operações e também sua eficácia.</p><p>Segundo o site Clik Macaé (s/d), existem os seguintes tipos de estruturas</p><p>instaladas nos oceanos e fixadas no solo marinho.</p><p>Plataformas fixas</p><p>Por ser fixa e não poder ser transferida para outro campo petrolífero, ela é</p><p>projetada para operar até o esgotamento da jazida em um determinado local por,</p><p>em média, até 30 anos (essa vida útil é afetada pelo tamanho do reservatório</p><p>e pela porosidade das rochas armazenadoras). Uma vez desativadas essas</p><p>plataformas fixas atraem peixes diversos e arrecifes artificiais.</p><p>São projetadas e instaladas em águas não profundas de até 200 m. As primeiras,</p><p>porém, operaram em profundidades de até 400 m. Em geral, as plataformas</p><p>fixas são constituídas de estruturas modulares de aço, instaladas no local de</p><p>operação, com estacas cravadas no fundo do mar.</p><p>Processo de construção e instalação: primeiro é construída a jaqueta, que é</p><p>a base da plataforma, a ser fixada no fundo do mar. A construção da jaqueta é</p><p>feita nos estaleiros na posição horizontal. Após a construção, a jaqueta é levada</p><p>para a sua locação em barcaças de grande porte e lançada ao mar na posição</p><p>vertical, no ponto onde vai operar. Uma vez fixada no fundo do mar, a jaqueta</p><p>recebe as partes superiores da plataforma, que constituem os equipamentos de</p><p>perfuração, estocagem de materiais, alojamento de pessoal, bem como todas</p><p>as instalações necessárias para a produção dos poços. A produção é escoada</p><p>diretamente por dutos ou para navios visto que não possuem tanques de</p><p>armazenamento.</p><p>Plataformas de pernas atirantadas (Tension Leg</p><p>plataform –TLP)</p><p>São plataformas similares às semissubmersíveis e são flutuantes. Sua ancoragem</p><p>é feita pelas estruturas tubulares, como tendões, fixados no fundo do mar por</p><p>estacas, e mantidos esticados pela flutuação da plataforma, ou seja, por tensão</p><p>79</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS | UNIDADE IV</p><p>entre a superfície do mar e o fundo. A estabilidade da unidade de produção</p><p>é assegurada pelos tendões tensionados, tornando-as muito próximas às</p><p>plataformas fixas. Sua aplicação é predominantemente para produção, mas</p><p>também podem funcionar como sonda de perfuração. Este tipo de unidade</p><p>é comum no Golfo do México, mas não é encontrada no Brasil. A Petrobras</p><p>está contratando a sua primeira plataforma TLD para instalação na Bacia</p><p>de Campos.</p><p>Plataformas autoeleváveis</p><p>São plataformas que têm uma estrutura de apoio de três ou quatro pernas,</p><p>com movimento acionado de forma mecânica ou hidráulica em sentido ao</p><p>fundo do mar. Sua composição é uma espécie de balsa ou pranchão, no qual</p><p>encontram-se os instrumentos de operação e de apoio tais como sonda</p><p>de perfuração, alojamentos, refeitórios, laboratórios, salas de controle,</p><p>heliporto etc.</p><p>Após imersa, inicia-se a elevação da plataforma acima do nível da água, a</p><p>uma altura segura e fora da ação das ondas. São plataformas do tipo móvel,</p><p>transportadas por rebocadores ou autopropulsão. Fazem perfuração de poços</p><p>exploratórios na plataforma continental em águas consideradas rasas para</p><p>a indústria offshore (em profundidades que variam de 5 a 200 m). Uma vez</p><p>finalizada a perfuração de determinado poço, o convés da plataforma desce até</p><p>o nível do mar e a unidade pode ser rebocada para outra localidade no mar.</p><p>Plataformas semissubmersíveis</p><p>As plataformas semissubmersíveis são compostas de uma estrutura de um ou</p><p>mais conveses, apoiada em flutuadores submersos. Uma unidade flutuante sofre</p><p>movimentações devido à ação das ondas, correntes e ventos, com possibilidade</p><p>de danificar os equipamentos a serem descidos no poço. Por isso, torna-se</p><p>necessário que ela fique posicionada com estabilidade na superfície do mar.</p><p>Dois tipos de sistema são responsáveis pelo posicionamento e estabilidade</p><p>da unidade flutuante: o sistema de ancoragem e o sistema de posicionamento</p><p>dinâmico. O sistema de ancoragem é constituído por 8 a 12 âncoras com cabos</p><p>ou correntes que atuam como molas, produzindo esforços capazes de restaurar</p><p>a posição da plataforma, quando ela é modificada pela ação das ondas, ventos</p><p>e correntes marítimas.</p><p>80</p><p>UNIDADE IV | BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS</p><p>No sistema de posicionamento dinâmico não existe ligação física da plataforma</p><p>com o fundo do mar (ancoragem), exceto a dos equipamentos de perfuração</p><p>que têm que atingir o leito marinho. Sensores acústicos determinam a deriva</p><p>da unidade flutuante, e propulsores no casco, acionados por computador,</p><p>restauram a posição da plataforma.</p><p>As plataformas semissubmersíveis podem ou não ter propulsão própria.</p><p>De qualquer forma, apresentam grande mobilidade e são utilizadas</p><p>para a</p><p>perfuração de poços e para produção em águas profundas e ultraprofundas</p><p>(acima de 200 m).</p><p>Navios sonda</p><p>É uma categoria de embarcação (navio) projetada para a perfuração de poços</p><p>submarinos, com uma torre de perfuração localizada no centro do navio,</p><p>onde uma abertura no casco permite a passagem da coluna de perfuração. O</p><p>sistema de posicionamento do navio-sonda, composto por sensores acústicos,</p><p>propulsores e computadores, anula os efeitos do vento, ondas e correntes</p><p>que tendem a deslocar o navio de sua posição. Os navios-sonda, assim como</p><p>as plataformas semissubmersíveis, são destinados à perfuração de poços em</p><p>águas profundas e ultraprofundas.</p><p>A figura 40 ilustra um resumo dos diversos tipos de plataformas petrolíferas</p><p>fixadas ou interligadas com o solo submarino.</p><p>Figura 40. Tipos de plataformas de petróleo.</p><p>Fonte: Época Negócios (2014), s2.glbimg.com/WwqrY7miksj-B263DJ0AN1oTqVo=/e.glbimg.com/og/ed/f/original/2014/11/06/plataforma.jpg.</p><p>Acesso em: em: 7 abr. 2021.</p><p>81</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS | UNIDADE IV</p><p>Na figura 40 temos (ÉPOCA NEGÓCIOS, 2014):</p><p>» 1 e 2: plataformas fixas;</p><p>» 3: Torre Complacente;</p><p>» 4 e 5: TLP;</p><p>» 6: Spar;</p><p>» 7 e 8: Submersíveis;</p><p>» 9: FPSO;</p><p>» 10: Sistema de completação molhada.</p><p>O solo submarino abriga, ainda, um complexo de dutos (figura 41) e outras</p><p>estruturas que atendem tanto a indústria petrolífera quanto a indústria de</p><p>telecomunicações (cabos submarinos) entre outras.</p><p>Figura 41. Duto submarino.</p><p>Fonte: Nogueira (2020). clickpetroleoegas.com.br/wp-content/uploads/2020/08/Instala%C3%A7%C3%A3o-de-Dutos-e-Estruturas-</p><p>Submarinas-POLI-UFRJ-300x169.jpg.webp. Acesso em: 5 abr. 2021.</p><p>82</p><p>UNIDADE IV | BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS</p><p>Formas de fixação de plataformas no solo</p><p>submarino</p><p>A instalação de plataformas em alto mar, fixadas no leito submarino, exige</p><p>uma tecnologia extremamente desenvolvida na área de construção naval-</p><p>civil, visto que as condições de movimento das águas dos oceanos são muito</p><p>variáveis e podem afetar a estrutura como um todo.</p><p>As plataformas de gravidade exigem uma base extremamente robusta para</p><p>sua fixação/sustentação. São fixadas no solo marinho por gravidade e são</p><p>construídas em concreto ou aço (figura 42).</p><p>Figura 42. Fixação de plataformas de gravidade.</p><p>Fonte: Amorim (2010, p.7). www.uezo.rj.gov.br/tccs/capi/TailandAmorim.pdf. Acesso em: em: 7 abr. 2021.</p><p>As plataformas autoelevatórias (ou Jack-up) são unidades móveis que, quando</p><p>estão em operação, são fixadas no solo marinho por meio de pernas treliçadas</p><p>que se encontram na extremidade da plataforma.</p><p>As plataformas chamadas Jaquetas têm uma estrutura de revestimento</p><p>constituída por tubos de aço (que são as jaquetas). São formadas por</p><p>uma estrutura treliçada e fixada no solo marinho por estacas. Possuem</p><p>geralmente de 4 a 8 pés fixos para alcançar a estabilidade contra a força</p><p>das ondas (Veja figura 43).</p><p>83</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS | UNIDADE IV</p><p>Figura 43. Fixação de uma plataforma do tipo “Jaqueta”.</p><p>Fonte: Amorim (2010, p.4). www.uezo.rj.gov.br/tccs/capi/TailandAmorim.pdf. Acesso em: em: 7 abr. 2021.</p><p>Uma das formas mais surpreendentes de fixação de plataformas no solo submarino</p><p>é o da Torre Complacente (figura 44). Tem características semelhantes à</p><p>plataforma do tipo Jaqueta, tem tubos de aço como revestimento e estrutura</p><p>treliçada. O que difere é o seu formato. Enquanto a jaqueta tem base mais</p><p>ampla, a torra complacente é formada por uma torre estreita e flexível para</p><p>suportar forças laterais por meio de deflexões. Com isso, aumenta a estabilidade</p><p>em lâminas d’água superiores a 400 metros (AMORIM, 2010, p.4).</p><p>Figura 44. Fixação da Torre Complacente.</p><p>Fonte: Amorim (2010, p.5). www.uezo.rj.gov.br/tccs/capi/TailandAmorim.pdf. Acesso em: em: 7 abr. 2021.</p><p>84</p><p>UNIDADE IV | BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS</p><p>Fazendo uma rápida análise dos fatores que afetam as estruturas submersas</p><p>em ambiente marinho podemos citar:</p><p>» Salinidade da água do mar: promove a corrosão tanto de estruturas</p><p>metálicas (aço) como de concreto. A aplicação de técnicas de proteção</p><p>catódica para controle de corrosão é uma alternativa para minimizar</p><p>esse problema (BASTISTA, s/d).</p><p>» Manutenção: é fundamental que todo tipos de estrutura submersa</p><p>esteja amparada por um programa de manutenção periódica</p><p>(preventiva e preditiva) que garanta sua funcionalidade, longevidade e</p><p>integridade. Há empresas especializadas em manutenção de estruturas</p><p>subaquáticas (CONTINENTAL, s/d)</p><p>» Macrótifas: são vegetais que habitam desde brejos até ambientes</p><p>totalmente submersos (isto é, debaixo d’água) (UFSCar, s/d). Sua</p><p>proliferação excessiva acarreta desequilíbrio ecológico e prejuízos</p><p>econômicos para usinas hidrelétricas (partes submersas em água</p><p>doce) (BATISTA, 2011)</p><p>» Temperatura da água: há uma grande diferença entre instalar</p><p>uma estrutura submarina no Atlântico Sul comparado com a mesma</p><p>estrutura instalada no Atlântico Norte. As diferenças de temperatura</p><p>nessas duas regiões do oceano Atlântico (vale o mesmo para o Oceano</p><p>Pacífico) fazem com que estruturas de características diferentes</p><p>sejam instaladas em cada local submerso.</p><p>» Velocidade das águas profundas: a velocidade das águas profundas,</p><p>que levam junto muitos sedimentos retirados do solo submarino</p><p>afetam de forma significativa a estabilidade estrutural instalada.</p><p>» Grau de compactação do solo submerso: este último item também</p><p>exerce forte influência na capacidade de manter estável qualquer</p><p>estrutura instalada no fundo do mar.</p><p>Encerra-se aqui esta unidade na qual foram estudados um pouco da biologia</p><p>marinha e estruturas submersas (como elas se relacionam com o solo profundo).</p><p>Em uma primeira etapa foi abordada a diversidade biológica existente no</p><p>fundo do mar nas diversas regiões (zonas) discriminadas no texto. Você viu</p><p>a importância dos organismos chamados bentos e as variáveis que afetam</p><p>85</p><p>BIOLOGIA MARINHA E ESTRUTURAS SUBMARINAS | UNIDADE IV</p><p>o comportamento e as características da biodiversidade marinha. Destaque</p><p>foi dado à “grama marinha”. Em uma segunda etapa foram apresentadas as</p><p>estruturas sustentadas em solo marinho (as plataformas, em particular) e as</p><p>variáveis que afetam sua sustentabilidade no ambiente aquático. As formas</p><p>de fixação dessas plataformas no fundo do mar foram brevemente discutidas.