Geotecnia Ambiental 2

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�� • FUNDAÇÕES & OBRAS GEOTÉCNICAS
ESTUDO DE MATERIAIS 
LOCAIS PARA UTILIzAÇÃO NAS 
OBRAS gEOAMBIENTAIS
gEOTECNIA AMBIENTAL
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a geotecnia ambiental, uma área relativamente nova da geotecnia, está 
em franco desenvolvimento devido à necessidade de minimizar os impactos 
causados ao meio ambiente pelas obras geotécnicas e à possibilidade de 
contribuir para a sustentabilidade das atividades industriais.
Não obstante o objetivo principal de aplicação prática, a 
área de Geotecnia Ambiental é propícia também à pesqui-
sa. Novos desafios vão sendo continuamente colocados 
à medida que os conhecimentos sobre o meio ambiente 
avançam e as exigências de preservação ambiental se tor-
nam mais prementes.
A Geotecnia Ambiental pode ser entendida como o ramo 
da geotecnia que trata da proteção do meio ambiente 
contra impactos antrópicos ou da recuperação do meio 
ambiente após tais impactos. Trata-se da utilização do 
conhecimento geotécnico tradicional e de novos conhe-
cimentos específicos com o objetivo de manter ou au-
mentar a qualidade ambiental (estando englobados neste 
conceito os efeitos à saúde humana), valendo-se da asso-
ciação com outras áreas do saber.
breve histórico
A Geotecnia Ambiental foi pela primeira vez tema de sessão 
técnica em 1977, no IX Congresso Internacional da então 
ISSMFe e atual ISSMGe (International Society for Soil Mecha-
nics and Geotechnical Engineering). em 1992 foram criados 
na ISSMGe os comitês técnicos TC5 (Environmental Geote-
chnics) e TC7 (Tailings Dams). em 1994 ocorreu no Canadá 
o I International Congress on Environmental Geotechnics. Se-
guiram-se os ICeGs realizados em 1996, 1998, 2002, 2006 e 
2010 nas cidades de osaka, lisboa, Rio de Janeiro, Cardiff e 
New Delhi, respectivamente.
No Brasil, foi apresentado um relato com o estado-da-arte 
da geotecnia ambiental em 1986, no VIII CoBRAMSeF. em 
1987 ocorreu o Simpósio sobre Barragens de Rejeitos e Dis-
posição de Resíduos Industriais e de Mineração - ReGeo’87, 
aterro – Battre salvador aterro – rio Grande ambiental 
Cobertura Flutuante lagoa 
Chorume
evaporador de percolado terreno em itapevi drenagem superficial – itapevi 
Fotos: Vega engenharia AmbientalFotos: Vega engenharia Ambiental Fotos: Thiago Marcel oshiro Campi Fotos: Thiago Marcel oshiro Campi
FUNDAÇÕES & OBRAS GEOTÉCNICAS • ��
Flare - Battre salvador
organizado pela ABMS e ABGe. Segui-
ram-se os ReGeos de 1991, 1995, 1999, 
2003 e 2007, respectivamente, no Rio 
de Janeiro, ouro Preto, São José dos 
Campos, Porto Alegre e Recife. Desde 
2003, o evento é realizado em conjun-
to com o Simpósio Brasileiro de Geos-
sintéticos, organizado pela IGS-Brasil, 
dada a extensa interface entre os as-
suntos. Têm ocorrido no país também 
diversos eventos paralelos com temas 
gerais ou específicos da geotecnia am-
biental, de alcance regional, nacional 
ou mesmo internacional. 
em 1994, foi criado na ABMS o comitê 
técnico de Geotecnia Ambiental. em 
2007 separou-se um dos temas da 
geotecnia ambiental em um novo co-
mitê técnico, Aterros de Resíduos.
Ao longo de quase três décadas, o 
escopo da geotecnia ambiental vem 
aumentando, pois sua evolução acar-
reta novas questões e exige conheci-
mentos mais abrangentes.
Camapum de Carvalho et al. (2009) 
ressaltam que as obras geotécni-
cas são muitas vezes causadoras de 
grandes impactos e mesmo danos 
ambientais, destacando-se as obras 
rodoviárias, as barragens e as obras 
em meio urbano, como as escava-
ções e fundações. A esse rol podem-
se acrescentar os aterros sanitários, 
os aterros de resíduos industriais e as 
barragens de rejeitos. Coerentemen-
te, o campo de atuação inicial da geo-
tecnia foi a prevenção e a mitigação 
desses impactos, sendo inequívoco o 
avanço já alcançado.
