Estudo do comportamento mecânico de solos sob influência de sistemas geotérmicos

Abstract

As energias renováveis são fontes inesgotáveis de energia obtidas da natureza que nos rodeia, como a energia solar, a energia eólica ou a energia geotérmica. Esta última fonte tem vindo a ser cada vez mais utilizada através da implantação de sistemas geotérmicos no solo, os designados sistemas geotérmicos superficiais, que permitem trocas de calor entre o sistema e o solo e transportar esse calor para o interior das habitações para aquecimento e arrefecimento das mesmas. A presente dissertação teve como principal objetivo o estudo do comportamento dos solos, designadamente o comportamento mecânico, quando estes estão sujeitos a mudanças de temperatura da ordem das provocadas por sistemas geotérmicos superficiais. A influência que estes sistemas têm ou poderão ter nos solos é ainda um assunto em estudo e é, pois, importante conhecê-la de modo a verificar se a temperatura transmitida por estes sistemas terá alguma ação no solo. Esta dissertação está enquadrada num caso de estudo real, financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia, realizado no campus da Universidade de Aveiro e tem como objetivo o estudo da influência dos sistemas geotérmicos quando aplicados nos solos ou em estacas. Para este estudo foram realizados furos de ensaio onde foram aplicados os sistemas e retiradas as amostras de solo para analisar. Foram ainda realizados no âmbito da dissertação ensaios de caracterização física e mecânica de solo, nomeadamente ensaios de corte direto, realizados em dois solos distintos recolhidos em dois dos furos efetuados. Efetuaram-se simultaneamente ensaios de corte direto a uma areia padrão para comparação de resultados. Finalmente, procedeu-se à análise paramétrica dos resultados obtidos para validação e verificação dos mesmos, tendo em vista trabalhos e estudos futuros. Da análise realizada concluiu-se que a temperatura tem efeito no solo é influenciada pela percentagem de finos existente no solo, isto é, aparentemente o estudo indiciou que quanto mais percentagem de finos mais alterações se verificam na resistência ao corte. Devido a limitação de amostras e de ensaios é de grande importância a realização de mais estudos e ensaios para corroborar os resultados obtidos.

Renewable energies are endless sources of energy obtained from the nature that surrounds us, such as solar energy, wind energy or geothermal energy. This latter source has been increasingly used by the implantation of geothermal systems in the soil, called surface geothermal systems that allow heat exchanges between the system and the soil and to transport this heat to the interior of the houses for heating and cooling of the same ones. The main objective of this dissertation was the study of the comportment of soils, namely mechanics behavior, when they are subject to changes in temperature caused by surface geothermal systems. The influence that these systems have or may have on soils is still a subject under study and it is therefore important to know it in order to verify if the temperature transmitted by these systems will have some action in the soil. This dissertation is framed in a real case study, funded by the Foundation for Science and Technology, held at the University of Aveiro and aims to study the influence of geothermal systems when applied to soils or pilling. For this study, were realized test holes where the systems were applied and the soil samples were removed for analysis. Physical and mechanical soil characterization tests were also carried out, namely direct shear tests, performed in two different soils collected at two of the holes made. Direct shear tests were also performed on standard sand for results correlation. Finally, parametric analysis of the results obtained were proceeded for validation and verification of the same, with a view to future works and studies. From the analysis was concluded that the temperature has effect on the soil is influenced by the percentage of clay in the soil, that is, apparently the study indicated that the more percentage of clay the more changes occur in the shear strength. Due to the limitation of samples and tests it is of great importance to carry out further studies and tests to corroborate the results obtained.