Solos resiuais de rochas granitóides a sul do Tejo: características geológicas e geotécnicas

Abstract

O presente trabalho visa essencialmente contribuir para o conhecimento das características geológicas e geotécnicas dos solos residuais de rochas granitóides do Alentejo, no Sul de Portugal, assim como, dos principais factores que condicionam essas características. Existem poucos estudos sobre os granitóides da região, que no entanto, se encontram enquadrados nas zonas paleogeográficas e tectónicas com maior representação em Portugal, a Zona de Ossa Morena (ZOM) e a Zona Centro Ibérica (ZCI). A sua cronologia, química e mineralogia é comparável com a de outros granitóides existentes na Península Ibérica, e está de acordo com a sua localização em relação às referidas zonas e respectivos limites. Estas rochas granitóides foram e são sujeitas a alteração, principalmente por parte dos agentes atmosféricos que, na região do Alentejo Interior assumem um papel de realce, porque as condições climatéricas distinguem-se significativamente das que predominam na restante área do território português. A própria geomorfologia, típica desta região, associada a uma certa escassez de coberto vegetal, deixando expostas (menos protegidas) as formações rochosas, conduz à produção de solos residuais com características químicas, mineralógicas, texturais e geotécnicas próprias da região, que se distinguem dos perfis de solos residuais de rochas graníticas (s.l.) existentes no Norte e Centro do País. A opção por um estudo sistemático dos solos residuais das rochas graníticas (s.l.), (granitos, granodioritos e quartzodioritos), com importância regional a sul do Tejo, deve-se, em grande parte, ao facto de não existir nenhum estudo sobre este tipo de solos em toda esta região. Além disso, aos solos residuais associam-se características muito peculiares, tais como a microestrutura, a macroestrutura e a composição mineralógica, que se reflectem no seu comportamento geotécnico quando solicitados in situ (por exemplo, como material de fundação), ou quando aplicados noutros locais (como material de construção, em aterros). Por outro lado, a diversidade dos solos residuais estudados deve-se, não tanto à litologia da rocha de origem, mas principalmente às condições extrínsecas locais, tais como, clima, topografia, coberto vegetal, entre outros, que proporcionam diferentes tipos de alteração, e consequentemente diferentes produtos finais de alteração das rochas — os solos residuais. Na verdade, não é possível avançara investigação de qualquer tipo de solo residual, tendo em vista a sua aplicação em geotecnia ou em qualquer outra área do saber, sem que previamente esteja perfeitamente compreendida a sua génese, ou seja, a contribuição da geologia, dos factores climatéricos, geomorfológicos, e outros, de cuja actuação resultou esse solo. Com o presente trabalho, reafirma-se a ideia de que a investigação de solos residuais é incompleta sem o conhecimento rigoroso cias condições de campo, ou seja, dos ambientes filsicos que levaram à formação dos diferentes tipos de solos residuais. Para tal, contribuíram a identificação e descrição dos perfis, os ensaios in situ, e os condicionalismos relacionados coma colheita de amostras. No Capítulo 1, referem-se os principais factores e mecanismos que levam à formação dos solos residuais, descrevem-se as características gerais dos solos residuais com especial incidência nos solos resultantes de rochas granitóides, e faz-se uma breve descrição dos principais sistemas de classificação para solos residuais propostos por vários autores. No Capítulo 2, procede-se à descrição das metodologias seguidas, no estudo dos solos residuais provenientes de 16 maciços de rochas granitóides do Alentejo, desde os processos utilizados na amostragem, aos ensaios in situ e no laboratório, de acordo com a bibliografia da especialidade e com as adaptações necessárias à investigação destes materiais. A apresentação dos aspectos geológicos, condições climáticas e características geomorfológicas das áreas estudadas, faz-se no Capítulo 3, para além de uma descrição sucinta dos 62 locais de amostragem. A caracterização química dos solos residuais e das respectivas rochas de origem dos maciços interessados, assim como a identificação mineralógica dos referidos solos, são apresentadas no Capítulo 4, onde se comentam também os dados obtidos e são indicados alguns índices de meteorização. Os resultados de índole geotécnica provenientes da compilação de informação e resultantes dos ensaios realizados em laboratório, são expostos, soba forma de quadros e gráficos, no Capítulo 5. Interpretam-se os valores determinados nos ensaios de: identificação (parâmetros gramilométricos e limites de consistência), peso específico dos grãos, expansibilidade, permeabilidade, equivalente de areia, teor em matéria orgânica, resistência ao corte directo e triaxial, compressibilidade em célula edométrica e compactação. No Capítulo 6 apresentam-se os resultados dos ensaios penetrométricos (DPL, CPT, SPT e DPSH) realizados in situ. Nele são interpretados