A contribuição para a sustentabilida-
de das atividades econômicas, princi-
palmente das industriais, vem sendo 
o principal mote das pesquisas atuais. 
o destaque está no reuso de resídu-
os agrícolas, industriais e de constru-
ção, de lodos de tratamento de água 
e esgoto, de rejeitos de mineração 
e de diversos outros resíduos como 
garrafas plásticas e pneus. Cabe lem-
brar que a viabilidade econômica da 
aplicação de resíduos como aditivos 
ao solo ou como material geotécnico 
de uso específico (material drenante, 
por exemplo) tem enfoque diferente 
do tradicional: em vez de objetivo 
óbvio de melhorar as propriedades 
mecânicas e hidráulicas dos solos 
com redução de custos, o alvo pode 
ser a possibilidade de incorporar a 
obras civis, sem redução de qualida-
de, materiais que teriam alto custo de 
disposição (em termos econômicos, 
ambientais e/ou sociais), avaliando o 
ganho econômico em um contexto 
maior de gestão dos resíduos.
os temas atuais mais estudados são: 
locais de disposição de resíduos, 
como aterros sanitários (incluindo 
comportamento geomecânico de re-
síduos sólidos urbanos, desempenho 
dos sistemas de impermeabilização e 
drenagem, estabilidade de taludes, 
aproveitamento de biogás e utiliza-
ção dos locais pós-fechamento), lago-
as de efluentes e lodos, barragens de 
rejeito; remediação; reuso de resídu-
os; e desenvolvimento e/ou aplicação 
de materiais, tais como materiais lo-
cais, geossintéticos e novos materiais. 
Dentro desses temas há ainda muito 
a progredir, tanto do ponto de vista 
de desenvolvimento científico como 
de incorporação de resultados de 
pesquisas na prática da engenharia.
novas tecnologias
Como exemplo de uso de novas tec-
nologias na geotecnia ambiental, 
cita-se o trabalho de Reddy (2010) 
sobre a aplicação de nanotecnologia 
em remediação de solos contamina-
dos. Já é bastante utilizado o ferro de 
valência nula para degradar poluen-
tes orgânicos halogenados (que têm 
em sua cadeia, além de carbono e 
hidrogênio, elementos do grupo dos 
halogênios, como o cloro) em solos 
e águas subterrâneas. o ferro captu-
ra átomos de cloro formando FeCl3 
e compostos orgânicos com menor 
porcentagem de cloro. Assim, o pen-
tacloroetileno pode degradar para 
tricloroetileno, dicloroetileno, cloreto 
de vinila, eteno e finalmente etano.
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técnico realizando medição de biogás
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ensaio de laboratório para estudo 
de transporte de poluentes
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Figura 1 – Curvas de compactação: (a) solos lateríticos (Bernucci 1995); (b) solos saprolíticos (Godoy 1997)
esse tratamento normalmente é feito por meio de barrei-
ras reativas, isto é, barreiras verticais permeáveis escavadas 
no terreno contaminado que interceptam o fluxo de água 
subterrânea. os compostos presentes na água reagem com 
o material da barreira ao atravessá-la, ocorrendo uma re-
mediação in situ passiva. o processo tem a desvantagem 
de ser lento, pois depende da velocidade do fluxo de água 
subterrâneo.
A utilização da nanotecnologia pode acelerar a remediação: 
nanopartículas de ferro (NPF) são introduzidas diretamente 
na zona contaminada. As NPF são mais reativas devido à 
maior superfície específica, aumentando não só a velocida-
de como também a eficiência do processo.
Foram pesquisadas também condições para facilitar a mo-
bilidade das NPF em subsuperfície: dispersantes para esta-
bilizar as suspensões injetadas, uma vez que as NPF ten-
dem a se aglomerar e depositar; e sistemas pressurizados 
e eletrocinéticos para facilitar a percolação das suspensões 
em solos de diferentes coeficientes de permeabilidade.
