Solos expansivos: carta de suscetibilidade de ocorrência no Brasil utilizando Rede Neural Artificial - RNA
Suelos expansivos: carta de susceptibilidad de ocurrencia en Brasil utilizando Red Neuronal Artificial - RNA
DOI :
https://doi.org/10.51359/2238-6211.2023.258626Mots-clés :
solos expansivos, Redes Neurais Artificiais, classificação, cartografiaRésumé
Os solos expansivos causam sérios problemas quando utilizados na prática da engenharia relacionados à variação de volume e perda de resistência devido à mudança de umidade, causando patologias nas edificações. A identificação desses solos é uma importante etapa para a orientação do planejamento do uso e ocupação. Este artigo visa apresentar a carta de suscetibilidade de ocorrência de solos expansivos no Brasil desenvolvida a partir de Rede Neural Artificial (RNA) treinada com um banco de dados de solos expansivos identificados por caracterização geotécnica com 526 registros utilizando três variáveis condicionantes de entrada: classificação pedológica, unidades geológicas e condicionantes climatológicos. A identificação desses solos tem acurácia de 89,70% e precisão de 90,70%. O desempenho é enquadrado no nível de excelência. O produto cartográfico apontou suscetibilidade alta em 35,9%, média em 9,8%, baixa em 3,7%, classificação ausente em 48,0% e inconclusivo em 2,6% da extensão territorial. A carta de suscetibilidade de ocorrência de solos expansivos do Brasil elaborada tem uma forte aderência aos casos reais de ocorrência de solos expansivos, permitindo identificar previamente os locais críticos do território brasileiro no que tange ao comportamento expansivo, auxiliando no uso e ocupação do solo.
Références
AL-MUKHTAR, M.; KHATTAB, S.; ALCOVER, J. F. Microstructure and geotechnical properties of lime-treated expansive clayey soil. Engineering Geology, v. 139–140, p. 17–27, 22 jun. 2012. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2012.04.004
AL-RAWAS, A. A.; GOOSEN, M. F. A. (Orgs.). Expansive Soils: Recent Advances in Characterization and Treatment. London: CRC Press, 2006. https://doi.org/10.1201/9780203968079
AMORIM, S. F. Contribuição à cartografia geotécnica: sistema de informações geográficas dos solos expansivos e colapsíveis do Estado de Pernambuco. 2004. 244 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2004.
AQUINO, A. E. B. Contribuição à cartografia geotécnica no município de Teresina-PI: cartas de suscetibilidade à ocorrência de solos problemáticos e prática de fundação com uso de geoprocessamento. 2020. 198 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2020.
AQUINO, A. E. B.; FERREIRA, S. R. M. Análise Geotécnica e Caracterização Geomecânica de um Solo Expansivo de Teresina-PI. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MEC NICA DOS SOLOS E ENGENHARIA GEOTÉCNICA, 2022. Anais [...]. Campinas: COBRAMSEG, 2022.
ASHAYERI, I.; YASREBI, S. Free-Swell and Swelling Pressure of Unsaturated Compacted Clays; Experiments and Neural Networks Modeling. Geotechnical and Geological Engineering, v. 27, n. 1, p. 137, 27 maio 2008. https://doi.org/10.1007/s10706-008-9219-y
BASMA, A. A.; BARAKAT, A.; OMAR, M. Modeling Time Dependent Swell of Clays Using Sequential Artificial Neural Networks. Environmental and Engineering Geoscience, v. 9, n. 3, p. 279–288, 1 ago. 2003. https://doi.org/10.2113/9.3.279
BOWLES, J. E. Foundation analysis and design. New York: McGraw-Hill Education, 1988.
CARCEDO, F. J. A.; GIJÓN, M. F.; MAZO, C. O.; RODRÍGUEZ, J. L. S. Mapa previsor de riesgos por expansividad de arcillas en España a escala 1: 1.000. 000. Madrid: Instituto Geológico y Minero de España, 1986.
CHEN, F. H. Foundations on Expansive Soils. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Co., 1988.
COLLARES, G. L.; REINERT, D. J.; REICHERT, J. M.; KAISER, D. R. Compactação de um latossolo induzida pelo tráfego de máquinas e sua relação com o crescimento e produtividade de feijão e trigo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 32, n. 3, p. 933–942, jun. 2008. https://doi.org/10.1590/S0100-06832008000300003
CORRÊA, M. M.; KER, J. C.; MENDONÇA, E. S.; RUIZ, H. A.; BASTOS, R. S. Atributos físicos, químicos e mineralógicos de solos da região das Várzeas de Sousa (PB). Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 27, n. 2, p. 311–324, abr. 2003. https://doi.org/10.1590/S0100-06832003000200011
COSTA NUNES, A. J.; VASCONCELOS, E. M.; PANDOLFI, R. M. Ocorrências e propriedades de engenharia de solos expansivos na área do grande Recife. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MEC NICA DOS SOLOS E ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES, 2., 1982. Anais [...]. Recife: CBMSEF, 1982. v. 2, p. 193–209.