</p><p>86</p><p>PARA (NÃO) FINALIZAR</p><p>Você pode observar ao longo dos conteúdos abordados nesta disciplina que</p><p>são muitas as variáveis que podemos discutir a respeito do solo submarino</p><p>e dos elementos biodiversos a ele ligados. Estudos sobre o solo submarino</p><p>ainda são poucos e formam um campo de grandes oportunidades de pesquisa</p><p>e trabalho científico ou técnico.</p><p>Muito dos trabalhos de pesquisa concentram-se em regiões específicas do</p><p>nosso planeta como veremos, a seguir, indicando algumas literaturas recentes</p><p>sobre o tema.</p><p>Determination of the Engineering Properties of Submarine Soil Layers in the Bohai</p><p>Sea Using the Piezocone Penetration Test. Wu, Bohong; Wang, Guihe; Li, Jiong;</p><p>Wang, Yu; Liu, Baolin Moayedi, Hossein. Advances in Civil Engineering, 2018,</p><p>Vol.2018, 13 páginas.</p><p>De acordo com essa pesquisa, devido à complexidade da engenharia geotécnica</p><p>marinha, os ambientes operacionais agressivos, solos submarinos soltos e</p><p>alto teor de água, é extremamente difícil obter amostras de solo, mantendo as</p><p>condições in situ em áreas offshore. As propriedades de engenharia das camadas</p><p>de solo submarino no Mar de Bohai, China, foram investigadas neste trabalho.</p><p>Foram realizados teste de penetração piezocone wireline (CPTU) para realizar</p><p>medições diretas da resistência da ponta do cone, fricção da luva e pressão</p><p>dos poros. A classificação do solo e as propriedades relacionadas ao solo,</p><p>tais como a resistência ao cisalhamento não drenado, sensibilidade e taxa de</p><p>sobreconsolidação, perfil de resistência ao cisalhamento nas profundidades</p><p>de investigação e a capacidade de suporte da fundação de pilha única, foram</p><p>estimados. A classificação</p><p>do solo foi determinada de acordo com a literatura</p><p>disponível. Segundo os autores, os efeitos da onda e da carga do vento também</p><p>devem ser levados em consideração na engenharia offshore.</p><p>Seismic triggering of submarine slides in soft cohesive soil deposits. Biscontin, G;</p><p>Pestana, J. M; Nadim, F. Marine geology, 2004, Vol.203(3), pp.341-354.</p><p>De acordo com essa pesquisa, o perfil geológico de muitas encostas submersas</p><p>na plataforma continental consiste em argilas normalmente a ligeiramente</p><p>87</p><p>PARA (NÃO) FINALIzAR</p><p>superconsolidadas com profundidades que variam de alguns metros a centenas</p><p>de metros. Para esses solos, a carga de um terremoto pode gerar um excesso</p><p>significativo de pressão de água nos poros em profundidade, o que pode levar</p><p>a encosta a um estado de instabilidade durante o evento ou posteriormente</p><p>como resultado da redistribuição da pressão dos poros dentro do perfil do</p><p>solo. Os mecanismos de desencadeamento sísmico de iniciação de deslizamento</p><p>para esses solos são analisados com o uso de um novo modelo simplificado</p><p>para argilas que prevê variações realistas das relações tensão-deformação-</p><p>resistência, bem como geração de pressão de poro durante carregamento</p><p>dinâmico em cisalhamento simples. O modelo proposto é implementado em</p><p>um programa de elementos finitos para analisar a resposta sísmica de taludes</p><p>de submarinos.</p><p>Wave interaction with a submarine pipeline in clayey soil due to random waves</p><p>Vijaya Kumar, A; Neelamani, S; Narasimha Rao, S. Ocean engineering, 2005,</p><p>Vol.32(13), pp.1517-1538.</p><p>A pressão das ondas e a força de elevação devido a ondas aleatórias em um</p><p>oleoduto submarino (em repouso no leito, parcialmente enterrado e totalmente</p><p>enterrado) em solo argiloso são medidas. A influência de vários parâmetros tais</p><p>como o período da onda, altura da onda, profundidade da água, profundidade</p><p>de soterramento e índice de consistência do solo nas pressões das ondas ao</p><p>redor e força de levantamento no duto submarino foi investigada. As pressões</p><p>das ondas foram medidas em três locais ao redor do oleoduto submarino (cada</p><p>um a 120° em relação ao adjacente). Verifica-se que o espectro de pressão de</p><p>onda e força de levantamento em alto índice de consistência do solo é menor</p><p>quando comparado ao de baixo índice de consistência. Apenas enterrar o</p><p>gasoduto (e/D = 1,0) em solo argiloso reduz a força de levantamento para</p><p>menos de 60% da força experimentada por um gasoduto apoiado no fundo do</p><p>mar (e/D = 0,0) para Ic = 0,33.</p><p>Modelling of submarine landslides of rock and soil. Mariotti, C.; Heinrich, P.</p><p>International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 10</p><p>April 1999, Vol.23(4), pp.335-354.</p><p>Neste trabalho os deslizamentos de terra e seus efeitos hidráulicos foram</p><p>estudados por meios numéricos e experimentais. Um modelo bidimensional</p><p>baseado nas equações de Navier-Stokes foi desenvolvido considerando os</p><p>88</p><p>PARA (NÃO) FINALIzAR</p><p>sedimentos e a água como uma mistura. A lei de Bingham que descreve</p><p>a tensão efetiva e uma lei de erosão-difusão na interface água-sedimento</p><p>foram introduzidas no modelo. Experimentos de laboratório consistindo</p><p>no deslizamento de um bloco, um cascalho grosso e uma areia fina foram</p><p>realizados. Os resultados foram comparados com o modelo numérico. Esses</p><p>experimentos mostraram a importância da reologia do sedimento e da pressão</p><p>intersticial na velocidade de deslizamento e na geração das ondas de água.</p><p>Pipeline–soil–water interaction modelling for submarine landslide impact on</p><p>suspended offshore pipelines. Dutta, S. Geotechnique, Jan 2019, Vol.69(1), pp.29-41.</p><p>O deslizamento de terra submarino é um dos maiores riscos geográficos em</p><p>empreendimentos de petróleo e gás em águas profundas. Os impactos de blocos</p><p>planadores ou blocos out-runner, que carregam as propriedades geotécnicas</p><p>da massa do solo original antes do deslizamento, em dutos normais à direção</p><p>do deslizamento, são investigados neste estudo. Uma técnica de modelagem</p><p>numérica computacionalmente eficiente é desenvolvida usando uma abordagem</p><p>de dinâmica de fluidos computacional, incorporando um modelo dependente</p><p>de taxa de deformação e amolecimento de deformação para a resistência ao</p><p>cisalhamento não drenada de sedimento de argila, para simular a penetração</p><p>lateral de um tubo em um bloco de argila. O papel da água na cavidade e no</p><p>canal formado atrás do tubo durante a penetração lateral na força de arrasto foi</p><p>simulado com sucesso. Simulações numéricas para diferentes profundidades do</p><p>tubo explicam a mudança nos mecanismos de ruptura do solo, especialmente</p><p>em profundidades rasas.</p><p>Strength properties of ultra-soft kaolin. Sahdi, Fauzan; Gaudin, Christophe; White,</p><p>David J. Canadian Geotechnical Journal, 2014, Vol.51(4), pp.420-431.</p><p>As considerações de projeto geotécnico para oleodutos offshore, fundações e</p><p>lâminas submarinas envolvem a avaliação da resistência de solos de granulação</p><p>fina e a degradação dessa resistência com perturbação e remodelação. Para</p><p>tubulações e escorregadores offshore, a resistência relevante pode ser muito</p><p>baixa (alguns quilopascais ou menos), em relação a solos próximos à superfície</p><p>e altos níveis de remodelação, incluindo o arrastamento de água adicional.</p><p>É comumente reconhecido que os solos exibem uma perda de resistência</p><p>quando perturbados, mas não está claro como as propriedades de degradação</p><p>variam com o índice de liquidez. Os resultados demonstram que a ductilidade</p><p>89</p><p>PARA (NÃO) FINALIzAR</p><p>do solo (parâmetro que controla a taxa de degradação da resistência) pode</p><p>ser linearmente correlacionada ao índice de liquidez. A correlação do índice</p><p>de ductilidade-liquidez proposta é subsequentemente acoplada a uma relação</p><p>de índice de sensibilidade-liquidez para argilas naturais para estabelecer um</p><p>modelo para o comportamento de suavização de deformação observado em</p><p>um teste T-bar como uma função de consolidação. Por sua vez, porque a</p><p>sensibilidade é uma função do índice de liquidez, a resistência do solo intacto</p><p>está ligada à resistência remodelada obtida em laboratório (por exemplo, cone</p><p>de queda ou teste de palheta em miniatura) e testes de índice simples. Estes</p><p>fornecem uma base melhorada para caracterizar os efeitos de suavização para</p><p>inclusão em simulações de deslizamentos submarinos e modelos para interações</p><p>solo-estrutura que envolvem remodelação intensa.</p><p>Todos os trabalhos aqui citados, e poderiam ser citados diversos outros,</p><p>mostram que as pesquisas sobre o solo submarino são intensas, extremamente</p><p>específicas e que ainda deixam muitas questões a serem respondidas. Para</p><p>mais detalhes ou fontes de referência, recomenda-se uma busca no Portal de</p><p>Periódicos da Capes (www-periodicos-capes-gov-br.ez87.periodicos.capes.</p><p>gov.br/index.php?).</p><p>90</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>AMBRÓSIO, L. Fossas das Marianas: o lugar mais profundo dos oceanos. Mistérios do</p><p>mar, 2020. Disponível em: https://misteriosdomundo.org/fossa-das-marianas-o-lugar-</p><p>mais-profundo-dos-oceanos/. Acesso em: 1 abr. 2021.</p><p>AMBRÓSIO, L. Mistérios do mundo, 2020. 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Acesso em: 9 mar. 2021.</p><p>_Hlk65852799</p><p>_Hlk66181344</p><p>_Hlk66181453</p><p>_Hlk66182080</p><p>_Hlk66182767</p><p>_Hlk66182786</p><p>MTBlankEqn</p><p>_Hlk68858328</p><p>_Hlk68858375</p><p>_Hlk68284300</p><p>_Hlk68858399</p><p>_Hlk68284333</p><p>_Hlk68858440</p><p>_Hlk68284365</p><p>_Hlk68858501</p><p>_Hlk68284395</p><p>_Hlk68858537</p><p>_Hlk68284429</p><p>_Hlk68858576</p><p>_Hlk68858608</p><p>_Hlk77254274</p><p>_Hlk68858635</p><p>_Hlk68858679</p><p>_Hlk77254329</p><p>_Hlk68858720</p><p>_Hlk77254372</p><p>_Hlk68858825</p><p>_Hlk68858915</p><p>_Hlk68858957</p><p>_Hlk68859003</p><p>_Hlk68859046</p><p>_Hlk68859080</p><p>_Hlk68859104</p><p>_Hlk68859132</p><p>_Hlk68859189</p><p>_Hlk68165995</p><p>_Hlk68859266</p><p>_Hlk68859315</p><p>_Hlk68859357</p><p>_Hlk68859411</p><p>_Hlk77254694</p><p>_Hlk68859493</p><p>_Hlk68859544</p><p>_Hlk68859612</p><p>_Hlk68859718</p><p>_Hlk68859745</p><p>_Hlk68859793</p><p>_Hlk68859842</p><p>_Hlk68859879</p><p>_Hlk68692273</p><p>_Hlk68859914</p><p>_Hlk68692300</p><p>_Hlk68859950</p><p>_Hlk68692322</p><p>Submarina.</p><p>Objetivos</p><p>» Ter conhecimento ampliado da importância do estudo de solos</p><p>submarinos para sua formação em Especialista em Engenharia</p><p>Submarina.</p><p>» Conhecer as principais propriedades e características do solo</p><p>submarino.</p><p>» Compreender a grande influência que o solo submarino exerce sobre</p><p>os projetos de instalações submersas no mar.</p><p>» Adquirir conhecimentos básicos conceituais, porém fundamentais,</p><p>da Mecânica dos Solos e saiba aplicá-los profissionalmente.</p><p>» Conhecer as principais técnicas de avaliação do solo submarino.</p><p>» Ter noções da geologia submarina e de aspectos da biologia marinha.</p><p>» Saber realizar análises de estruturas sustentadas em solo marinho.