Há campos de aplicação para os quais os engenheiros ge-
otécnicos ainda não despertaram: segundo Jefferis (2010), 
engenheiros e cientistas geoambientaistêm o treinamento e 
a competência para tratar questões relativas a energia, supri-
mento de alimentos e mudanças climáticas, mas estão sub-
representados nessas áreas e podem estar perdendo opor-
tunidades. Dentre as questões relativas a essas três áreas de 
prioridade, pode-se citar como exemplo a redução de emissão 
de carbono na construção civil pelo menos em dois aspectos: 
as atividades de obtenção, processamento e transporte dos 
materiais naturais ou manufaturados utilizados, e o gasto de 
energia durante a construção e toda a vida útil da obra. 
estudo de Materiais locais 
para utilização nas obras 
geoaMbientais
Dentre a significativa contribuição brasileira à geotecnia 
ambiental na maioria dos temas mencionados, será aqui 
destacado o estudo de materiais locais para utilização em 
obras geoambientais.
os solos lateríticos têm sido muito utilizados como mate-
rial de empréstimo para a construção de camadas imper-
meabilizantes (liners) em locais de disposição de resíduos, 
como revestimento de fundo ou cobertura, e foram muito 
pesquisados na última década com este propósito. Por ou-
tro lado, há pouca prática no uso de solos saprolíticos em 
liners; o interesse vem aumentando devido à sua disponibi-
lidade e a premência de utilizar solos locais. Ademais, solos 
lateríticos e saprolíticos são fundação de grande parte dos 
locais de disposição de resíduos.
No último congresso internacional de geotecnia ambiental 
da ISSMGe (6 ICeG), muitos artigos nacionais trataram dire-
tamente desse tema, principalmente focando a compatibi-
lidade e o transporte de poluentes por solos tropicais (Bos-
cov et al., 2010; Braga et al., 2010; Cunha et al., 2010; Ferrari 
et al., 2010; luz et al., 2010; Machado et al., 2010; Morandini 
e leite, 2010; Soares et al., 2010;Teixeira et al., 2010; Thomé 
et al., 2010), enquanto alguns dos demais artigos nacionais 
trataram-no indiretamente.
A keynote lecture sobre a experiência brasileira em aplica-
ções geoambientais de solos tropicais (Boscov, 2010) pro-
curou apresentar alguns resultados de pesquisas desenvol-
vidas em todo o país sobre o comportamento desses solos 
relativo à migração e retenção de poluentes. Não foi rela-
tado o estado-da-arte, apenas foram selecionadas algumas 
das muitas pesquisas em desenvolvimento ou já concluídas 
para ilustrar o desenvolvimento desta área no Brasil.
Inicialmente foram descritas as características físicas, quí-
micas e mineralógicas dos solos lateríticos e saprolíticos 
que acarretam suas propriedades geomecânicas e geoam-
bientais peculiares. Destaca-se a curva de compactação as-
simétrica e bem definida dos solos lateríticos, com o ramo 
seco de elevada declividade mesmo para materiais argilo-
sos, em contraposição às curvas mais achatadas, ou seja, 
menos influenciadas por variações no teor de umidade de 
compactação, dos solos saprolíticos (veja figura 1). 
Figura 1a
Figura 1b
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A influência do teor de umidade de compactação no coefi-
ciente de permeabilidade do solo compactado é coerente 
com a sua influência no peso específico aparente seco: en-
quanto o coeficiente de permeabilidade de algumas argi-
las lateríticas aumenta em mais de 100 vezes em relação ao 
ponto ótimo para desvios de umidade de -2%, esta varia-
ção pode ser inferior a 10 vezes para solos saprolíticos de 
igual classificação geotécnica ou rodoviária.
em relação à expansão e contração, solos lateríticos apre-
sentam baixa expansão quando compactados no ponto 
ótimo, mesmo se submersos em água, e a expansão não é 
dependente da sobrecarga. Por outro lado, contraem mui-
to ao perder umidade, desenvolvendo trincas de secagem. 
Alguns solos saprolíticos argilosos expandem e contraem, 
dependendo da quantidade e natureza da fração argila, de 
acordo com a mecânica dos solos clássica. Solos saprolíti-
cos compostos de mica e caulinita são altamente expansi-
vos e apenas ligeiramente contráteis.
Solos lateríticos apresentam teor de matéria orgânica (Mo), 
pH e capacidade de troca catiônica (CTC) baixos. Solos sa-
prolíticos geralmente apresentam baixos Mo e pH, enquan-
to a CTC depende da mineralogia. Fadigas et al. (2002), 
analisando 162 solos argilosos brasileiros, observaram que 
Mo≤20 g.kg-1 (2%) para 91% das amostras de solo; 89% ti-
nham pH≤6 e 60%, pH≤5; a CTC era menor do que 10 e 20 
cmol
c
.kg-1 para 79% e 96% dos solos, respectivamente. 