DORIS, J. J.; RIZZO, D. M.; DEWOOLKAR, M. M. Forecasting vertical ground surface movement from shrinking/swelling soils with artificial neural networks. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, v. 32, n. 10, p. 1229–1245, jul. 2008. https://doi.org/10.1002/nag.666
DOU, S.; WANG, Y.; LU, J. Metazoan tsRNAs: Biogenesis, Evolution and Regulatory Functions. Non-Coding RNA, v. 5, n. 1, p. 18, 18 fev. 2019. https://doi.org/10.3390/ncrna5010018
ELKADY, T.; AL-MAHBASHI, A.; AL-SHAMRANI, M. Resilient modulus lime-treated expansive subgrade. In: 15 PAN-AMERICAN CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND GEOTECHNICAL ENGINEERING, 2015. Proceedings [...]. Buenos Aires: Argentinian geotechnical society, 2015. p. 1631–1638.
FERREIRA, S. R. M. Aplicações da Pedologia aos estudos dos Solos Colapsíveis e Expansivos. 1990. Seminário de Qualificação Acadêmica ao Doutoramento – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1990.
FERREIRA, S. R. M. Colapso e expansão de solos naturais não saturados devido à inundação. 1995. 379 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 1995.
FERREIRA, S. R. M. Mapa de risco a colapsibilidade e expansividade de solos do estado de Pernambuco–Geotecnia Ambiental. Relatório Técnico. Recife: CNPQ, 1999.
FERREIRA, S. R. M. Solos especiais: colapsíveis, dispersíveis, expansíveis. Relatório Final. Recife: CNPQ, 1988.
FERREIRA, S. R. M.; ARAÚJO, A. G. D.; BARBOSA, F. A. S.; SILVA, T. C. R.; BEZERRA, I. M. L. Analysis of changes in volume and propagation of cracks in expansive soil due to changes in water content. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 44, p. e0190169, 25 nov. 2020. https://doi.org/10.36783/18069657rbcs20190169
FERREIRA, S. R. M.; FERREIRA, M. G. V. X. Mudanças de volume devido à variação do teor de água em um vertissolo no semiárido de Pernambuco. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Viçosa, v. 33, n. 4, p. 779–791, 2009. https://doi.org/10.1590/s0100-06832009000400004
FLORES, J. P. C.; ANGHINONI, I.; CASSOL, L. C.; CARVALHO, P. C. F.; LEITE, J. G. D. B.; FRAGA, T. I. Atributos físicos do solo e rendimento de soja em sistema plantio direto em integração lavoura-pecuária com diferentes pressões de pastejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 31, n. 4, p. 771–780, ago. 2007. https://doi.org/10.1590/S0100-06832007000400017
GHAZIZADE, M. J.; SAFARI, E. Analysis of Desiccation Crack Depth in Three Compacted Clay Liners Exposed to Annual Cycle of Atmospheric Conditions with and without a Geotextile Cover. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, v. 143, n. 3, p. 06016024, mar. 2017. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0001607
GOUTHAM, D. R.; KRISHNAIAH, A. J. Application of Artificial Neural Networking Technique to Predict the Geotechnical Aspects of Expansive Soil: A Review. International Journal of Engineering and Manufacturing, v. 11, n. 6, p. 48–53, 8 dez. 2021. https://doi.org/10.5815/ijem.2021.06.05
GUSMÃO FILHO, J. A.; SILVA, J. M. J. Field instrumentation as related to an expansive soil. In: PROCEEDINGS OF THE PANAMERICAN CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND FOUNDATION ENGINEERING, 9., 1991. Proceedings [...]. Vina Del Mar: ISSMGE, 1991. v. 9, p. 76–86.
HARIANTO, T.; HAYASHI, S.; DU, Y. J.; SUETSUGU, D. Effects of Fiber Additives on the Desiccation Crack Behavior of the Compacted Akaboku Soil as A Material for Landfill Cover Barrier. Water, Air, and Soil Pollution, v. 194, n. 1, p. 141–149, 1 out. 2008. https://doi.org/10.1007/s11270-008-9703-2
HART, S. S. Potentially Swelling Soil and Rock: In the Front Range Urban Corridor, Colorado. Denver: Colorado Geological Survey, Department of Natural Resources, State of Colorado, 1974.
HOLANDA, M. J. O. Solos colapsíveis e expansivos no Brasil: classificação da suscetibilidade de ocorrência aplicando redes neurais artificiais. 2022. 159 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2022.
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Brasil: geologia. 2019a. Disponível em: https://portaldemapas.ibge.gov.br/portal.php#mapa220768. Acesso em: 17 abr. 2023.
IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Brasil: pedologia. 2019b. Disponível em: https://portaldemapas.ibge.gov.br/portal.php#mapa220925. Acesso em: 17 abr. 2023.
IKIZLER, S. B.; AYTEKIN, M.; VEKLI, M.; KOCABAŞ, F. Prediction of swelling pressures of expansive soils using artificial neural networks. Advances in Engineering Software, v. 41, n. 4, p. 647–655, abr. 2010. https://doi.org/10.1016/j.advengsoft.2009.12.005
JUCÁ, J. F. T.; GUSMÃO FILHO, J. A.; JUSTINO, J. M. Laboratory and Field Teste on an Expansive Soil in Brasil. In: PROCEEDINGS OF THE 7TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON EXPANSIVE SOILS, 1992. Proceedings [...]. Texas: International Society of Soil Mechanics and Foundation Engineering, 1992. p. 337–341.
KODIKARA, J.; COSTA, S. Desiccation Cracking in Clayey Soils: Mechanisms and Modelling. In: LALOUI, L.; FERRARI, A. (orgs.). Multiphysical Testing of Soils and Shales. Springer Series in Geomechanics and Geoengineering. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2013. p. 21–32. DOI 10.1007/978-3-642-32492-5_2. Disponível em: http://link.springer.com/10.1007/978-3-642-32492-5_2. Acesso em: 20 set. 2022.
LIM, B. F.; SIEMENS, G. A. Unifying framework for modeling swelling soil behaviour. Canadian Geotechnical Journal, v. 53, n. 9, p. 1495–1509, set. 2016. https://doi.org/10.1139/cgj-2015-0049
LIU, X.; BUZZI, O.; VAUNAT, J. Influence of stress-volume path on swelling behavior of an expansive clay. In: KHALILI, N.; RUSSELL, A.; KHOSHGHALB, A. (orgs.). Unsaturated soils: research and applications. Leiden: CRC Press, 2014. p. 931–937. https://doi.org/10.1201/b17034-134
MEROUANE, F. Z.; MAMOUNE, S. M. A. Prediction of Swelling Parameters of Two Clayey Soils from Algeria Using Artificial Neural Networks. Mathematical Modelling in Civil Engineering, v. 14, n. 3, p. 11–26, 1 set. 2018. https://doi.org/10.2478/mmce-2018-0008
MINGOTI, R.; PESSOA, M. C. P. Y.; DAMACENO, T. G.; SIQUEIRA, C. A.; JACOMO, B. O. Tipos climáticos, segundo classificação de Thornthwaite. 2021. Geoinfo Embrapa Territorial. Disponível em: http://geoinfo.cnpm.embrapa.br/layers/geonode%3Atiposclimaticos_v1_thornthwaite_mingotietal2021. Acesso em: 6 out. 2022.
MOOSAVI, M.; YAZDANPANAH, M. J.; DOOSTMOHAMMADI, R. Modeling the cyclic swelling pressure of mudrock using artificial neural networks. Engineering Geology, v. 87, n. 3–4, p. 178–194, nov. 2006. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2006.07.001
MORAES, G. M.; XAVIER, F. A. S.; MENDONÇA, E. S.; ARAÚJO FILHO, J. A.; OLIVEIRA, T. S. Chemical and structural characterization of soil humic substances under agroforestry and conventional systems. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 35, p. 1597–1608, out. 2011. https://doi.org/10.1590/S0100-06832011000500014
PAIVA, S. C.; LIMA, M. A. A.; FERREIRA, M. G. V. X.; FERREIRA, S. R. M. Propriedades geotécnicas de um solo expansivo tratado com cal. Matéria (Rio de Janeiro), v. 21, n. 2, p. 437–449, jun. 2016. https://doi.org/10.1590/S1517-707620160002.0041
PEREIRA, E. M. Estudo do potencial expansivo dos materiais argilosos da Formação Guabirotuba na região do Alto Iguaçu - PR. 1999. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 1999.
PERON, H.; HUECKEL, T.; LALOUI, L.; HU, L. B. Fundamentals of desiccation cracking of fine-grained soils: experimental characterisation and mechanisms identification. Canadian Geotechnical Journal, v. 46, n. 10, p. 1177–1201, 2009.
PESSOA, A. D.; SOUSA, G. C. L.; ARAUJO, R. C.; ANJOS, G. J. M. Artificial neural network model for predicting load capacity of driven piles. Research, Society and Development, v. 10, n. 1, p. e12210111526, 4 jan. 2021. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i1.11526
PRESA, E. P. Propriedades Geotécnicas das argilas expansivas do recôncavo Baiano. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MEC NICA DOS SOLOS E ENGENHARIA DE FUNDAÇÕES, 8., 1986. Anais [...]. Porto Alegre: COBRAMSEF, 1986. v. 8, p. 5–14.
