Caracterização geotécnica e análise do comportamento de solos susceptíveis ao colapso por meio de ensaios de campo e de laboratório: parque eólico no Rio Grande do Norte

Abstract

Atualmente, 11,5% da energia elétrica gerada no Brasil provém da energia eólica. A maior parte da produção dessa energia nos últimos anos concentra-se na região Nordeste, onde há um número significativo de parques eólicos em operação no país. Devido às condições de formação do solo local, as áreas de implantação de muitos desses parques possuem solos susceptíveis ao colapso, criando assim uma série de desafios à investigação geotécnica de qualidade e ao dimensionamento de fundações das torres eólicas. Nesse contexto, este trabalho se propõe a analisar o comportamento geotécnico dos solos de um complexo eólico susceptíveis ao colapso, por meio dos ensaios de campo e de laboratório. Seis amostras indeformadas foram fornecidas para a análise dos ensaios de granulometria, Limites de Atterberg, adensamento simples com inundação e compressão triaxial do tipo CU. Em campo, foram realizados ensaios sísmicos, ensaios de placa, sondagem mista (SPT e rotativa). Ensaios adicionais SPT foram realizados em dois furos nas condições de umidade natural e inundada para avaliar o efeito da inundação no valor de NSPT. Todos os ensaios foram fornecidos por empresas executoras. Os resultados dos ensaios geofísicos possibilitaram o reconhecimento do subsolo e a estimativa dos módulos de rigidez e de incompressibilidade. Os solos das amostras indeformadas são classificados como areia argilosa (SC) de baixa a média plasticidade (7 < IP < 12%), não saturados (11,08% < S < 28,77%) e com índices de vazios entre 0,75 e 0,84 e índices de compressão e recompressão na faixa entre 0,15 e 0,27 e entre 0,015 e 0,03, respectivamente. Maioria dos critérios qualitativos classifica os solos como susceptíveis ao colapso. A partir dos resultados de adensamento, os solos foram classificados como problemáticos a muito problemáticas por apresentarem o potencial de colapso maior que 10%, e também como solo com moderado a elevado grau de susceptibilidade ao colapso. Os resultados dos ensaios de placa mostram que a maioria dos solos é susceptível ao colapso devido aos elevados valores de recalque medidos após a inundação. Também foram apresentados e discutidos os resultados dos ensaios SPT, bem como as dificuldades inerentes a esses ensaios na previsão de solos colapsíveis. Os valores do ângulo de atrito medidos em duas amostras no ensaio triaxial são 25,60º e 17,50º e os de coesão são 0 kPa 29,60 kPa, valores representativos de areias argilosas. As discussões e conclusões apresentadas nesse trabalho contribuem para o melhor entendimento dos solos susceptíveis ao colapso do complexo eólico em estudo, e podem auxiliar no planejamento de futuras investigações geotécnicas e na obtenção dos parâmetros para projetos preliminares.

Currently, 11.5% of the electricity generated in Brazil comes from wind energy. Most of the production of this energy in recent years is concentrated in the Northeast region, where there are a significant number of wind farms in operation in the country. Due to the conditions of local soil formation, the areas where many of these farms are located have soils susceptible to collapse, thus creating a series of challenges for quality geotechnical investigation and the design of wind towers foundations. In this context, this work proposes to analyze the geotechnical behavior of the soils of a wind farm susceptible to collapse, through field and laboratory tests. Six undisturbed samples were collected for granulometry, Atterberg limits, simple oedometer with flooding and CU type triaxial compression tests. In the field, seismic tests, plate load tests, mixed drilling (SPT and rotary) were carried out. Additional SPT tests were performed in two boreholes under natural and flooded wet conditions to evaluate the effect of flooding on the N_SPT value. The results of the seismic tests enabled the recognition of the subsoil and the estimation of the stiffness and incompressibility modules. The soils of the undisturbed samples are classified as clayey sand (SC) with low to medium plasticity (7 < IP < 12%), unsaturated (11.08% < S < 28.77%) and with void rates between 0. 75 and 0.84 and compression and recompression indices in the range between 0.15 and 0.27 and between 0.015 and 0.03, respectively. Most qualitative criteria classify soils as susceptible to collapse. Based on the oedometer results, the soils were classified as problematic to very problematic for presenting the collapse potential greater than 10%, and also as soil with a moderate to a high degree of susceptibility to collapse. The results of the plate load tests show that most of the soils are susceptible to collapse due to the high values of settlement measured after flooding. The results of the SPT tests were also presented and discussed, as well as the inherent difficulties of these tests in predicting collapsible soils. The friction angle values measured in two samples in the triaxial test are 25.60º and 17.50º and the cohesion values are 0 kPa 29.60 kPa, representative values of clayey sands. The discussions and conclusions presented in this work contribute to a better understanding of the soils susceptible to the collapse of the wind farm under study and can assist in planning future geotechnical investigations and in obtaining the parameters for preliminary designs.