</p><p>9</p><p>UNIDADE IMECÂNICA DOS</p><p>SOLOS</p><p>Nessa primeira Unidade nos concentraremos no estudo e conhecimento de</p><p>noções introdutórias de mecânica dos sólidos, que é um aspecto indispensável</p><p>para se trabalhar com o solo submarino. Na sequência você irá conhecer a</p><p>classificação dos solos e suas principais particularidades.</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>Conceitos Gerais de Mecânica dos</p><p>Solos</p><p>Noções introdutórias de mecânica dos solos</p><p>De acordo com o Dicionário da Construção Civil (2021) “a mecânica dos solos</p><p>estuda as características físicas dos solos e as suas propriedades mecânicas</p><p>(equilíbrio e deformação) quando submetido a acréscimos ou alívio de tensões”.</p><p>Segundo Caputo (1988, p.4), constitui requisito prévio para qualquer obra</p><p>de engenharia – barragem, túnel, corte, aterros etc. – o conhecimento da</p><p>formação geológica local, estudo das rochas, solo, minerais que o compõem,</p><p>bem como a influência da presença de água sob ou sobre a superfície da</p><p>crosta. Ainda segundo esse mesmo autor, além do estudo da mecânica dos</p><p>solos, são necessários conhecimentos básicos de mineralogia, petrologia,</p><p>geologia estrutural ou tectônica, geomorfologia, geofísica, pedologia (estudo</p><p>das camadas superficiais da crosta terrestre), mecânica das rochas, hidrologia</p><p>e meteorologia.</p><p>Outra área importante para o pleno estudo dos solos é a Geotécnica, que</p><p>combina a Geologia abordando aspectos físicos do solo com a Mecânica dos</p><p>Solos associado a problemas geológicos (CAPUTO, 1988, p. 5). A Geotécnica</p><p>tem como objetivo determinar, tanto quanto possível, sob fundamentação</p><p>científica, a interação terreno-fundação-estrutura (veja figura 2).</p><p>10</p><p>UNIDADE I | MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>Figura 2. Princípio da Geotécnica.</p><p>Fonte: Caputo (1988, p.6).</p><p>Mecânica dos Solos é definida pelo professor Terzaghi como “a aplicação das</p><p>leis da mecânica e da hidráulica aos problemas de engenharia relacionados</p><p>com os sedimentos e outros depósitos não consolidados de partículas sólidas</p><p>produzidas pela desintegração mecânica ou química das rochas, prescindindo</p><p>do fato de conterem ou não elementos constituídos de substâncias orgânicas”.</p><p>O professor Karl Terzaghi é considerado o “pai da Mecânica do Solos”.</p><p>Ele nasceu em Praga, na antiga Tchecoslováquia (atual República Checa)</p><p>em 1883, e a sua publicação Erdbaumechanik foi a precursora dos atuais</p><p>estudos de Mecânica dos Solos.</p><p>Os solos são resultantes do intemperismo ou da meteorização das rochas,</p><p>por desintegração mecânica ou decomposição química. A desintegração</p><p>mecânica ocorre por ação da água, temperatura, vegetação e vento formando</p><p>os pedregulhos e areias (solos de partículas grossas) e até mesmo os solos de</p><p>partículas finas (chamados de siltes). As argilas são consideradas um tipo de</p><p>solo que se forma em condições especiais e se compõem de partículas finas.</p><p>No caso da decomposição química, observa-se modificação química ou</p><p>mineralógica das rochas de origem. O principal agente é a água e os mais</p><p>importantes mecanismos de ataque são oxidação, hidratação, carbonatação e</p><p>os efeitos químicos da vegetação local.</p><p>Esses processos ocorrem de forma simultânea, mas pode haver a predominância</p><p>de um deles, dependendo do local e das condições climáticas.</p><p>Portanto, pode-se dizer que o solo é uma função da rocha-mater e dos diferentes</p><p>agentes de alteração (CAPUTO, 1988, p.14).</p><p>11</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I</p><p>A Pedologia é a ciência que estuda as camadas superficiais da crosta terrestre,</p><p>dando ênfase a sua formação e classificação. Ela considera também os efeitos</p><p>climatológicos sobre a formação do solo.</p><p>A formação de um solo (s) é função da rocha de origem (r), da ação dos</p><p>organismos vivos (o</p><p>v</p><p>), do clima (cl), da fisiografia (fs) e do tempo (t), de forma</p><p>que podemos expressar a formação do solo, matematicamente, assim:</p><p>s = f(r, o</p><p>v</p><p>, c l, fs, t)</p><p>Ainda de acordo com estudos de Pedologia, as camadas que constituem um</p><p>perfil são denominadas horizontes e são representadas pelas letras A (camada</p><p>superficial), B (subsolo) e C (camada profunda). Esses mesmos horizontes que</p><p>se diferenciam pela cor e composição química são subdivididos em A0, A1, ...,</p><p>B0, B1, ..., C0, C1, ... etc.</p><p>De acordo com os critérios de classificação pedológicos, os solos classificam-se</p><p>em: solos zonais ou climatogênicos, solos intrazonais e solos azonais.</p><p>Vejamos cada um deles, segundo Geografia Crítica (s/d):</p><p>» Zonais: são solos bem estabelecidos e maduros; formam grupos</p><p>de solos bem específicos. São os latossolos que ocorrem em clima</p><p>quente e úmido; do tipo podzol (típico de clima temperado), do tipo</p><p>terra roxa etc.</p><p>» Interzonais: são solos relacionados com o relevo local ou com a</p><p>sua rocha-mãe; o fenômeno do intemperismo foi que lhe deu vida.</p><p>Fazem parte dessa classe, ainda: solossalinos (terrenos alagadiços),</p><p>grumossolos ou solo de massapé (de argila) etc.</p><p>» Azonais: são aqueles que ainda não têm características bem</p><p>desenvolvidas. São solos que não apresentam o horizonte B, muito</p><p>provavelmente por serem novos. Não são afetados pelo clima da</p><p>região. Principais tipos: litossolos (solos locais com grande inclinação),</p><p>aluviais (provenientes de sedimentos fluviais).</p><p>Composição química e mineralógica dos solos</p><p>Tanto nos solos como nas rochas de origem, os minerais encontrados são os</p><p>mesmos, ou seja, não se diferenciam e são minerais primários. Encontram-se</p><p>também minerais secundários que se formam na decomposição. Por sua vez,</p><p>os principais componentes dos chamados “solos grossos” são os seguintes:</p><p>12</p><p>UNIDADE I | MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>» Silicatos: feldspato, mica, quartzo, serpentina, clorita, talco.</p><p>» Óxidos: hematita, magnetita e limonita.</p><p>» Carbonatos: calcita e dolomita.</p><p>» Sulfatos: gesso e anidrita.</p><p>Um mineral é uma substância inorgânica e natural, com composição química</p><p>e estruturas definidas. As propriedades físicas de maior interesse para os</p><p>engenheiros são a densidade e a dureza. A densidade dos minerais não metálicos</p><p>é, obviamente, menor que a densidade dos minerais metálicos. A dureza de</p><p>um mineral refere-se, por comparação, ao número indicativo da Escala Mohs.</p><p>Escala de dureza Mohs</p><p>Saiba um pouco mais sobre essa escala de dureza aplicada a minerais</p><p>consultando o link GEOLOGIA BR, disponível em: www.geologiabr.com/</p><p>minerais/escala-de-dureza-de-mohs (Acesso em: 8 mar. 2021).</p><p>Destacamos aqui o quartzo (mineral da classe dos silicatos), cuja composição</p><p>química é o SiO2 (óxido de silício) – sílica cristalina pura. Seus cristais</p><p>apresentam-se na forma de um prisma hexagonal (figura 3).</p><p>Figura 3. Estrutura cristalina do quartzo.</p><p>Fonte: Caputo (1988, p.17).</p><p>13</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>Classificação dos Tipos de Solos e</p><p>Relevos</p><p>Neste segundo capítulo você irá conhecer os tipos de solos submarinos e verá que</p><p>solo e relevo submarino possuem uma íntima relação, tal como veremos a seguir.</p><p>Assim como a superfície terrestre é caracterizada por diferentes níveis – relevos</p><p>– a superfície submarina também tem seu relevo característico. Segundo o site</p><p>Mundo Educação (s/d) o relevo submarino é classificado de acordo com as</p><p>seguintes formas: plataforma continental, talude continental, bacia oceânica,</p><p>dorsais e fossas abissais. Vamos conhecer um pouco de cada um deles.</p><p>Plataforma Continental</p><p>Com uma profundidade variando entre 10 a 500 metros, trata-se de um</p><p>prolongamento submerso da parte</p><p>Apresentação</p><p>Organização do Caderno de Estudos e Pesquisa</p><p>Introdução</p><p>Unidade i</p><p>Mecânica dos Solos</p><p>Capítulo 1</p><p>Conceitos Gerais de Mecânica dos Solos</p><p>Capítulo 2</p><p>Classificação dos Tipos de Solos e Relevos</p><p>Unidade II</p><p>Mecânica dos solos aplicada</p><p>Capítulo 1</p><p>Mecânica do Solo Submarino</p><p>Capítulo 2</p><p>Técnicas de Avaliação do Solo Submarino</p><p>Unidade III</p><p>Geologia submarina</p><p>Capítulo 1</p><p>Aspectos Gerais da Geologia Submarina</p><p>Capítulo 2</p><p>Estudos Gerais da Crosta Oceânica</p><p>Unidade IV</p><p>Biologia Marinha e Estruturas Submarinas</p><p>Capítulo 1</p><p>Aspectos da Biologia Marinha que afetam o Solo Submarino</p><p>Capítulo 2</p><p>Análise de Estruturas Sustentadas em Solo Marinho</p><p>Para (não) finalizar</p><p>Referências</p><p>continental, caracterizado por algumas</p><p>modificações devido a erosão ou provocada por depósitos sedimentares. É</p><p>nesta região que encontramos os recursos minerais e onde fica localizada a</p><p>zona de pesca e as bacias petrolíferas (figura 4).</p><p>Uma característica fundamental da plataforma continental é que se trata da</p><p>porção de área mais importante do relevo submarino. Nessa região oceânica,</p><p>dado o fato de a luz solar conseguir atingir o fundo oceânico, observa-se a</p><p>ocorrência de dois fenômenos: fotossíntese e crescimento de plâncton – sendo</p><p>que o plâncton é importante para a alimentação de animais marinhos e peixes.</p><p>Figura 4. Plataforma Continental.</p><p>Fonte: LAIFI (s/d). www.laifi.com/usuario/10585/laifi/89740410_10585_54392309_1719.jpg. Acesso em: 9 mar. 2021.</p><p>14</p><p>UNIDADE I | MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>A plataforma continental pode ser dividida em dois grandes ambientes:</p><p>» Bentônico;</p><p>» Nerítico.</p><p>Ambiente bentônico: está relacionado ao fundo oceânico. Abrange ainda</p><p>uma porção entre as marés e a região do sublitoral (que avança até a quebra</p><p>da plataforma).</p><p>Ambiente nerítico: destaca-se por ocupar toda a coluna d’água localizada</p><p>acima da plataforma continental. Constitui-se em uma subdivisão do ambiente</p><p>pelágico.</p><p>A organização e distribuição da biosfera marinha pode ser abordada de diversas</p><p>formas. Uma das maneiras é a classificação quanto à motilidade em planctônicos,</p><p>nectônicos e bentônicos. (ZONA COSTEIRA, UFBA, s/d).</p><p>Talude Continental</p><p>Chega a até 3 mil metros de profundidade e é uma extensão da plataforma</p><p>continental. É a região de inclinação acentuada que vem após a plataforma</p><p>continental e se estende até a planície abissal. O relevo do talude continental</p><p>não é regular, ocorrendo frequentemente cânions e vales submersos. Nessa</p><p>área encontramos restos de seres marinhos e argila muito fina. A figura 5</p><p>indica a posição do talude continental.</p><p>Figura 5. Talude continental.</p><p>Fonte: Zona Costeira (UFBA, s/d). www.zonacosteira.bio.ufba.br/plataf2.jpg. Acesso em: 9 mar.2021.</p><p>15</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I</p><p>Bacia Oceânica</p><p>Formada por extensas bacias oceânicas, chega a ter até 5 mil metros de</p><p>profundidade, estendendo-se a partir do talude continental. É conhecido</p><p>como o “assoalho oceânico” dada sua enorme profundidade, caracterizado por</p><p>ser formado por placas litosféricas tectônicas.</p><p>Segundo a UFP-PT (s/d), todas as bacias oceânicas são formadas de rochas</p><p>vulcânicas que vieram à superfície (continente ou fundo do mar) a partir dos</p><p>centros de expansão localizados ao longo das dorsais médio-oceânicas. As rochas</p><p>mais antigas que formam o fundo oceânico têm cerca de 200 milhões de anos,</p><p>o que significa que elas são muito mais jovens do que a crusta continental,</p><p>que, em certos pontos, tem mais de 4000 milhões de anos.