os resultados obtidos e discute-se a aplicabilidade destes ensaios aos solos residuais de rochas granitóides. Finalmente, no Capítulo 7, tecem-se as considerações finais, apresentando as principais conclusões extraídas do trabalho realizado e fazendo uma interpretação de conjunto entre as observações efectuadas no campo e os resultados experimentais, nomeadamente, de natureza química, mineralógica, estrutural e geomecânica. São indicadas sugestões para investigações a desenvolver no futuro no âmbito da temática dos solos residuais. /ABSTRACT - The present work pretends to be a contribution for the knowledge of the geological and geotechnical characteristics of the residual sons from granitic and similar rocks of the Alentejo region in the South of Portugal, as well as the main factors, which influence those characteristics. There are few studies about the granitoid rocks occurring in this region, despite their location at the more representative palaeogeographic and tectonic zones of Portugal, the Ossa Morena Zone (OMZ) and the Central Iberian Zone (CIZ). In what concerns their geochronology, chemistry and mineralogy, they are similar to other granitoids of the Iberian Península. These granitoids have been weathered mainly by the action of atmospheric agents, which have played an important role in Alentejo region, due to the fact that climactic conditions, are significantly different from those prevailing in the rest of the country. The geomorphology and the shortage of vegetation, typical of this region allows the exposure of the rock masses and consequently the formation of residual sons exhibiting chemical, mineralogical, textural and geotechnical characteristics specific of this region, being different from the properties of other soil profiles developed on other granitic regions of the North and Centre of Portugal. The reason for the election of the present systematic study of residual soils from granitoids (granitos, granodiorites and quartz diorites) was due to the absence of previous studies in this matter and to the fact that the granitic outcrops are very common to the south of river Tejo. Moreover, the peculiarity of the characteristics of the residual sons such as: microstructure, macrostructure and mineralogical composition, which influence their geotechnical behaviour in situ (for example in foundation design), or when are used as construction material in embankments. Otherwise, the diversity of the residual sons studied is due not much to parent rock lithology but mainly to climate, topography, vegetation, that lead to different types of weathering and consequently different weathering products — the residual soils. Indeed, is not possible to develop investigation about any kind of residual soil without the perfect knowledge about their origin, that is, the geology and the climactic and geomorphologic factors. This work convey the ides that the investigation of residual sons is incomplete without a rigorous knowledge of field conditions like the physical environment that lead to the formation of different types of residual soils. Then, is very important the soil profile description, the field tests and a good sampling. In Chapter 1, the main factors and mechanisms that contribute to the residual soils formation are referred. The general characteristics are described specially those about sons derived from granitoid rocks. A brief description about the principal classification systems for residual sons is presented. In Chapter 2, the methodology followed in this study, which includes residual sons from 16 granitoid rock masses from Alentejo, is described, including the sampling methods and the field and laboratory tests. The geological aspects, climactic conditions and geomorphological characteristics of the studied areas are presented in Chapter 3, as well as a short description of the 62 sampling sites. The chemical characterization of residual soils and the parent rocks, as well as the mineralogical composition of the same soils, are made in Chapter 4. Comments on the results of these analytical data are made and some weathering indexes are considered. Tables and graphs in Chapter 5 show the geotechnical data from laboratory tests. The interpretation of the results is dope for several parameters: identification (grain size distribution and Atterberg limits), particle specific gravity, swelling, permeability, sand equivalent, organic matter content, shear strength (from direct shear and triaxial tests), compressibility (from oedometer test) and compaction. The results of the in situ tests such as DPL, CPT, SPT and DPSH are presented in Chapter 6. Their applicability to residual soils derived from granitoids is discussed. In. Chapter 7, final remarks are made, the main conclusions of the work carried out are put forward as well as the whole interpretation and comparison between the experimental results and the field observations, namely, chemical, mineralogical, structural and geomechanical characteristics. Suggestions for future investigations are made, concerning the residual soils subject.