A baixa CTC resulta da predominância do argilo-mineral 
caulinita e da cimentação de partículas de argila. Por outro 
lado, os solos lateríticos apresentam carga variável depen-
dente do pH, a qual pode ser positiva, negativa ou nula. os 
minerais responsáveis pelas cargas variáveis são os óxidos 
e hidróxidos de ferro e alumínio e as bordas das partículas 
de caulinita (a matéria orgânica, que também pode apre-
sentar carga variável, é baixa em solos lateríticos). 
os principais resultados das pesquisas levantadas foram os 
apresentados a seguir.
os solos tropicais retêm poluentes mais intensamente do 
que previsto com base em sua mineralogia e capacidade 
de troca catiônica. Pode-se afirmar que a CTC não é um 
bom indicativo da capacidade de retenção de poluentes 
em solos tropicais, apesar de toda evidência contrária no 
caso dos solos de climas frios e temperados.
É importante a contribuição das cargas elétricas vari-
áveis nos solos tropicais, as quais podem aumentar a 
capacidade de retenção de cátions ou ocasionar signifi-
cativa retenção de ânions. 
É relevante a ocorrência de adsorção específica de algu-
mas espécies químicas nos grãos do solo, isto é, reações 
com maior energia de ligação do que as relativas à ad-
sorção não específica.
A duração do contato entre solo e poluente tem grande 
influência sobre o total adsorvido; portanto, a adsorção 
1.
2.
3.
4.
pode ser aumentada por velocidades de fluxo baixas 
em solos compactados. 
Reações biológicas podem também ser relevantes para 
a atenuação de poluentes.
Óxidos de ferro e alumínio no solo podem ser dissolvidos 
pela percolação de soluções ácidas, tornando ainda mais 
complexas as interações entre o solo e o fluido intersticial.
exeMplos relativos à retenção 
de cátions e ânions
Alguns exemplos relativos à retenção de cátions e ânions se-
rão brevemente mencionados a seguir.
Pesquisou-se o transporte e a retenção de urânio e rádio por 
uma argila laterítica da Bahia para estimar o desempenho do 
revestimento de fundo de solo local compactado a ser cons-
truído nos reservatórios de efluentes do beneficiamento de 
urânio. o perfil típico da região consiste de solo saprolítico 
de granito coberto por uma camada superficial de solo co-
luvial laterizado de 1,5 m a 6 m de espessura sobrejacente a 
uma camada de solo laterítico residual de 2 m de espessura. 
o solo residual laterítico apresenta de 30 a 60% de finos, limi-
te de liquidez de 34% e índice de plasticidade de 9%. A per-
meabilidade in situ de 10-5 m/s é reduzida a 1,5x10-9 m/s no 
ponto ótimo da energia normal. os minerais predominantes 
são quartzo, caulinita, ilmenita e gibbsita.
ensaios de difusão de urânio 238u foram realizados com solu-
ções de concentração variando entre 0,5 mg/l e 15 mg/l em 
pH 1 (condição adversa para fenômenos de sorção). os resul-
tados mostraram que pelo menos 90% da massa de urânio em 
solução foi retida pelos grãos de solo (Boscov et al. 1999). en-
saios de difusão com amostras indeformadas e compactadas 
submetidas a um efluente sintético produzido em uma indús-
tria piloto e a uma solução de rádio 226Ra de alta atividade (2.5 
nCurie) indicaram que 99,7% do rádio que migrou por difusão 
da solução para o solo foi retida no centímetro superior da 
amostra de solo e só 0,3% da massa total de rádio migrou para 
as camadas subjacentes (Boscov et al. 2001).
os solos residuais arenosos lateríticos originadosde arenitos 
e basaltos da Formação Botucatu geralmente apresentam 20 
a 25% de finos de baixa plasticidade (IP≤15%), compostos de 
caulinita, gibbsita, quartzo e anatásio. Visando à sua utilização 
em liners, investigaram-se a redução da permeabilidade e o 
aumento da CTC desses solos por meio da adição de solos lo-
cais argilosos da Formação Serra Geral (argilas lateríticas com 
aproximadamente 90% de finos compostos de caulinita, gi-
bbsita, anatásio, quartzo, hematita, goethita e magnetita).
Misturas resultando em materiais com 50% de areia e 50% de 
finos apresentaram CTC de 18 a 20 cmolc.kg-1, e pH entre 5,7 e 
6,1. A tabela 1 mostra os resultados de retenção de K+, Cd2+ e 
Cl- obtidos para uma mistura compactada de 40% de solo Ser-
ra Geral com 60% de solo Botucatu em ensaio de coluna com 
permeabilidade de10-9 m/s. o coeficiente de adsorção K
d
 é de-
5.