</p><p>A figura 6 mostra uma ilustração do fundo da bacia oceânica.</p><p>Figura 6. Bacia oceânica – relevo do fundo.</p><p>Fonte: UFP-PT (s/d). homepage.ufp.pt/biblioteca/Estratigrafia%20Sequencial/FigjpgPlates/FichasF049.jpg. Acesso em: 9 mar. 2021.</p><p>Dorsais</p><p>São grandes cordilheiras submersas que acompanham, em muitos casos, o</p><p>contorno do continente. As dorsais existentes nos três oceanos têm altitudes</p><p>entre 2 e 4 quilômetros acima do fundo oceânico, emergindo em diversos</p><p>pontos na forma de ilhas e arquipélagos.</p><p>16</p><p>UNIDADE I | MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>Uma dorsal oceânica forma-se a partir do processo de afastamento entre duas</p><p>placas tectônicas (figuras 7 e 8), gerando uma área de elevação magmática e</p><p>de produção de rochas (MUNDO EDUCAÇÃO, s/d).</p><p>Figura 7. Dorsal oceânica.</p><p>Fonte: Mundo Educação (s/d). static.mundoeducacao.uol.com.br/mundoeducacao/conteudo/dorsal-oceanica.jpg. Acesso em: 9 mar. 2021.</p><p>Figura 8. Zonas de convergência e subducção em dorsais oceânicas.</p><p>Fonte: ConectGeo (s/d). 2.bp.blogspot.com/_B1rvYAU51zg/TOGK3WUdlGI/AAAAAAAAAAM/5utm82ndS_k/s400/dorsal_</p><p>oce%25C3%25A2nica. Acesso em: 9 mar. 2021.</p><p>Fossas Abissais</p><p>São as regiões mais profundas do relevo submarino e ficam próximas dos</p><p>continentes. A figura 9 mostra um esquema do perfil do relevo submarino,</p><p>com destaque para a fossa abissal.</p><p>17</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I</p><p>Figura 9. Perfil do relevo submarino.</p><p>Fonte: Francisco (s/d). Mundo Educação. mundoeducacao.uol.com.br/upload/conteudo/relevo%20submarino.jpg. Acesso em: 8 mar. 2021.</p><p>Segundo a Infopedia (s/d), as fossas abissais apresentam as seguintes</p><p>peculiaridades:</p><p>» são grandes fendas de forma alargada;</p><p>» têm grande comprimento;</p><p>» são estreitas e descontínuas;</p><p>» chegam a atingir enormes profundidades (7450 metros - Fossa de</p><p>Java; 11.022 metros - Fossa das Marianas).</p><p>O principal sistema de fossas encontra-se localizado paralelamente às costas</p><p>asiáticas e americanas do Oceano Pacífico, como a do Peru-Chile, América</p><p>Central. As fossas abissais também se encontram associadas a arcos insulares,</p><p>como o das Aleutas, Filipinas, Indonésia etc. correspondentes a zonas de</p><p>subducção de placas que se formam segundo planos inclinados (zonas de</p><p>Bennioff) e que na superfície se manifestam pelas fossas oceânicas (INFOPEDIA,</p><p>s/d).</p><p>As fossas se formam nas chamadas zonas de subducção (veja figura 8), trechos</p><p>da crosta terrestre onde as placas tectônicas convergem, colidem, e uma delas,</p><p>a de maior densidade, penetra embaixo da outra de menor densidade. Como</p><p>resultado, forma-se uma grande depressão no solo submarino. Um perfeito</p><p>exemplo deste fenômeno é a Fossa do Atacama, próximo ao Peru e Chile,</p><p>que resultou do choque entre uma placa continental sul americana e a placa</p><p>oceânica de Nazca (INFOESCOLA, s/d).</p><p>18</p><p>UNIDADE I | MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>As fossas abissais são regiões oceânicas com total ausência de luz e cujo nível</p><p>de pressão é tão elevado que, para a maioria dos seres vivos, chega a ser</p><p>insuportável. A temperatura nessa região é extremamente baixa. Trata-se de</p><p>uma zona escura, porém mesmo assim há vida – animais muito especiais, que</p><p>lá habitam, alimentam-se de restos de outros peixes que vivem em regiões</p><p>superiores.</p><p>Classificação dos solos submarinos</p><p>Testes mecânicos de extração, amostragem e laboratório de solo costumavam</p><p>ser uma prática comum para entender e classificar os solos de fundação e</p><p>suas propriedades. No entanto, devido à estrutura solta e ao alto teor de</p><p>água do solo submarino, é difícil e caro obter amostras de solo submarino</p><p>in situ. O teste de penetração do cone (CPT – Cone Penetration Test) e o teste</p><p>de penetração do piezocone (CPTU – Piezocone Penetration Test) durante a</p><p>perfuração são métodos de teste in situ maduro e de economia de tempo que</p><p>podem ser usados para medir continuamente as propriedades mecânicas do</p><p>solo sem perturbar a tensão local do solo. Além disso, os resultados do teste</p><p>podem ser correlacionados com amostras de perfuração de locais-chave para</p><p>validação e correção de dados adicionais. Com base nos resultados do teste</p><p>CPT, os engenheiros podem classificar com precisão as camadas submarinas</p><p>e determinar os parâmetros mecânicos do solo em um canteiro de obras. Os</p><p>parâmetros mecânicos, incluindo a resistência ao cisalhamento não drenada,</p><p>sensibilidade, taxa de sobreconsolidação e capacidade de suporte da fundação</p><p>podem ser obtidos. Ao fornecer uma base precisa e confiável para o projeto</p><p>de engenharia, o método CPT/CPTU está desempenhando um papel cada</p><p>vez mais importante na construção da plataforma de exploração de petróleo</p><p>e gás offshore, oleoduto submarino e implantação de cabos, desenvolvimento</p><p>da zona costeira e construção do porto (WU et al., 2018).</p><p>Segundo estudos desenvolvidos por Wu et al. (2018), existem duas formas de</p><p>classificar o solo submarino:</p><p>» método proposto por Robertson;</p><p>» método proposto por Eslami e Fellenius.</p><p>19</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I</p><p>Robertson, usando o teste CPT, propôs um método de classificação baseado</p><p>no valor corrigido da resistência tip (qt), que pode ser descrita por um método</p><p>gráfico usando três parâmetros:</p><p>1. a razão de pressão de poro (Bq);</p><p>2. a razão de cisalhamento (Fr);</p><p>3. a resistência “tip” linear normalizada</p><p>(Qt) – é a resistência linear na</p><p>ponta do cone.</p><p>Esses parâmetros são calculados pelas seguintes expressões:</p><p>2 0</p><p>q</p><p>t vo</p><p>u uB</p><p>q σ</p><p>−</p><p>=</p><p>−</p><p>s</p><p>r</p><p>t</p><p>fF</p><p>q</p><p>=</p><p>'</p><p>t vo</p><p>t</p><p>vo</p><p>qQ σ</p><p>σ</p><p>−</p><p>=</p><p>Onde:</p><p>» u2 = pressão de poro;</p><p>» uo = pressão de poro inicial;</p><p>» σvo = tensão de sobrecarga total (incluindo a pressão de poro);</p><p>» σ’vo = pressão (da terra) de carga efetiva.</p><p>Com base nos resultados do teste CPT para projetos de fundação por estacas,</p><p>Eslami e Fellenius propuseram um método de classificação de solo que usa a</p><p>relação entre a resistência efetiva da ponta e o atrito lateral com as seguintes</p><p>equações:</p><p>2e tq q u= −</p><p>20,84e cq q u= −</p><p>Onde, qe é a resistência de ponta efetiva.</p><p>A figura 10 mostra um desenho esquemático de um punção para ensaio CPT</p><p>com suas partes principais.</p><p>20</p><p>UNIDADE I | MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>Figura 10. Punção para ensaio CPT.</p><p>Cabo sinalizador</p><p>Inclinômetro</p><p>Sensor de sonda</p><p>Selante a prova</p><p>d´água</p><p>Sensor de</p><p>pressão de poro</p><p>Selante a prova</p><p>de poeira (pó)</p><p>Manga de atrito</p><p>Fonte: Wu et al. (2018, p.5).</p><p>Solo subaquático e solo submerso</p><p>Como o nome indica, os solos subaquáticos e submersos são aqueles que ocorrem</p><p>sob a água (água doce e salgada). A faixa de profundidade da coluna de água</p><p>onde esses solos podem ser encontrados não é conhecida, uma profundidade</p><p>arbitrária de 2,5 metros abaixo da superfície foi definida para o inventário</p><p>de levantamento do solo, mas alguns órgãos estenderam essa profundidade</p><p>para 5 m (NAVD 88). A diferença entre solos subaquáticos e submersos é</p><p>que os solos submersos formados em um ambiente de planalto tornaram-se</p><p>submersos como resultado do aumento do nível do lençol freático, inundações</p><p>(como a represa Beaver) ou aumento do nível do mar. Solos subaquáticos são</p><p>formados sob uma coluna de água contínua (como em um estuário), embora</p><p>seus sedimentos possam ter se originado de uma área de terras altas, como</p><p>uma duna.</p><p>O North American Vertical Datum de 1988 (NAVD 88) consiste em uma</p><p>rede de nivelamento no continente norte-americano, que vai do Alasca,</p><p>passando pelo Canadá e Estados Unidos, afixada a um único ponto de origem</p><p>no continente (GEODESY.NOA, s/d).</p><p>21</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I</p><p>Embora propostas para incluir sedimentos submersos permanentemente como</p><p>solo tenham sido apresentadas desde meados de 1800, foi somente no início</p><p>da década de 1990 que o conceito de solos subaquáticos foi desenvolvido nos</p><p>EUA. O pioneiro em solos subaquáticos dos EUA é o falecido George Demas,</p><p>um cientista de solo que trabalhava para o National Cooperative Soil Survey</p><p>na região da Baía de Chesapeake, em Maryland. O Dr. Demas observou que as</p><p>áreas subaquáticas atendiam à definição de solo por serem capazes de suportar</p><p>o crescimento de plantas enraizadas (como o Eelgrass) e formaram horizontes</p><p>de solo. Estudos posteriores revelaram que esses sedimentos submersos</p><p>passaram por outros processos de formação do solo (pedogênicos), incluindo</p><p>adições, perdas e transformações de energia e matéria.</p><p>Uma das principais limitações para o manejo com base científica de habitats de</p><p>águas rasas tem sido a falta de informações definitivas sobre as propriedades e a</p><p>distribuição espacial dos solos subaquáticos. Em parte, essa falta de informação</p><p>decorre de um paradigma inadequado para os solos subaquáticos, que não os</p><p>considera “solos” de forma alguma, mas “sedimentos”. Na última década, ficou</p><p>demonstrado que esses “sedimentos” seriam mais bem entendidos como “solos”</p><p>e que o paradigma sedimentar deveria dar lugar a um paradigma pedológico.</p><p>Uma vantagem de usar a abordagem pedológica para estudar o habitat de águas</p><p>rasas é que os solos são estudados como uma coleção de horizontes que estão</p><p>ligados verticalmente à profundidade e, horizontalmente ao longo da paisagem</p><p>subaquática. Esses horizontes são estudados e caracterizados pelo exame de</p><p>uma combinação de propriedades e características, em vez de, digamos, um</p><p>único componente ou parâmetro. Dessa forma, o solo subaquático pode ser</p><p>caracterizado como unidades de mapas ecológicos e fornecer um sistema baseado</p><p>em local para identificar as configurações geomórficas que representam a</p><p>paisagem subaquática. A seguir estão algumas vantagens de usar uma ênfase</p><p>em solos subaquáticos na classificação de águas rasas:</p><p>» Tem características do sedimento apresentadas a uma profundidade</p><p>maior (2 m), em vez de uma classificação do tipo de fundo (como</p><p>fundo de lama ou fundo rochoso).</p><p>» Fornece um esquema de classificação abrangente (taxonomia do</p><p>solo, manual de pesquisa do solo) para sedimentos de águas rasas.</p><p>» Pode fornecer um conjunto de dados principal ou ausente para</p><p>a restauração da vegetação aquática submersa (SAV), proteção</p><p>estuarina, planejamento e gestão.</p><p>22</p><p>UNIDADE I | MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>A condição do solo com submersão de água (contínua ou intermitente) é solo</p><p>submerso. Esse solo ocorre em campos de arroz, pântanos, estuários e planícies</p><p>aluviais. A dinâmica do nitrogênio é diferente daquela das condições aeradas</p><p>do solo que afetam os microrganismos do solo e o ciclo do nitrogênio.