Envelhecimento de materiais geológicos: uma breve introdução sobre os fatores influenciadores

O quão expressivo é o envelhecimento de materiais geológicos ao longo da vida útil de uma estrutura geotécnica? Como incorporar tal questão nos projetos? Como medir esse envelhecimento e seu impacto nos fatores de resistência de solos e rochas? Como o descomissionamento de estruturas geotécnicas é impactado por tal fator?

O envelhecimento de materiais geológicos tem sido definido como a mudança nas propriedades físicas, químicas e biológicas de tal material ao longo do tempo devido à ação de processos naturais e/ou antropogênicos. Fatores naturais incluem clima, topografia, gênese e microrganismos. Os fatores antropogênicos incluem práticas de uso e manejo da terra e poluição. Todos esses fatores podem interagir entre si para influenciar o processo de envelhecimento, levando assim a mudanças, muitas vezes, irreversíveis.

Tem-se que à medida que o solo envelhece, seu perfil muda, tornando-se mais espesso e mais lixiviado, apresentando assim, propriedades físicas e químicas diferentes da rocha mãe ou material de origem. Isso ocorre por adição de novo material (aumento de carga), pela perda de material (seja por erosão e/ou dissolução) e pelos efeitos do intemperismo. Essas mudanças podem ser vistas como resultado de todas as influências que impactam o solo.

Adicionalmente, lembra-se do conceito básico de mecânica dos solos, o qual o apresenta como um material composto de partículas sólidas (inorgânicas e orgânicas), água e ar. Das partículas sólidas, tem-se a dimensão de partículas, arranjos espaciais e a quantidade de água como fatores determinantes no desempenho de tal material com estrutura tridimensional.

Assim, como principal fator contribuinte tem-se o clima, que auxilia na determinação da taxa de envelhecimento. Solos em regiões áridas e semiáridas envelhecem mais lentamente do que aqueles em regiões úmidas. Isso ocorre, porque, a falta de água em regiões áridas e semiáridas limita a ação do intemperismo, que, por sua vez, é parte importante do processo de formação do solo e é responsável por muitas das mudanças físicas e químicas que ocorrem ao longo do tempo.

Além disso, tanto a topografia quanto a origem do solo influenciam a taxa de envelhecimento. Enquanto a topografia influencia o envelhecimento em decorrência da ação da erosão, a tipologia da rocha matriz impacta na taxa de formação do solo visto que rochas sedimentares envelhecem mais lentamente do que aqueles que se formam a partir de rochas ígneas ou metamórficas (dependentes da pressão e temperatura de formação).
Outro fator crucial se dá através dos microrganismos. Certos tipos de microrganismos, como os fungos, podem causar alterações físicas e químicas nos solos que podem tanto acelerar quanto retardar o processo de envelhecimento.

Já como ações antropogênicas, tem-se que tanto as práticas de manejo da terra quanto a exposição à poluição impactam a taxa de envelhecimento. O manejo intensivo, como preparo do solo (exposição de novas camadas) e aplicação de fertilizantes podem alterar as propriedades do material, assim como a exposição a poluentes (como metais pesados) elevam a taxa de envelhecimento. Isso ocorre porque tais materiais podem causar alterações físicas, químicas e biológicas nos solos.

Os principais efeitos do envelhecimento do solo são o aumento da densidade, a diminuição da porosidade, a diminuição da capacidade de retenção de água, a diminuição da taxa de infiltração e aumento da compacidade, o que pode levar à deterioração da estrutura deste material.

O conceito de envelhecimento do solo é relativamente novo e não pode ser adequadamente estudado sem uma compreensão da história do solo. É isso que torna o envelhecimento um assunto complexo e, seus efeitos, nem sempre são negativos.

Logo, ficamos com as seguintes perguntas em mente:

⦁ O quanto é expressivo tal envelhecimento diante das condições avaliadas em um projeto geotécnico?
⦁ Como incorporar tal questão aos projetos de geotecnia?
⦁ Como devemos medir esse envelhecimento e seu impacto em estruturas geotécnicas?
⦁ Como coletar amostras representativas e capazes de demonstrar tal efeito temporal?
⦁ Como o descomissionamento de estruturas geotécnicas é impactado por tal fator?