Thèse en cotutelle présentée à
L’ UNIVERSITE DE GRENOBLE
Ecole Doctorale Terre-Univers-Environnement et
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
Faculdade de Tecnologia – Departamento de Engenharia Civil e Ambiental
Pour l’obtention du titre de DOCTEUR
Spécialité: Sciences de la terre de l’univers et de l’environnement par
Marianna Jacominy de Amorim MENDES
ETUDE DES FACTEURS QUI AFFECTENT LA PERFORMANCE DES GEOSYNTHETIQUES BENTONITIQUES SOUS FLUX DE GAZ ET LIQUIDES EN
BARRIERES DES INSTALLATIONS DE STOCKAGE DE DECHETS
ALGUNS FATORES QUE INFLUENCIAM O DESEMPENHO DE
GEOCOMPOSTOS BENTONÍTICOS SOB FLUXO DE GASES E LÍQUIDOS EM BARREIRAS DE ATERROS SANITÁRIOS
Soutenue le 31 Mai 2010
Jury
Patrick PIERSON Directeur de thèse
Ennio Marques PALMEIRA Directeur de thèse
Maria das Graças GARDONI Rapporteur
Delma de Mattos VIDAL Rapporteur
Nathalie TOUZE-FOLTZ Examinatrice
Manoel Porfírio CORDÃO NETO Examinateur
Thèse préparée au sein du Laboratoire d’Étude des Transferts en Hydrologie et Environnement
(LTHE), au Cemagref, au Programa de Pós-Graduação em Geotecnia et en cotutelle à l’Université de
Grenoble et Universidade de Brasília.
Sumário
1 I NTRODUÇÃO
1.1 C
ONTEXTO DA PESQUISA
...1
1.2 M
OTIVAÇ ÃO E OBJETIVOS DA P ES QUIS A
...2
1.3 E
STRUTURA DA TESE
...3
1 I NTRODUCTION 1.1 C
ONTEXTE DE L
’
ÉTUDE
...6
1.2 M
OTIVATION ET OB JEC TI FS DE LA RECHERCHE
...7
1.3 O
RGANISATION DE LA THESE
...8
P ARTE I 2 G EOSSINTÉTICOS COMO BARREIRAS EM ATERROS SANITÁRIOS 2.1 I
NTRODUÇÃO
...12
2.2 G
EOMEMB RANAS
...14
2.2.1 Definição ...14
2.2.2 Danos mecânicos ...16
2.2.3 Proteção contra danos mecânicos ...19
2.3 G
EOCOMPOS TOS BENTONÍ TI COS
(GCL) ...20
2.3.1 Definição ...20
2.3.2 Bentonitas ...24
2.4 B
ARR EIRAS COMPOS TAS
...29
2.5 C
OM ENTÁRIOS FINAIS
...31
2 G EOSYNTHETIQUES COMME BARRIERES ETANCHES DES ISD
R
ESUME
...32
3 T RANSPORTE DE LÍQUIDOS E GASES ATRAVÉS DE BARREIRAS GEOSSINTÉTICAS
3.1 V
AZAM ENTO DE GÁS NA C OB ERTUR A DE ATERROS SANITÁR IOS
...33
3.1.1 Migração de gases através de meios porosos...33
3.1.2 Pesquisas sobre transporte advectivo de gases através de barreiras geossintéticas ...37
3.1.3 Método da queda de pressão ...46
3.1.4 Dessecação, fissuras e troca de cátions no campo...49
3.1.5 Comentários ...51
3.2 V
AZAM ENTO DE LÍ QUI DO NO FUNDO DE ATER ROS SANITÁR IOS
...52
3.2.1 Migração de líquidos através de barreiras compostas devido a um dano na geomembrana...52
3.2.2 Transmissibilidade da interface versus qualidade de contato...62
3.2.3 Equações empíricas para o cálculo da vazão através de dano na geomembrana ..64
3.2.4 Pesquisas sobre o transporte advectivo de líquidos através de barreiras compostas ...68
3.2.5 Comentários ...76
3 T RANSFERT DE LIQUIDES ET GAZ AU TRAVERS DES BARRIERES GEOSYNTHETIQUES R
ESUME
...78
4 M ATERIAIS E METODOLOGIA GERAL 4.1 M
ATER IAIS ES TUDADOS
...81
4.1.1 Geocompostos bentoníticos (GCL)...81
4.1.2 Geomembrana (GM)...84
4.1.3 Barreira mineral (CCL)...84
4.2 M
ETODOLOGIA GERAL
...85
4 M ATERIAUX ET METHODOLOGIE GENERALE
R
ESUME
...87
P ARTE II
E STUDO DO T RANSPORTE DE G ASES A TRAVÉS DE GCL S