</p><p>Sondagem submarina</p><p>Algo interessante de ser abordado é que a classificação do tipo de solo submarino,</p><p>em uma primeira etapa, depende de como esse solo é identificado, ou seja,</p><p>como esse solo é mapeado por sondagens. Dentre as técnicas existentes de</p><p>sondagens das características do solo submarino destacam-se perfuração,</p><p>geofísica, geoquímica, profundidade da lâmina d’água etc. Muitas dessas</p><p>técnicas dependem de equipamentos especiais que veremos, alguns deles, a</p><p>seguir (ROCHA, 2015).</p><p>» DSVS – Deep Submergence Vehicles (Veículos de Submersão Profunda):</p><p>também conhecido como batiscafo, embora não se caracterize como</p><p>um veículo de sondagem oceânica, foi o primeiro tripulado a ser</p><p>usado para observar o fundo oceânico. Foi lançado em 1953 no Mar</p><p>Mediterrâneo e alcançou a incrível profundidade de 10.911 metros.</p><p>» ROV – Remotely Operated Vehicles (Veículo Operado Remotamente) –</p><p>ao contrário do batiscafo, o ROV não é tripulado e é operado por uma</p><p>pessoa que fica no navio. Esses veículos são equipados com sistemas</p><p>de luzes e câmeras de vídeo que permitem aos operadores, dentro</p><p>da embarcação, observar o relevo do solo submarino. Alguns ROVs</p><p>mais sofisticados possuem acessórios que permitem coletar amostras</p><p>do solo, de água etc. A figura 11 mostra um ROV em operação.</p><p>Figura 11. Veículo Operado Remotamente (ROV).</p><p>Fonte: Rocha (2015, p.56). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 2</p><p>abr. 2021.</p><p>23</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I</p><p>» AUV – Autonomous Underwater Vehicles (Veículos Subaquáticos</p><p>Autônomos) – são veículos robôs (figura 12) que navegam submersos</p><p>sem a necessidade de um operador para guia-los. Uma das funções</p><p>dos AUVs é depositar sensores e outros equipamentos em regiões</p><p>específicas no fundo do mar. Uma das aplicações recentes dos AUV</p><p>está em mapear campos de chaminés de sulfetos (figura 13) em Tonga</p><p>(arquipélago localizado na Polinésia, centro-sul da Oceania).</p><p>Figura 12. AUV – Veículo Subaquático Autônomo.</p><p>Fonte: Rocha (2015, p.57). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 2</p><p>abr. 2021.</p><p>Figura 13. Chaminés de metais (sulfetos) no fundo do mar.</p><p>Fonte: Rocha (2015, p.136). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 2</p><p>abr. 2021.</p><p>» Vibracore: é uma sonda (figura 14) que usa um método moderno</p><p>para coleta de amostragem de sedimentos, pesquisa de jazidas minerais</p><p>e amostragem ambiental. Trata-se de um processo eficiente para</p><p>obtenção de testemunhos em sedimentos consolidados saturados</p><p>de água de zonas úmidas, portos, lagos e fundo do mar. Uma malha</p><p>de perfuração pode ser feita com a ajuda de GPS e batimentos para</p><p>determinar a altura da lâmina de água.</p><p>24</p><p>UNIDADE I | MECÂNICA DOS SOLOS</p><p>Figura 14. Sondagem por vibracore.</p><p>Fonte: Rocha (2015, p.58). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf.</p><p>Acesso em: 2</p><p>abr. 2021.</p><p>» Ecobatimetria – os ecobatímetros utilizam pulsos sonoros para</p><p>determinar a profundidade da coluna d’água. O intervalo entre</p><p>a emissão de um impulso e a recepção de seu eco é gravado e a</p><p>profundidade da água é calculada a partir da velocidade de propagação</p><p>do som através da água. Há dois tipos de ecobatímetros:</p><p>› ecobatímetro de feixe único (single-bean echo sounder – SBES);</p><p>› ecobatímetro de múltiplos feixes (multi-bean echo sounder – MBES) –</p><p>vide figura 15.</p><p>Figura 15. Embarcação com ecobatímetro de múltiplos feixes (MBES).</p><p>Fonte: Rocha (2015, p.59). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 2</p><p>abr. 2021.</p><p>25</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS | UNIDADE I</p><p>» Exploração eletromagnética – usado para pesquisas em águas</p><p>profundas, segundo dois métodos:</p><p>› CSEM (Controlled Source Electromagnetic);</p><p>› MT (Magnetolelluric).</p><p>Devido à natureza da emissão de ondas eletromagnéticas em baixa frequência e à</p><p>alta sensibilidade da técnica MT, obtêm-se excelentes resultados de mapeamento</p><p>e interpretação da geologia local. A técnica MT não tem a mesma sensibilidade</p><p>que os sensores horizontais da técnica CSEM, porém pode penetrar em camadas</p><p>mais espessas. A figura 16 ilustra o processo CSEM.</p><p>Figura 16. Técnica de sondagem eletromagnética CSEM.</p><p>Fonte: Rocha (2015, p.60). www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3134/tde-14072016-105049/publico/LucianoRochavol1_15.pdf. Acesso em: 2</p><p>abr. 2021.</p><p>Concluímos esta primeira Unidade da disciplina de solo submarino onde você pode</p><p>estudar os conceitos gerais de mecânica dos solos e de pedologia, a composição</p><p>química e mineralógica dos solos, a classificação dos tipos de solos (métodos</p><p>de classificação) e seus relevos (plataforma continental, talude continental,</p><p>bacia oceânica, dorsais e fossas abissais), a diferença entre solo aquático e solo</p><p>submerso, sondagem submarina (principais equipamentos e métodos).</p><p>26</p><p>UNIDADE IIMECÂNICA DOS</p><p>SOLOS APLICADA</p><p>Esta Unidade, depois dos conceitos gerais de solo apresentados na Unidade</p><p>anterior, será dedicada à aplicação dos conceitos de mecânica dos sólidos no</p><p>estudo do solo submarino – estudado na pedogênese. As técnicas de avaliação</p><p>do solo submarino, tais como os ensaio CPT e CPTU já vistos, serão ampliadas</p><p>nesta Unidade.</p><p>CAPÍTULO 1</p><p>Mecânica do Solo Submarino</p><p>Uma variável que é muito usada para caracterizar um solo é a cor.</p><p>Independente de ser um solo submarino ou terrestre a cor é um fator</p><p>que permite determinar seus constituintes; as chamadas substâncias</p><p>cromóforas são as responsáveis por dar cor aos solos (TOLEDO, s/d).</p><p>Na pedogênese (que estuda como um solo é formado e quais mecanismos estão</p><p>envolvidos), a cor tem um importante papel. De acordo com a pedogênese,</p><p>os seguintes elementos do solo podem ser analisados:</p><p>» Matéria orgânica: é responsável por colorir o solo em tons escuros</p><p>de cinza, marrom e preto.</p><p>» Carbonato de cálcio e outros sais solúveis: são responsáveis por</p><p>colorir o solo de branco. Esses sais existem apenas em condições</p><p>muito especiais onde íons destes minerais não são lixiviados pelas</p><p>águas de infiltração.</p><p>» Produtos ferruginosos (minerais de ferro livre): são responsáveis por</p><p>colorir os solos em diversas cores e tons. Esses produtos ferruginosos</p><p>são oxi-hidróxidos de ferro. Os compostos de ferro ferroso colorem</p><p>os solos em cinza e cinza azulado; a goethita torna o solo amarelo,</p><p>laranja e marrom; a hematita colore em vermelho.</p><p>» Produtos de manganês: dão uma cor escura ao solo (próximo de</p><p>preto) devido aos compostos oxidados que têm essa coloração. Têm</p><p>uma característica geoquímica próxima à do ferro.</p><p>27</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>A definição da cor do solo subaquático (ou submarino) é um fator importante</p><p>no desenvolvimento de pesquisas oceanográficas. A figura 17 mostra que o</p><p>ambiente subaquático mostrado a partir de pesquisas realizadas no MIT e na</p><p>Universidade de Haifa pode ser observado com a mesma cor acima do solo.</p><p>Segundo o site Brasil Mergulho (2019), os engenheiros estão usando uma nova</p><p>tecnologia para fazer imagens subaquáticas – chamada Sea-Thru. Segundo esse</p><p>sistema, um algoritmo faz com que as cores sejam reavivadas (recuperadas)</p><p>próximo à original conforme ilustra a figura 17.</p><p>Para explicar a importância de se obter uma imagem o mais fiel possível do</p><p>solo submarino, saiba que mesmo usando uma câmera subaquática é muito</p><p>difícil obter uma imagem com as cores reais. Isso ocorre por causa da forma</p><p>como a luz é absorvida na água. O espalhamento da luz na água faz com que</p><p>as imagens fiquem escuras e com excesso de tons de azul, tornando mais</p><p>complicada a diferenciação dos diversos tipos existentes. O Sea-Thru é um</p><p>sistema inovador, pois remove o tom de cor e o retroespalhamento que causam</p><p>esses problemas, proporcionando uma imagem nítida e colorida, muito mais</p><p>próxima da paisagem real.</p><p>Figura 17. Imagens do solo subaquático obtidas por um algoritmo de aperfeiçoamento de imagens.</p><p>Fonte: Brasil Mergulho (2019). www.brasilmergulho.com/wp-content/uploads/2019/11/Seathru-Filtro-Algoritimo.jpg. Acesso em: 16 mar. 2021.</p><p>28</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>A imagem com o solo azulado é sem tratamento pelo algoritmo; a imagem</p><p>mais escura retrata com mais fidelidade a verdadeira cor do solo submarino</p><p>(após tratamento da imagem pelo algoritmo).</p><p>Além de pesquisas científicas que levam em conta a cor do solo subaquático, a</p><p>importância prática da mecânica dos solos no conhecimento do solo submarino</p><p>torna-se fundamental para o desenvolvimento e implantação de projetos</p><p>inovadores tal como o da Fazenda Subaquática (figura 18) localizada na Itália</p><p>(MESQUITA, 2020). No projeto desta fazenda, semiesferas feitas de cloreto</p><p>de polivinil (PVC), foi utilizado um material termoplástico comum, muito</p><p>leve e que pode ser facilmente removido. Porém, após a primeira tempestade</p><p>de inverno, quando ondas arrancaram duas das estruturas subaquáticas, a</p><p>equipe optou por uma estratégia diferente: passou a usar plexiglás rígido</p><p>com um esqueleto de aço interno e externo. As semiesferas têm seis pés de</p><p>largura (1,82 m) e três pés (0,91 m) de altura e são presas ao fundo do mar</p><p>com 28 parafusos (removíveis). Segundo os projetistas, esse design garante</p><p>estabilidade e permite oscilação suficiente para evitar destroços quando as</p><p>ondas as atingem.</p><p>Figura 18. Estrutura de uma estufa da fazenda subaquática na Itália, presa ao solo com 28 parafusos.</p><p>Fonte: Mesquita (2020). marsemfim.com.br/wp-content/uploads/2020/03/C-c%C3%B3pia-2.jpg. Acesso em: 16 mar. 2021.</p><p>29</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>Embora não haja a especificação do parafuso usado para fixar a estrutura</p><p>das estufas no solo submarino, uma possibilidade que se aventa é o uso de</p><p>chumbadores mecânicos. De acordo com Fernandes (2019), o chumbador é um</p><p>sistema de fixação capaz de ancorar algo a determinada superfície. Ele pode</p><p>ser mecânico ou químico. Os chumbadores mecânicos são muito versáteis, por</p><p>isso são muito utilizados em diversos tipos de estruturas. Eles proporcionam</p><p>ancoragem e montagem segura e rápida, sendo capazes de suportar cargas</p><p>elevadas (podem suportar a força das ondas, mesmo em fortes tempestades).</p><p>Segundo a Organização Nacional Francesa de Hidrografia (OHI), uma das</p><p>maiores dificuldades para a realização de estudos e análises do solo marinho,</p><p>tanto na mecânica dos solos quanto em outras áreas que têm interesse nesse</p><p>tipo de estudo (geo-oceânica ou oceanografia) é que se conhece menos de 10%</p><p>do relevo submarino abaixo dos 200m de profundidade. É bem possível que</p><p>o conhecimento a respeito da superfície lunar seja superior ao que se sabe do</p><p>relevo marinho (FRANCE PRESS, 2016).</p><p>Variáveis importantes da mecânica dos fluidos, tais como fluidez e densidade</p><p>específica, aplicadas ao solo do fundo do mar, mostram que essas variáveis</p><p>conferem ao solo uma característica única. As camadas mais superficiais desse</p><p>solo escoam ou movimentam-se com o constante</p><p>fluxo das águas dos mares</p><p>e oceanos (figura 19).