Internet of Things applied to the analysis of water flow in saturated and unsaturated soils : the consolidation of a New Geotechnics based upon Data Science

Autor: Borges, Lucas Parreira de Faria
Přispěvatelé: lucas.borges@metro.df.gov.br, Cavalcante, André Luís Brasil
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UnB
Universidade de Brasília (UnB)
instacron:UNB
Popis: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2021. Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). O propósito da Engenharia Geotécnica é compreender, estudar e aplicar conceitos e so- luções referentes à mecânica e hidráulica dos solos. Uma das principais sub-áreas da geotecnia é o fluxo de água no solo e rochas, como um meio poroso. Compreender o fluxo em meios porosos permite acrescentar uma dimensão que traz complexidade e, ao mesmo tempo, completude aos problemas da Engenharia Geotécnica. Em uma perspectiva clás- sica, a ciência que fundamenta e precede a geotecnia é a física, tanto em seu caráter teórico quanto experimental. Todavia, diversos outros campos da ciência permeiam o estudo da geotecnia, tornando-a completa e robusta. Considerando a última revolução industrial ainda em voga, constata-se que a ciência dos dados e seus derivados são o cerne da transformação na forma produtiva. Dentre os ramos da ciência dos dados, pode-se citar plataformas sistemas web e Internet da Coisas. O cerne epistemológico da tese é auxiliar na consolidação de uma Nova Geotecnia, onde a ciência dos dados não é uma ferramenta externa, mas se torna um pilar que fundamenta a evolução da mecânica e hidráulica dos solos, sendo incorporada organicamente à geotecnia. A presente tese foi desenvolvida na perspectiva de integrar a análise do solo ao monitoramento remoto, por meio de uma pla- taforma de fonte aberta que monitora o fluxo de água em meio saturado e não saturado. A tese proposta pauta-se em conciliar a física dos solos com as ferramentas que potenci- alizam a análise e tornam-na acessível a demais estudantes, pesquisadores e agentes da sociedade. Com base nisso, o estudo propõe uma ferramenta capaz de aferir propriedades como umidade e sucção do solo por meio de sensores, comunicar a um banco de dados e processá-lo ao usuário com previsões e acompanhamento em tempo real das mudan- ças. Tal ferramenta permite que o fundamento do estudo, que consiste na modelagem e experimentação geotécnica, seja melhor compreendido, confirmado e explorado. The purpose of geothecnical engineering is to is to understand, study and apply concepts and solutions to the mechanics and hydraulics of soils. One of the most relevant fields in geotechnics is the water flow in porous media. The comprehension of the flow in porous media does increase a dimension on the analysis, which brings complexity but also enhancements to Geotechnical Engineering. Through a classical perspective, physics is the science that lays the foundations and precedes soil mechanics. However, other scientific fields compose the study of geotechnics, making it more complete and robust. The last industrial revolution is the data science disruptive rise and all its derivatives, which are the kernel of the new production framework. Within data science, one can highlight Internet of Things and web apps platforms. The epistemological core of the thesis is to contribute to the consolidation of a New Geothecnics. Where data science is not threated merely as an external tool, but it is one of the cornerstones that lays the foundation of soil mechanics and hydraulics, being organicaly incorporated to geotechnics. The current study was developed with the purpose of integrating the remote monitoring of the soil through an open source web application that analyzes the saturated and unsaturated water flow. The present thesis is based upon the conciliation of geotechnics and tools that can power up its analysis, being accessible for students, researches and general society. Therefore, this study demonstrates a tool that is capable to measure properties such as suction and moisture though probes, transmit data to a database and forecast the physical behavior of the soil in a front end, client side application. Furthermore, the fundament of this study consists on physics axioms, analytical deductions, solutions and laboratorial test that contribute to and simplify the understanging of the behavior of saturated and unsaturated water flow in soils.
Databáze: OpenAIRE
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