6.
�0 • FUNDAÇÕES & OBRAS GEOTÉCNICAS
finido como a razão entre a massa de 
soluto retido por massa seca de solo 
e a concentração da solução intersti-
cial no equilíbrio. observa-se que os 
coeficientes de adsorção de potássio 
e de cloreto neste material são muito 
semelhantes.
um solo saprolítico silto-arenoso de 
gnaisse com 58% de finos, limite de li-
quidez de 57%, índice de plasticidade 
de 29% e permeabilidade de 8,8x10-9 
m/s no ponto ótimo de compactação 
foi investigado em relação à retenção 
de íons. os valores de CTC, pH e oM 
são, respectivamente, 62 cmolc.kg-1, 
4,0 e 0,3%. os minerais predominan-
tes são quartzo, caulinita, goethita e 
hidromica. A Tabela 2 mostra que a 
retenção de anions não é desprezível, 
particularmente quando comparada 
à de potássio. o fator de retardamen-
to relaciona a velocidade de percola-
ção do fluido intersticial com a velo-
cidade de deslocamento do soluto. 
É unitário quando não ocorre sorção 
(i.e., o soluto e as moléculas de água 
se movem com a mesma velocidade 
média), e aumenta com o aumento 
do coeficiente de adsorção (i.e., o so-
luto demora mais a avançar por ficar 
retido pelos grãos do solo). 
coMentários finais
Assim como se exemplificou a afirma-
ção de que solos tropicais retêm cátions 
mais intensivamente do que suposto 
e também retêm ânions significati-
vamente, há pesquisas para alicerçar 
todas as outras conclusões listadas no 
item anterior sobre o comportamento 
geoambiental de solos tropicais. 
este artigo pretende mostrar que a 
pesquisa está formando uma estrutura 
de conhecimento a respeito do com-
portamento de retenção e migração 
de poluentes em solos tropicais, a qual 
deve ainda ser expandida para abarcar 
todos os principais tipos de solos do 
território nacional. esse conhecimento 
pode fundamentar a sustentabilidade 
de empreendimentos necessários ao 
desenvolvimento do país.
o desafio ainda está em incorporar es-
ses conhecimentos ao projeto, cons-
trução, monitoramento e fiscalização 
das obras geotécnicas. A interação 
com a prática da engenharia é neces-
sária para que o país se beneficie efeti-
vamente das pesquisas realizadas.
outro cuidado necessário é resgatar o 
controle de qualidade construtivo já 
estabelecido em outras áreas da geo-
tecnia e torná-lo prática obrigatória 
nas obras geoambientais. este aspec-
to deve ser incansavelmente enfatiza-
do, para que os resultados de investi-
gações realizadas em laboratórios ou 
em áreas experimentais possam ser 
utilizados com segurança no campo.
leituras 
coMpleMentares
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* Concentração, b Coeficiente de adsorção (distribuição), c Coeficiente de dispersão hidrodinâmica
tabela 1 – resultados de retenção de K+, Cd2+ e Cl- a partir de ensaios de coluna (Basso 2004)
* Concentração, b Fator de retardamento, c Coeficiente de difusão efetivo
tabela 2 – retenção de K+, Cl- e Po
4
3- por ensaios de difusão e “batch” (Mendonça 2000)
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Thomé, A.; Meneghetti, l. R. R.; Schnaid, F.; 
Prieto, P. D. M. (2010). Natural attenuation and 
biostimulation techniques in soil contamina-
ted with biodiesel. 
environmental Geotechnics for Sustainable De-
velopment, Proceedings of the 6th Internatio-
nal Congress on environmental Geotechnics, 
Volume 1, pp. 815-821, New Delhi, India.
autora
Dra. Maria eugenia Gimenez Boscov é 
engenheira Civil, doutora em engenha-
ria de Solos e livre docente em obras 
de Terra e Geotecnia Ambiental pela 
universidade de São Paulo. especialista 
em engenharia de Solos pela universi-
dade Federal de Zurique, faz parte da 
International Society for Soil Mecha-
nics and Geotechnical engineering, da 
Associação Brasileira de Mecânica de 
Solos e engenharia Geotécnica e da As-
sociação Brasileira de limpeza Pública. 
Atualmente é professora associada da 
universidade de São Paulo, ministran-
do disciplinas na graduação e pós-gra-
duação em engenharia Civil e na gra-
duação em engenharia Ambiental.