</p><p>Figura 19. Fluidez do solo submarino.</p><p>Fonte: Brainly (s/d). pt-static.z-dn.net/files/d8e/17589a09a068ce2705a68de89c7bb26f.jpg. Acesso em: 17 mar. 2021.</p><p>30</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>Desconhecido ou não, o solo submarino é uma fonte de riqueza de minérios</p><p>a serem explorados. Segundo Ribeiro (2020), conforme mostra a figura 20,</p><p>nos solos sedimentados no fundo do mar podem ser encontrados os seguintes</p><p>elementos: manganês, ferro, cálcio e outros metais, reservas de nódulos</p><p>polimetálicos (que são minerais usados na produção de painéis solares, baterias,</p><p>artefatos bélicos e laboratoriais).</p><p>A Autoridade Internacional dos Fundos Marinhos (ISA em inglês) é responsável</p><p>pela emissão de trinta licenças, envolvendo 22 países, para a pesquisa exploratória</p><p>de vastas extensões do fundo do mar. Porém, para a exploração efetiva de</p><p>áreas ricas nesses recursos, as normas para isso estão sendo elaboradas por</p><p>países-membros da organização. A CPRM (Serviço Geológico Brasileiro) é a</p><p>única companhia brasileira que já recebeu licença para pesquisa exploratória</p><p>(RIBEIRO, 2020).</p><p>Figura 20. Nódulo de manganês encontrado no solo oceânico.</p><p>Fonte: Ribeiro (2020). ichef.bbci.co.uk/news/800/cpsprodpb/13DA4/production/_113761318_manganesenodulegettyimages-924955498.jpg.</p><p>Acesso em: 17 mar. 2021.</p><p>Em abril de 2019, com o lançamento da Comissão Jurídica e Técnica da ISA,</p><p>um corpo especialista formado por trinta membros, foi dado um largo passo</p><p>para um projeto de código de mineração que permitiria a exploração comercial</p><p>do fundo do mar. O Código de Mineração permitirá a exploração do fundo do</p><p>mar de maneira a equilibrar a necessidade de minerais com rigorosa proteção</p><p>ambiental (RIBEIRO, 2020)</p><p>31</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>Instabilidade do solo submarino</p><p>Segundo Hampton et al. (1996 apud MAXWELL, s/d), podemos afirmar que</p><p>os escorregamentos submarinos de massa se caracterizam de duas maneiras:</p><p>a) superfície de ruptura e; b) volume deslocado de solo ou rocha.</p><p>Nos materiais mecanicamente homogêneos, ocorrem escorregamentos</p><p>rotacionais. Sua superfície de ruptura é concava em forma de uma concha.</p><p>Nos materiais heterogêneos, há planos frágeis que controlam a ruptura do</p><p>solo. Nesses, o movimento é translacional e a superfície é plana.</p><p>Escorregamentos retrogressivos são aqueles que ocorrem de forma progressiva</p><p>talude acima, por várias superfícies adjacentes de ruptura. Nesses mecanismos,</p><p>escorregamento de massa podem causar problemas nas instalações localizadas a</p><p>montante de um talude crítico em um campo submarino. Além disso, instalações</p><p>localizadas a jusante do talude podem ser prejudicadas pelo impacto da massa</p><p>deslocada.</p><p>Os escorregamentos de massa submarina podem alcançar intensidades que já</p><p>chegaram a provocar tsunamis com efeitos devastadores em áreas costeiras</p><p>adjacentes (NOWACKI et al., 2003 apud MAXWELL, s/d). Os escorregamentos</p><p>submarinos, em geral, são de grandes proporções e envolvem enormes volumes</p><p>de material. Há casos, como o que aconteceu na África do Sul, de deslocamentos</p><p>de incríveis 20.000 km3 de massa (DINGLE, 1977 apud HAMPTON et al., 1996</p><p>apud MAXWELL, s/d).</p><p>Há indícios de resultados de pesquisas em que os volumes de deslocamentos</p><p>envolvidos podem ser extremamente variados, indo desde pequenos volumes</p><p>em escorregamentos lentos (conhecidos como creep) devido à ruptura de</p><p>taludes submarinos, até volumes envolvendo milhares de metros cúbicos</p><p>de massa de solo. Segundo Hampton et al. (1996 apud MAXWELL, s/d),</p><p>escorregamentos de massa são bastante comuns em cinco diferentes tipos de</p><p>ambientes submarinos:</p><p>1. Fjords;</p><p>2. deltas ativos de rios na margem continental;</p><p>3. regiões de cânion;</p><p>32</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>4. no talude continental;</p><p>5. em ilhas oceânicas vulcânicas.</p><p>Resultados de um estudo realizados por Costa et al. (2004) apud MAXWELL, s/d)</p><p>no talude de Marlim (Bacia de Campos), com base na teoria do talude infinito,</p><p>mostraram que os fatores de segurança estáticos diminuem consideravelmente</p><p>com o aumento da poro-pressão e que a influência da poro-pressão no valor</p><p>do fator de segurança é mais pronunciada em taludes de baixas inclinações.</p><p>Os deslizamentos submarinos são o resultado de uma interação complexa</p><p>de vários fatores diferentes que atuam simultaneamente com intensidades e</p><p>escala de tempo diferentes, de acordo com o ambiente geológico em que a área</p><p>está inserida. O ambiente geológico-tectônico-oceanográfico é o que regula</p><p>a ação de cada fator que influencia na estabilidade do solo marinho e cria ou</p><p>não uma instabilidade potencial no local.</p><p>O Quadro 1 a seguir resume as causas de escorregamentos de taludes.</p><p>Quadro 1. Causas de movimentos de massa submarinos.</p><p>Fatores que influenciam na redução na resistência</p><p>ao cisalhamento do solo</p><p>Fatores que influenciam no aumento das tensões</p><p>atuantes no talude</p><p>Terremotos Terremotos</p><p>Carregamentos por ondas Carregamentos por ondas</p><p>Mudanças de maré Mudanças de maré</p><p>Intemperismos Diapirismo</p><p>Sedimentação Sedimentação</p><p>Gás Erosão</p><p>Fonte: Adaptado de Maxwell (s/d, p.22). www.maxwell.vrac.puc-rio.br/7336/7336_3.PDF. Acesso em: 29 mar. 2021.</p><p>Diapirismo: Processo de ascensão de diápiro, ou seja, de massa rochosa</p><p>menos densa do que as encaixantes, resultando em intrusão das encaixantes</p><p>acima que podem ser deformadas por este processo, muitas vezes em</p><p>estruturas dômicas, juntamente com a própria massa intrusiva.</p><p>Fonte: sigep.cprm.gov.br/glossario/verbete/diapirismo.htm. Acesso em:</p><p>29 mar. 2021.</p><p>Segundo Costa et al. (2004 apud MAXWELL, s/d), taludes naturalmente</p><p>estáveis podem tornar-se instáveis sob a ação de um ou mais mecanismos</p><p>de diversas naturezas, tais como: mudanças na morfologia que alteram o</p><p>33</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>equilíbrio de forças atuantes, como processos de erosão ou sedimentação;</p><p>ação de forças externas como atividades sísmicas e efeitos de ondas; aumento</p><p>da poro-pressão na massa de solo causado por carregamento ou deformação,</p><p>diminuição das tensões efetivas devido ao aprisionamento de poro-pressão</p><p>causado por variações no nível do mar e decréscimo progressivo da resistência</p><p>ao cisalhamento do material tanto por intemperismo ou degradação quanto</p><p>por acumulação de deformações devido a processos de creep ou carregamentos</p><p>cíclicos.</p><p>Segundo Lee (2004 apud MAXWELL, s/d), os escorregamentos de massa</p><p>submarinos são iniciados pelo aumento das tensões atuantes, decréscimo da</p><p>resistência do material ou pela combinação dos dois. Ele cita os seguintes</p><p>mecanismos disparadores: acúmulo de sedimentação, erosão, terremotos,</p><p>vulcões, ondas, presença de gás e hidratos de gás, percolação de fluidos,</p><p>diapirismo e atividades humanas.</p><p>De acordo com Maxwell (s/d), há ampla evidência histórica e geológica de</p><p>que instabilidades de taludes geradas por terremotos são comuns no ambiente</p><p>marinho. Sabe-se que tremores sísmicos são mecanismos disparadores de</p><p>escorregamentos submarinos e causadores de ruptura em depósitos de</p><p>sedimentos em várias regiões sismicamente ativas.</p><p>Rotas de dutos submarinos – critérios de escolha</p><p>baseados na mecânica do solo</p><p>Dada a complexidade do processo de seleção para a rota de um duto submarino,</p><p>informações sobre a topografia e a geologia marinha são indispensáveis. De</p><p>acordo com a norma API RP 1111/1999, documentos tais como carta e mapas</p><p>marinhos ou, ainda, resultados de levantamentos ambientais, batimétricos e</p><p>hidrográficos de campo devem subsidiar o processo de seleção.</p><p>Fatores primários e secundários são determinantes na escolha de uma rota</p><p>(TOOTILL et al., 2004 apud SILVA et al., s/d). São características desses dois</p><p>fatores os seguintes parâmetros:</p><p>Fatores primários: são locações de partida e chegada do duto e parâmetros</p><p>de instalação que podem afetar a geometria do duto.</p><p>34</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>Fatores secundários: batimetria, características do fundo marinho, geologia</p><p>de subsuperfície, riscos geológicos</p><p>(taludes íngremes ou instáveis, materiais</p><p>rígidos na superfície como arenitos de praia, por exemplo, e outras feições</p><p>de fundo), questões biológicas e ambientais, além de riscos promovidos pela</p><p>ação humana, como estruturas já existentes instaladas na região (dutos, cabos,</p><p>âncoras etc.) e regulamentos marítimos.</p><p>Note que os secundários são mais abrangentes que os primários.</p><p>Há que se levar em conta também um fator extra: o custo. O custo é diretamente</p><p>proporcional à extensão do duto. Assim, para garantir o menor custo possível,</p><p>há de se definir uma rota curta, não deixando de atender os requisitos dos</p><p>fatores primários e secundários.</p><p>Há, ainda, outros fatores a serem considerados na escolha da rota: mapas</p><p>geológicos, cartas de pesca, fotografias aéreas e de satélite, consultas às</p><p>autoridades de navegação e à marinha entre outras. Esses fatores auxiliam</p><p>nos estudos preliminares. Esses autores dividem os fatores que influenciam</p><p>na seleção de uma rota em:</p><p>Fatores físicos</p><p>Condições geológicas e geotécnicas do fundo submarino são as duas variáveis</p><p>associadas aos fatores físicos. Para que o duto tenha um bom assentamento e</p><p>uma boa estabilidade, a existência de um solo liso e nivelado seria a condição</p><p>ideal e, ainda, sem a formação de vãos livres (formados devido à irregularidade</p><p>do solo e da existência de rochas).</p><p>Pontos de concentração de esforços podem causar danos no revestimento</p><p>externo do duto.</p><p>Além de ser liso e nivelado, é indesejado que o solo seja muito mole, visto</p><p>que tal condição pode levar ao afundamento do duto, dificultando operações</p><p>de inspeção e reparos e sua interligação com outros dutos (linhas).</p><p>Um fenômeno de deve ser evitado ao máximo são as ondas de areia – sandwaves</p><p>– pois sua ocorrência afeta significativamente a vida útil dos dutos. Uma</p><p>solução comum é cavar trincheiras até o menor nível das ondulações, visto</p><p>que os movimentos das ondas de areia são irregulares e difíceis de serem</p><p>previstos, antes da instalação dos dutos.</p><p>35</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>Movimentos (escorregamentos) de massa em sentido transversal a uma linha</p><p>de dutos ou longitudinal a elas podem ser prejudiciais também. Movimentos</p><p>transversais levam a tensões de tração que podem promover rupturas nos</p><p>dutos; movimentos longitudinais provocam tensões menores, mas que podem</p><p>ser perigosas.</p><p>Os corais também são um problema para as linhas de dutos, pois, em mares</p><p>tropicais, podem aglomerar no fundo submarino gerando acúmulos de até</p><p>15 m de altura. São resistentes, de difícil escavação e, por razões ambientais</p><p>(ecológicas), devem ser preservadas. Logo, linhas de duto devem ser evitadas</p><p>nessas regiões de formação de corais.