RODRÍGUEZ, R.; SÁNCHEZ, M.; LEDESMA, A.; LLORET, A. Experimental and numerical analysis of desiccation of a mining waste. Canadian Geotechnical Journal, v. 44, n. 6, p. 644–658, 1 jun. 2007. https://doi.org/10.1139/t07-016
SANTOS, D. S.; MEDEIROS, C. E. B.; DRUMOND, M. A. M. M.; FERREIRA, S. R. M. Avaliação de suscetibilidade à ocorrência de solos expansivos e colapsíveis no estado de Sergipe com base na pedologia. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MEC NICA DOS SOLOS E ENGENHARIA GEOTÉCNICA, 2022. Anais [...]. Campinas: COBRAMSEG, 2022.
SCHREINER, H. D. State of the art review on expansive soils. Transport and Road Research Laboratory, 1987.
SILVA, M. J. R. Comportamento geomecânico de solos colapsíveis e expansivos em Petrolina-PE: cartas de suscetibilidade. 2003. 110 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2003.
SIMÕES, P. R. M.; COSTA FILHO, L. M. Características Mineralógicas de Solos Expansivos do Recôncavo Baiano. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SOLOS TROPICAIS, 1981. Anais [...]. Rio de Janeiro: COPPE/UFRJ, 1981. p. 569–588.
SOARES, A. B.; MAGALHÃES, P. R. F. Uso de argilas expansivas em camadas de impermeabilização de coberturas de aterros sanitários no Nordeste do Brasil. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 26, n. 6, p. 1069–1077, dez. 2021.
SOBRAL, H. S. Contribuição ao Estudo do Massapê como solo para Construção. 1956. Tese (Concurso Público para Livre Docência) – Universidade Federal da Bahia, 1956.
TANG, C. S.; SHI, B.; LIU, C.; SUO, W. B.; GAO, L. Experimental characterization of shrinkage and desiccation cracking in thin clay layer. Applied Clay Science, v. 52, n. 1–2, p. 69–77, abr. 2011. https://doi.org/10.1016/j.clay.2011.01.032
TANG, C. S.; WANG, D. Y.; SHI, B.; LI, J. Effect of wetting–drying cycles on profile mechanical behavior of soils with different initial conditions. CATENA, v. 139, p. 105–116, 1 abr. 2016. https://doi.org/10.1016/j.catena.2015.12.015
TAVARES, C. M.; OLIVEIRA JÚNIOR, A. I.; CALADO, A. C. A.; FERREIRA, S. R. M. Utilização de SIG aplicada aos estudos de solos expansivos e colapsíveis do estado do ceará. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE MEC NICA DOS SOLOS E ENGENHARIA GEOTÉCNICA, 2022. Anais [...]. Campinas: COBRAMSEG, 2022.
THORNTHWAITE, C. W.; MATHER, J. R. The Water Balance. 1. ed. Centerton: Drexel Institute of Technology, Laboratory of Climatology, 1955. v. 8, (1).
VARGAS, M. The concept of Tropical Soils. In: PROCEEDINGS OF THE FIRST INTERNATIONAL CONFERENCE ON GEOMECHANICS IN TROPICAL LATERITIC AND SAPROLITIC SOILS, 1985. Proceedings [...]. Brasília: Brazilian Society for Soil Mechanics, 1985.
VARGAS, M.; GONÇALVES, H. H. S.; SANTOS, N. B.; MARINHO, F. A. M. Expansive soils in Brazil. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON SOIL MECHANICS AND FOUNDATON ENGINEERING, 1989. Proceedings [...]. Rio de Janeiro: [s. n.], 1989. p. 77–81.
VASCONCELOS, R. P. R. Mapas de suscetibilidade de solos colapsíveis e expansivos do Estado de Pernambuco. 2001. 93 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2001.
VILAR, O. M.; FERREIRA, S. R. M. Solos colapsíveis e expansivos. In: DE CARVALHO, J. C.; JUNIOR, G. F. N. G.; MACHADO, S. L.; MASCARENHA, M. M. A.; FILHO, F. C. S. (orgs.). Solos não saturados no contexto geotécnico. 1. ed. São Paulo: ABMS, 2015. p. 415–440.
YESILLER, N.; MILLER, C.; INCI, G.; YALDO, K. Desiccation and Cracking Behavior of Three Compacted Landfill Liner Soils. Engineering Geology, v. 57, n. 1–2, p. 105–121, 1 jun. 2000. https://doi.org/10.1016/S0013-7952(00)00022-3
YUAN, S.; LIU, X.; SLOAN, S. W.; BUZZI, O. P. Multi-scale characterization of swelling behaviour of compacted Maryland clay. Acta Geotechnica, v. 11, n. 4, p. 789–804, ago. 2016. https://doi.org/10.1007/s11440-016-0457-5
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