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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.85.2020.tde-03022020-121456
Document
Author
Full name
João Carlos Corrêa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Hamada, Margarida Mizue (President)
Cavallaro, Francisco de Assis
Velo, Alexandre França
Title in Portuguese
Caracterização das propriedades físicas de solo arenítico da Formação Botucatu - na região da cidade de Bofete - SP
Keywords in Portuguese
Arenito Botucatu
explotação de água subterrânea
rocha reservatório
sustentabilidade de aquíferos
Abstract in Portuguese
O Desenvolvimento humano sempre foi galgado pela utilização dos recursos naturais encontrados, porém nem sempre de maneira ordenada e correta. Um dos principais recursos utilizados pela humanidade é a água, que vem sendo retirada dos grandes aquíferos, tais como o Aquífero Guarani, que se localiza no território centro-sul da América do Sul, incluindo em seu traçado, países como Brasil, Argentina e Paraguai, de forma a comprometer a sustentabilidade do uso deste recurso com o risco de subsidência ou acomodação das camadas do sub-solo, devido à explotação de água destes reservatórios. Este fenômeno precisa ser analisado e caracterizado com bastante cuidado para prevenir ou mitigar acidentes ou incidentes em edificações e pavimentos. Em virtude da complexidade e heterogeneidade de suas estruturas e composições de acordo com sua localização, este trabalho tem o intuito de ampliar o conhecimento sobre a rocha do reservatório da Formação Botucatu, utilizando diferentes técnicas para sua caracterização, como ensaios geotécnicos, microscópio eletrônico de varredura, fluorescência e difração de raios X e tomografia computadorizada de terceira geração. A taxa de cisalhamento (Vs) foi associada a diferentes parâmetros da rocha, como densidade seca, índice de vazios, teor de umidade, grau de saturação e porosidade. O coeficiente de permeabilidade (k) obtido no teste foi de 3,34E-04 cm/s e é consistente com o valor do solo arenítico, proveniente da rocha do reservatório. O teste para obtenção do limite de plasticidade indicou que o solo rochoso avaliado não é plástico. O arenito analisado pela técnica de fluorescência de raios X é predominantemente composto por SiO2 (76%) e Al2O3 (20%), seguido por Fe2O3 (2,3%). Nos difratogramas de raios X, as amostras do arenito apresentaram picos relativos de SiO2 e Al2O9SiO2 corroborando os resultados obtidos nas medições de fluorescência de raios X. Os estudos SEM mostraram que as rochas não apresentaram cimentação em suas estruturas, indicando que são rochas de reservatório, com potencial para armazenamento de água. Uma boa resolução foi encontrada para as imagens das rochas arenito Botucatu seca, úmida e úmida contendo bário. A distribuição das densidades das partículas das rochas foi apresentada no histograma construída pelas intensidades dos pixels das imagens.
Title in English
Characterization of the physical properties of sandstone soil of Botucatu Formation - in the region of the city of Bofete - SP
Keywords in English
aquifer sustainability
Arenito Botucatu
groundwater exploitation
reservoir rock
Abstract in English
Human development has always been based on the use of natural resources found, but not always in an orderly and correct way. One of the main resources used by mankind is water, which has been withdrawn from large aquifers, such as the Guarani Aquifer, which is located in the south-central territory of South America, including Brazil, Argentina and Paraguay. It is important to take into account the sustainability in the use of this resource, face the risk of subsidence or accommodation of the subsurface layers, due to the exploitation of water from these reservoirs. This phenomenon needs to be analyzed and characterized with great care to prevent or mitigate accidents or incidents in buildings and pavements. The objective of this work is to improve the knowledge of the characteristics of the sandstone soil of Botucatu Formation by means of its physical and physicochemical properties. Our purpose is to contribute to the analysis procedure for the storage, in the form of reservoir, of fluids and instigate a discussion involving sedimentary aquifers to assist in the forecasting and simulation tools for scenarios, monitoring strategies and mitigation techniques. Due to the complexity and heterogeneity of its structures and compositions due to the location, this work aims to increase the knowledge about the Botucatu Formation reservoir sandstone rock, using different techniques for its characterization, such as geotechnical tests, optical microscopy (MO), electron scanning microscopy (SEM), X-ray Fluorescence and X-ray diffraction. The shear rate (Vs) was associated with different rock parameters, such as dry density, void index, moisture content, degree of saturation and porosity. The permeability coefficient (k) obtained in the test was of 3.34E-04 cm/s, and is consistent with the value of arenitic soil, originated from the reservoir rock. The test for obtaining the plasticity limit indicated that the evaluated rock soil is not plastic. The sandstone analyzed by the X-ray fluorescence technique is, predominantly, composed of SiO2 (76%) and Al2O3 (20%), followed by Fe2O3 (2.3%). As it may be seen in the X-ray diffractogram, the samples of the sandstone showed relative SiO2 and Al2O9SiO2 peaks, corroborating the results obtained in the X-ray Fluorescence measurements. SEM studies showed that the rocks did not present cementation in their structures, indicating that they are reservoir rocks, with potential for water storage. A good spatial resolution was found for images of dry, wet and wet containing barium Botucatu sandstone rocks. The distribution of rock particle densities was presented in the histogram constructed by the image pixel intensities.
 
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Publishing Date
2020-02-07
 
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