</p><p>Correntes marítimas podem afetar significativamente os dutos por efeitos</p><p>hidrodinâmicos. Correntes muito fortes que ocorrem em maiores profundidades</p><p>devem ser evitadas pois tendem a arrastar o duto lateralmente e tornar mais</p><p>difícil sua instalação. Por outro lado, correntes em águas rasas são afetadas</p><p>pelas marés.</p><p>Finalmente, é recomendável que áreas com a ocorrência de altas ondas sejam</p><p>evitadas por causa dos efeitos adversos na estabilidade do duto, que são mais</p><p>severos em áreas de arrebentação.</p><p>Fatores de interação com outros usuários do fundo</p><p>marinho</p><p>Considerando que no fundo marinho há outras diversas instalações (oleodutos,</p><p>gasodutos, linhas de fibra ótica, plataformas etc.), esses elementos devem ser</p><p>analisados em estudos de instalação de rotas de dutos. Além disso, os dutos</p><p>devem ficar afastados de cabeças de poços de extração e de manifolds.</p><p>Devido aos riscos de danos provocados por lançamentos de diversos objetos,</p><p>além da possibilidade de serem atingidos por âncoras de embarcações, é</p><p>extremamente recomendável que oleodutos e gasodutos mantenham-se longe</p><p>das plataformas. Há de se considerar, ainda, riscos de incêndio, explosão ou</p><p>de estruturas rompidas que podem atingir os dutos submersos.</p><p>O cruzamento entre linhas de dutos, embora devam ser evitados, na prática,</p><p>às vezes isso não acontece. Dutos pré-existentes podem atrapalhar a instalação</p><p>de novas linhas e o possível cruzamento deve ser previsto e projetado para</p><p>que não haja danos em nenhuma as instalações.</p><p>36</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>Agrupamento de dutos em toda extensão (ou em escala parcial) pode minimizar</p><p>problemas de excesso de tubulações submersas. Deve-se procurar formar</p><p>corredores com linhas e cabos próximos entre si. A forma usual de cruzar</p><p>um cabo é rompê-lo no ponto de cruzamento, lançar o duto, unir as partes e</p><p>lançá-lo por cima do duto. Esta é uma operação cara e deve ser evitada.</p><p>Um dos usos mais intensos do fundo marinho é aquele realizado por militares.</p><p>Em épocas de guerras lançam-se minas que podem após a guerra ainda trazer</p><p>problemas para embarcações (caso específico do Mar do Norte no Atlântico</p><p>e no Golfo Pérsico). Há casos em que submarinos navegam próximos o solo</p><p>marinho para evitar sondas e radares. O fundo marinho serve também para</p><p>testes de explosivos, além de abrigar uma variedade de sensores magnéticos,</p><p>elétricos e acústicos que são lançados e conectados por cabos.</p><p>Embora com menos intensidade, naufrágio de navios podem danificar dutos</p><p>e seus dispositivos.</p><p>Recomenda-se que os dutos não passem por regiões de sedimentos marinhos</p><p>onde são explorados areia e pedregulhos.</p><p>Finalmente, o descarte de resíduos nucleares e de outros objetos de diversos</p><p>tipos de materiais contribuem para afetar linhas de dutos submarinos.</p><p>Fatores ambientais</p><p>O descarte de resíduos nucleares (como citado anteriormente) bem como</p><p>outros tipos de descarte de resíduos de embarcações diversas (petroleiros,</p><p>graneleiros, cargueiros etc.) e mesmo vazamentos indesejáveis de óleo são</p><p>fatores que afetam de forma significativa o ambiente marinho e, por extensão,</p><p>o seu solo.</p><p>Some-se a isso que a ocorrência de corais em mares tropicais (também já tratado</p><p>anteriormente) pode provocar rupturas em dutos, provocando danos para</p><p>seres bentônicos e mamíferos marinhos. No caso de águas rasas, qualquer dano</p><p>a um duto afeta negativamente bactérias, plânctons, plantas, invertebrados,</p><p>peixes, pássaros e mamíferos marinhos.</p><p>37</p><p>CAPÍTULO 2</p><p>Técnicas de Avaliação do Solo</p><p>Submarino</p><p>Para que um solo seja devidamente caracterizado em todos os aspectos que o</p><p>definem, deve-se observar a coleta de amostras representativas e os ensaios</p><p>devem ser realizados em condições adequadas, ou seja, normatizados. Tanto</p><p>para a retirada de uma amostra quanto para a realização dos ensaios existem</p><p>normas, que os regem e devem ser seguidas, para garantir a validade dos</p><p>resultados (SGS-EESC-USP).</p><p>Em ensaios para caracterização de solo usados na Mecânica dos Solos podemos</p><p>ter dois tipos de amostras: as deformadas e as indeformadas (SGS-EESC-USP).</p><p>Amostra deformada: é uma porção de solo desagregado e deve ser representativa</p><p>do solo que está sendo investigado, quanto à composição granulométrica e</p><p>à constituição mineral. Esse tipo de amostra é aplicada para os seguintes</p><p>objetivos:</p><p>» identificação visual e tátil;</p><p>» ensaios de granulometria;</p><p>» determinação de limites de consistência;</p><p>» determinação de massa específica dos sólidos;</p><p>» ensaios de compactação;</p><p>» ensaios de permeabilidade;</p><p>» compressibilidade;</p><p>» resistência ao cisalhamento.</p><p>Para níveis baixos de profundidade (até um metro abaixo da superfície),</p><p>as amostras podem ser extraídas com o uso de ferramentas simples, como</p><p>pás, enxadas, picaretas e outras mais apropriadas a cada caso. Para maiores</p><p>profundidades, amostras do solo são extraídas por ferramentas específicas:</p><p>trados ou os amostradores de parede grossa.</p><p>38</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>Amostra indeformada: tem como característica ser usada para a determinação</p><p>das propriedades físicas do solo na condição em que a amostra foi retirada, ou</p><p>seja, no mesmo momento da sua extração. Dentre as propriedades possíveis</p><p>de se obter destacam-se os índices físicos, o coeficiente de permeabilidade, os</p><p>parâmetros de</p><p>compressibilidade e os de resistência ao cisalhamento. Permite</p><p>obter também sua composição granulométrica e mineral.</p><p>Alguns fatores afetam a forma de se retirar amostras indeformadas do solo: a</p><p>profundidade da amostragem, a densidade do solo e a posição do lençol freático</p><p>são algumas delas. No caso de camadas de solos pouco densas localizadas</p><p>abaixo do nível d’água utiliza-se um amostrador de parede fina. Por sua vez,</p><p>para camadas de solos acima do nível d’água e mais densas abre-se um poço</p><p>e retira-se uma amostra em forma cúbica.</p><p>No caso específico do solo que está no fundo das águas (mares, rios, lagos,</p><p>oceanos) – solo submerso – dois ensaios já apresentados aqui na Unidade 1</p><p>– Ensaios de penetração do cone (CPT) e Piezocone Penetration Test (CPTu) –</p><p>são usados (SUPORTE, 2019).</p><p>Os testes de penetração do cone - CPT e o Piezocone Penetration Test – CPTu</p><p>destacam-se por ser os principais utilizados na pesquisa de solos na geotecnia,</p><p>sendo que seus resultados permitem que:</p><p>» seja feita a identificação estratigráfica de perfis de solos;</p><p>» a determinação de suas propriedades mecânicas - estimadas com</p><p>base em correlações empíricas e semiempíricas.</p><p>No campo da Geotecnia, esses ensaios são aplicados para diversos fins em</p><p>pesquisas de solos, mas dois casos se destacam: previsão de capacidade de carga</p><p>e em recalques de fundações. Tendo como base diretriz a Norma NBR 12069</p><p>MB 3406, é possível determinar a resistência à penetração estática, contínua</p><p>ou incremental de uma ponteira padronizada; os resultados são baseados em</p><p>componentes de resistência da ponta e do atrito lateral local e, dessa maneira</p><p>obtém-se informações que possibilitam estimar as propriedades dos solos que</p><p>são úteis em projeto e construção de obras de terra e de fundações de estrutura.</p><p>O ensaio CPT consiste na cravação estática lenta de um cone mecânico ou</p><p>elétrico que armazena em um computador os dados a cada 20 cm. Um cone</p><p>localizado na bomba hidráulica penetra no terreno a uma velocidade de 2,0</p><p>39</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>cm/s, sendo que por ser hidráulico o equipamento consegue cravar o cone no</p><p>solo atuando como uma espécie de prensa. Uma vez cravado no solo os dados</p><p>são obtidos automaticamente e o sistema processa os dados (captura os índices</p><p>e registra continuamente os dados à medida que o cone aprofunda no solo).</p><p>Dessa forma o método fornece os seguintes dados (informações) sobre o solo:</p><p>» a resistência de ponta (qc);</p><p>» a resistência do atrito lateral (fs);</p><p>» a correlação entre os dois (Fr, medida em %) - que permitem a</p><p>identificação do tipo de solo.</p><p>Vamos, nesta etapa, discutir alguns aspectos importantes do processo de</p><p>pesquisa do solo.</p><p>O equipamento hidráulico pode estar acoplado a um caminhão, enquanto que o</p><p>cone poderá ter uma ponteira elétrica ou mecânica. Quanto ao posicionamento</p><p>da ponteira de cravação, este estará na posição na vertical para que o eixo</p><p>da composição dos tubos externos coincida com o da aplicação de esforços.</p><p>A cada 20 cm de avanço do cone durante a penetração no solo, os valores</p><p>registrados deverão ser documentados. A profundidade da ponteira deve ser</p><p>acompanhada e mensurada a cada novo registro. Assim, os dados obtidos no</p><p>ensaio devem ser apresentados em um relatório que deverá constar no mínimo:</p><p>» detalhamento dos trabalhos;</p><p>» especificação da aparelhagem;</p><p>» apresentação do resultado de aferição do sistema de medição dos</p><p>esforços;</p><p>» planta de locação detalhada dos pontos apresentados em escala -</p><p>contendo dados planialtimétricos e gráfico dos valores de componentes</p><p>de resistência em função da profundidade e em escala apropriada</p><p>para ensaio cone (resistência de ponta), para ensaio de cone-atrito</p><p>(resistência de ponta e atrito lateral local).</p><p>40</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>O penetrômetro piezocone elétrico (CPTu) estabelece o padrão para a</p><p>caracterização geotécnica e geoambiental do solo. A ferramenta CPTu mais</p><p>básica mede:</p><p>» a resistência da ponta;</p><p>» a pressão dinâmica dos poros;</p><p>» o atrito da luva continuamente durante a penetração.</p><p>O resultado é um perfil contínuo eletrônico de dados do solo, parâmetros de</p><p>design e aplicações de design direto.</p><p>› Características do Ensaio Piezo Cone Penetration Test – CPTu</p><p>» Perfil contínuo do solo (incrementos de profundidade de 1 a 5 cm);</p><p>» Múltiplos parâmetros em um único teste:</p><p>» A. resistência da ponta (qt);</p><p>» B. fricção da luva (fs);</p><p>» C. pressão dinâmica dos poros (Ud);</p><p>» D. pressão porosa estática (Ueq);</p><p>» E. temperatura;</p><p>» F. inclinação.</p><p>› Tamanhos de 5, 10, 15, 20 e 40 cm2 (área da seção transversal);</p><p>› Ampla gama de capacidades de carga e transdutor de pressão para</p><p>maximizar a precisão em todos os tipos de solo;</p><p>› Recursos específicos do projeto personalizado, conforme necessário;</p><p>› Procedimentos de calibração e certificação líderes no setor;</p><p>› Pré-projeto ou verificação de calibração pré-furo, conforme necessário;</p><p>› Opções de implantação de rede fixa para depósitos de fluido de</p><p>minas (CT09);</p><p>› Vantagens do Ensaio Piezo Cone;</p><p>41</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>» Altamente preciso e repetitivo;</p><p>» Custo efetivo e valor agregado;</p><p>» Testes rápidos e eficientes - taxas de penetração de 2 cm / segundo,></p><p>150 m ou 500 pés por dia;</p><p>» Minimamente invasivo sem estacas de solo (1,75 pol. / 43,7 mm de</p><p>diâmetro);</p><p>» Perfil contínuo do solo;</p><p>» Resposta à pressão dos poros e avaliação das águas subterrâneas;</p><p>» Conjunto completo de correlações publicadas para parâmetros de</p><p>projeto geotécnico;</p><p>» Aplicações de design direto.