5 M ETODOLOGIA DO ESTUDO DO TRANSPORTE DE GASES ATRAVÉS DE GCL S
5.1 I
NTRODUÇÃO
...90
5.2 B
ASES TEÓRICAS
...91
5.3 M
ETODOLOGIA DOS ENSAIOS DE PERMEABILIDADE AO GÁS DE
GCL
S
...96
5.3.1 Equipamento para ensaio de permeabilidade ao gás de GCLs...96
5.3.2 Preparação dos corpos de prova ...101
5.4 P
ROGRAMA DE ENSAIOS EXECUTADOS
...104
5.5 E
STUDO SOBRE AS CONDIÇÕES DO ENSAIO
...105
5 M ETHODOLOGIE DE L ’ ETUDE DU TRANSFERT DE GAZ AU TRAVERS LES GCL S R
ESUME
...110
6 R ESULTADOS DO ESTUDO DO TRANSPORTE DE GASES ATRAVÉS DE GCL S 6.1 I
NTRODUÇÃO
...112
6.2
INFLUÊNCIA DA HIDRATAÇÃO DO
GCL ...112
6.2.1 Variação da permeabilidade com a umidade gravimétrica ...112
6.2.2 Variação da permeabilidade com a umidade volumétrica ...114
6.2.3 Variação da permeabilidade com a quantidade de ar...116
6.3 C
ONSIDERAÇÕES SOBRE AS FISSURAS POR DESSECAÇÃO DA BENTONITA
...119
6.4 E
STUDO DA DESSECAÇÃO DO
GCL
DEVIDO AO FLUXO DE GÁS
...122
6.5 D
ISCUSSÃO DOS RESULTADOS
...124
6 R ESULTATS DE L ’ ETUDE DU TRANSFERT DE GAZ AU TRAVERS LES GCL S
R
ESUME
...126
Parte III
E STUDO DO T RANSPORTE DE L ÍQUIDO A TRAVÉS DE B ARREIRAS
C OMPOSTAS
7 M ETODOLOGIA DO ESTUDO DO TRANSPORTE DE LÍQUIDO ATRAVÉS DE BARREIRAS COMPOSTAS
7.1 I
NTRODUÇÃO
...128
7.2 M
ETODOLOGIA DOS ENSAIOS DE FLUXO ATRAVÉS DE BARREIRAS COMPOSTAS
...129
7.2.1 Equipamento para ensaio de fluxo através de barreiras compostas devido a um dano na geomembrana...129
7.2.2 Preparação dos corpos de prova ...133
7.3 P
ROGRAMA DE ENSAIOS EXECUTADOS
...135
7 M ETHODOLOGIE DE L ’ ETUDE DU TRANSFERT DE LIQUIDE AU TRAVERS DES ETANCHEITESCOMPOSITES R
ESUME
...136
8 R ESULTADOS DO ESTUDO DO TRANSPORTE DE LÍQUIDO ATRAVÉS DE BARREIRAS COMPOSTAS 8.1 I
NTRODUÇÃO
...138
8.2 E
STUDO SOBRE A INFLUÊNCIA DAS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS
...139
8.2.1 Redução do fluxo devido à expansão da bentonita...139
8.2.2 Influência da dimensão do dano na geomembrana ...139
8.2.3 Caminhos preferenciais de fluxo através da interface ...141
8.2.4 Estudo das consequências de sobreposição do dano e costura...143
8.2.5 Evolução do teor de umidade das amostras ensaiadas ...146
8.3 I
NTERFACE DE CONTATO
GM-GCL...147
8.3.1 Transmissibilidade da interface...147
8.3.2 Condições de contato na interface...150
8.4 R
EPERCUSSÕES NAS CONDIÇÕES DE CAMPO
...152
8.5 D
ISCUSSÃO DOS RESULTADOS
...156
8 R ESULTATS DE L ’ ETUDE DU TRANSFERT DE LIQUIDE AU TRAVERS DES ETANCHEITESCOMPOSITES
R
ESUME
...158
9 C ONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISASFUTURAS 9.1 C
ONCLUSÕES
...160
9.1.1 Permeabilidade ao gás de GCLs ...160
9.1.2 Transporte de líquidos através de barreiras compostas...162
9.1.3 Comentários finais ...163
9.2 S
UGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS
...164
9 C ONCLUSIONS ET SUGGESTIONS POUR RECHERCHES FUTURES 9.1 C
ONCLUSIONS
...165
9.1.1 Perméabilité au gaz des GCLs...165
9.1.2 Transfert de liquide au travers des étanchéités composites ...166
9.1.3 Commentaires finales...168
9.2 S
UGGESTIONS POUR DES RECHERCHES FUTURES
...168
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...170