</p><p>› Aplicações</p><p>» Design de fundação profunda e rasa;</p><p>» Avaliação de liquefação (estática e cíclica);</p><p>» Estabilidade da inclinação;</p><p>» Avaliação dos parâmetros geotécnicos do solo;</p><p>» Rejeitos de mina;</p><p>» Caracterização geoambiental (locais contaminados);</p><p>» Caracterização do site marinho.</p><p>› Preparação de Amostras de Solo para Ensaios de Caracterização - Ensaios</p><p>Geotécnicos. (SUPORTE, 2018a)</p><p>De acordo com o site Suporte (2018a), a fase de preparação das amostras é muito</p><p>importante para se obter resultados confiáveis nos ensaios. Basicamente, são</p><p>cinco etapas de preparação de amostra: secagem, destorroar, quartear, pesar e</p><p>peneirar a amostra. Com isso espera-se, ao final das operações, alcançar uma</p><p>quantidade suficiente, homogênea e representativa do solo a ser analisado.</p><p>O Brasil tem as seguintes normas de preparação das amostras:</p><p>42</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>» DNER-ME 041/1994 Solos. Preparação de amostras para ensaios</p><p>de caracterização;</p><p>» ABNT NBR-6457 Amostras de solo. Preparação para ensaios de</p><p>compactação e ensaios de caracterização.</p><p>A preparação das amostras é feita em cinco etapas:</p><p>1. secagem parcial das amostras;</p><p>2. destorroamento;</p><p>3. quarteamento;</p><p>4. pesagem;</p><p>5. peneiramento.</p><p>Secagem parcial das amostras</p><p>É possível ser feita por três processos, lembrando que esta é a fase um de</p><p>preparação:</p><p>a. Exposição ao ar: a amostra fica em exposição direta ao ar e ao sol</p><p>de forma espalhada em ambiente aberto.</p><p>b. Exposição à luz infravermelha: a amostra fica em exposição à luz</p><p>infravermelha por até 12 horas, espalhada em recipientes rasos.</p><p>c. Secagem em estufa: a amostra é exposta por 12 horas em uma</p><p>estufa a 60oC. Como o fator temperatura é algo que pode alterar</p><p>as características do material, tem que haver segurança de que isto</p><p>não acontecerá, pois é comum isso ocorrer em solos com matéria</p><p>orgânica.</p><p>Destorroamento da amostra</p><p>Uma das principais funções desse processo é separar (desagregar) as partículas,</p><p>separando as menores das maiores.</p><p>Em um almofariz de porcelana (que é um tipo de recipiente feito para triturar</p><p>e homogeneizar substâncias sólidas, tal como um pilão), com capacidade</p><p>elevada (5 kg) coloca-se a amostra pressionando-a em movimentos circulares,</p><p>43</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>realizando uma separação das partículas do solo estudado, sem reduzir o</p><p>tamanho natural</p><p>das partículas.</p><p>O destorroamento deve ser feito de maneira que não reduza o tamanho natural</p><p>das partículas.</p><p>Quarteamento da amostra</p><p>Quartear significa dividir a amostra em tamanhos menores, de tal forma que</p><p>mantenha a homogeneidade do solo e que seja, mesmo menor, representativa</p><p>para ensaio. É feito com amostras destorroadas com auxílio de repartidor. O</p><p>repartidor de amostras após dividi-la em duas partes, distribui o solo a ser</p><p>ensaiado em duas bandejas.</p><p>No quarteamento direto, a amostra é colocada sobre uma superfície plana</p><p>e limpa, misturada com uma pá no caso de ser grande, ou é misturada com</p><p>colher no caso de amostras pequenas.</p><p>Em um cone, a amostra é achatada por pressão e dividida em quatro partes, das</p><p>quais duas são descartadas (as situadas diametralmente). O material restante</p><p>é novamente misturado repetindo o quarteamento até sua homogeneização</p><p>e com o peso adequado para os ensaios.</p><p>Pesagem</p><p>Após o quarteamento, a amostra é pesada e deve ter a seguinte distribuição</p><p>de massa:</p><p>» 1500 g solos argilosos ou siltosos;</p><p>» 2000 g solos arenosos ou pedregulhosos.</p><p>Com uma tolerância de ± 5g, deve ser registrado como sendo o peso total da</p><p>amostra seca ao ar.</p><p>Peneiramento da amostra</p><p>Nesta última fase de preparação de amostras, recomenda-se que o solo passe</p><p>por um destorroamento prévio para separar todos os torrões e garantir que</p><p>na peneira fiquem retidas somente as partículas maiores de 2,00 mm. Deve-se</p><p>observar o seguinte:</p><p>44</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>I. Material retido na peneira n. 10</p><p>› São amostras com partículas superiores a 2,0 mm – granulometria</p><p>grossa. Determina-se sua porcentagem na amostra.</p><p>II. Material que passa na peneira n. 10</p><p>› Deve-se prever uma quantidade mínima de cerca de 50 g para</p><p>fins de determinação da umidade higroscópica (umidade do solo</p><p>parcialmente seco) e serve para determinar as partículas com</p><p>dimensões menores de 2,0 mm. Para solos argilosos usa-se cerca de 70</p><p>g e, para solos arenosos ou pedregulhosos usa-se 120 g de amostra.</p><p>Nesse peneiramento faz-se a determinação da granulometria fina.</p><p>› Uma quantidade de 10 g é suficiente para determinar a densidade</p><p>real dos grãos, ou seja, a razão entre peso e volume real dos grãos,</p><p>em relação ao peso específico da água.</p><p>III. Material que passa na peneira n. 40</p><p>› Após a retirada das quantidades já citadas, o restante do material</p><p>é peneirado na peneira 0,42 mm (n. 40), visando a separação de</p><p>material para a determinação dos limites de consistência, a saber:</p><p>• Limite de liquidez: é o teor de umidade definido para a transição</p><p>do estado líquido para o plástico; aqui são usados cerca de 70 g</p><p>de amostra.</p><p>• Limite de plasticidade: é o teor de umidade que define a transição</p><p>do estado plástico para o semissólido; neste caso são utilizados</p><p>cerca de 50 g de amostra.</p><p>• Limite de contração: é definido como o teor de umidade para</p><p>a transição do estado semissólido para o estado sólido; usa cerca</p><p>de 50 g de amostra.</p><p>Análise Granulométrica do Solo - Ensaios</p><p>Geotécnicos</p><p>O objetivo e as frações de solo</p><p>Segundo Suporte (2018b), Granulometria do Solo é definida como sendo a</p><p>distribuição de suas partículas constituintes, de natureza inorgânica ou mineral,</p><p>45</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>em classes de tamanho, também chamadas de frações granulométricas. O Ensaio</p><p>de Análise Granulométrica é indicado para determinar a granulometria do</p><p>solo, apresentando suas características mais estáveis.</p><p>Princípios da análise granulométrica</p><p>A figura 21 mostra que todos os solos, em sua fase sólida, contêm partículas</p><p>de várias formas, tamanhos e quantidades. A determinação do tamanho das</p><p>partículas e suas respectivas porcentagens de ocorrência permitem obter a</p><p>distribuição de partículas do solo, denominada distribuição granulométrica.</p><p>Figura 21. Variações granulométricas dos solos.</p><p>Fonte: Suporte Solos (2018b). www.suportesolos.com.br/blog/ensaios-geotecnicos-analise-granulometrica-do-solo-o-objetivo-e-as-fracoes-</p><p>de-solo/71/. Acesso em: 30 mar. 2021.</p><p>A distribuição granulométrica dos materiais granulares, areias e pedregulhos</p><p>será obtida por meio do processo de peneiramento de uma amostra,</p><p>enquanto que, para siltes e argilas se utiliza a sedimentação dos sólidos no</p><p>meio líquido. Para solos que têm partículas tanto na fração grossa (areia e</p><p>pedregulho) quanto na fração fina (silte e argila) se torna necessária a análise</p><p>granulométrica completa (peneiramento e sedimentação). As partículas de</p><p>um solo, grosso ou fino, não são esféricas, mas se usará sempre a expressão</p><p>diâmetro equivalente da partícula ou apenas diâmetro equivalente, quando</p><p>se faz referência ao seu tamanho. Para os materiais granulares ou fração</p><p>grossa do solo, o diâmetro equivalente será igual ao diâmetro da menor</p><p>esfera que circunscreve a partícula, enquanto que para a fração fina este</p><p>diâmetro será o calculado pela lei de Stokes.</p><p>O objetivo da análise granulométrica é dividir essas partículas em grupos pelas</p><p>suas dimensões (frações de solo) e determinar suas proporções relativas ao peso</p><p>46</p><p>UNIDADE II | MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA</p><p>total da amostra. A análise granulométrica é o ensaio básico de laboratório,</p><p>necessário à identificação de um solo pelos sistemas de classificação adotados</p><p>na engenharia de solos.</p><p>As Frações de Solo</p><p>A grande maioria dos sistemas de classificação dos solos divide as partículas</p><p>sólidas, com base nas suas dimensões, nas seguintes categorias – matacão,</p><p>pedra, pedregulho, areia, silte e argila, com a opção de dividir a areia em</p><p>grossa, média e fina. Na figura seguinte, estão representadas as frações de</p><p>solo adotadas por alguns sistemas de classificação de solos e pela Associação</p><p>Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).</p><p>Figura 22. Sistema de classificação do solo em função do diâmetro do grão, por normas diversas.</p><p>Fonte: Suporte Solos (2018b). www.suportesolos.com.br/blog/ensaios-geotecnicos-analise-granulometrica-do-solo-o-objetivo-e-as-fracoes-</p><p>de-solo/71/. Acesso em: 30 mar. 2021.</p><p>Constata-se que as partículas podem apresentar dimensões superiores a 200</p><p>mm ou serem menores do que 0,002 mm. A relação entre esses extremos é de</p><p>10+5. À medida que a dimensão D diminui, o número de partículas contidas na</p><p>unidade de massa aumenta proporcionalmente a 1/D³ e sua massa individual</p><p>diminui na mesma relação.</p><p>Outra distinção entre as partículas finas e grossas está no valor da grandeza</p><p>denominada superfície específica que expressa a área superficial total das</p><p>partículas por unidade de massa. Admitindo como esféricas as partículas de solo,</p><p>a superfície característica de uma areia fina é 0,03 m²/g, enquanto as das argilas</p><p>minerais caolinita e montmorilonita são 10 e 1000 m²/g, respectivamente.</p><p>47</p><p>MECÂNICA DOS SOLOS APLICADA | UNIDADE II</p><p>Essa propriedade influencia largamente a interação entre as partículas de solo.</p><p>Assim, enquanto nas areias predominam as forças gravitacionais, nas partículas</p><p>de argila, pela elevada superfície específica, atuam, predominantemente, as</p><p>forças eletrostáticas responsáveis pela interação de uma partícula com outra</p><p>e com o fluido que a cerca.</p><p>Análise Granulométrica do Solo – Ensaios</p><p>Geotécnicos</p><p>A curva e os tipos de análise (SUPORTE, 2018c)</p><p>Os solos naturais são uma mistura de partículas que não se enquadram somente</p><p>em um intervalo ou fração de solo podendo cobrir duas ou mais categorias.</p><p>Então, para representar a distribuição dos grãos pelas várias categorias</p><p>recorre-se, geralmente, a uma distribuição estatística acumulada.</p><p>A curva de distribuição granulométrica é traçada marcando-se a percentagem</p><p>de material com dimensões menores do que uma determinada dimensão, versus</p><p>essa dimensão de partícula, numa escala logarítmica.</p><p>A figura 23 mostra uma curva típica de distribuição granulométrica. Os valores</p><p>marcados são sempre crescentes, pois se trata de uma curva acumulada.</p><p>Figura 23. Curva típica de distribuição granulométrica.</p><p>Fonte: Suporte Solos (2018c). www.suportesolos.com.br/blog/ensaios-geotecnicos-analise-granulometrica-do-solo-a-curva-e-os-tipos-de-</p>