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Índices Físicos dos Solos
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7 Interpretao dos Resultados
Este captulo voltado para a apresentao da interpretao dos
resultados das caracterizaes fsica, mineralgica e qumica e os ensaios de
resistncia ao cisalhamento.
Primeiramente, apresentada uma anlise conjunta dos resultados obtidos
das caracterizaes fsica, qumica e mineralgica, tentando correlacion-los.
Em seguida, so avaliados os aspectos de compressibilidade do material menos
intemperizado, tanto para os ensaios em amostras submersas quanto para o
solo em condio no saturada. Para tanto foi analisado o efeito da tenso
normal vertical e da suco mtrica no ndice de vazios dos corpos de prova.
Quanto resistncia ao cisalhamento, inicialmente, apresenta-se o critrio
para a definio da ruptura adotado para a determinao das envoltrias de
resistncia. Posteriormente, so avaliados os parmetros de resistncia e como
estes so influenciados pela suco. So apresentadas, tambm, as equaes
que definem o comportamento de resistncia em funo das duas variveis
independentes de tenso consideradas nesse trabalho.
Em seguida, so comparadas as envoltrias de resistncia obtidas com
estimativas de resistncia, usando equaes simplificadas baseadas na curva
caracterstica de reteno de gua. Os resultados obtidos para o solo estudado
tambm so comparados com outros os de materiais encontrados na literatura.
7.1 Anlise conjunta dos resultados da caracterizao fsica, qumica e mineralgica
Da anlise dos ndices fsicos do estado natural, verificou-se que os trs
solos caracterizados possuam ndices aproximadamente semelhantes, com
exceo do teor de umidade natural, justificado pela diferena nas datas de
amostragem. Mesmo possuindo um maior nmero de fraturas, os ndices de
vazios do SR3 foram os menores (entre 0,88 e 0,78).
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7 Interpretao dos Resultados
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O valor densidade relativa dos gros depende da composio mineralgica
do solo. A Tabela 7.1 mostra os valores de densidade relativa dos gros de
alguns minerais.
Tabela 7.1 Densidade relativa dos gros de alguns minerais (adaptado de Deer et al.,
1981, apud Brant, 2005)
Mineral Gs Quartzo 2,70
Muscovita 2,66-2,73 Caulinita 2,65-2,92
Ilita 2,80-2,83 Esmectita 2,45 Gibbsita 4,38 Goethita 5,30 Hematita 4,31-5,61 Magnetita 4,41-5,61
Dos valores da tabela, pode-se dizer que os solos SR1 e SR2 possuem
densidade relativa dos gros dentro da faixa de valores de Gs da caulinita e bem
prximos da ilita. J o SR3 possui densidade tpica de solos quartzosos. Tais
valores esto de acordo com os resultados das anlises mineralgicas realizadas.
As curvas granulomtricas obtidas so de forma semelhante, todas
uniformes. Todos os solos apresentaram uma alta porcentagem de silte. O SR3
apresentou uma porcentagem de frao areia mais elevada que nos outros dois
solos, enquanto o SR1, de frao argila.
Dos valores de limites de consistncia determinados, pde-se concluir que
os solos SR1 e SR2 so mais plsticos que o SR3. Isso pode ser atribudo
maior quantidade da frao areia presente neste ltimo combinado sua
composio mineralgica.
Dos dados de caracterizao fsica, obteve-se a classificao dos solos
segundo o SUCS, sendo o SR1 um silte inorgnico de alta plasticidade (MH) e o
SR2 e o SR3, siltes inorgnicos de baixa plasticidade (ML).
A composio mineralgica das fraes pedregulho e areia dos solos
mostrou-se bem diferente. Destacam-se a presena de fragmentos da rocha
matriz no solo SR1, basicamente mica (sericita) no SR2 e gros de quartzo no SR3.
As fraes finas do solo no apresentaram grandes diferenas
mineralgicas. Todos os solos so constitudos basicamente de mica/ilita e
caulinita. A amostra de solo SR3 apresentou tambm quartzo em sua
constituio. A mineralogia dos preenchimentos das fraturas do SR3 apresentou-
se idntica do solo. Na anlise da rocha alterada tambm se notou os minerais
citados anteriormente, alm da presena de clorita.
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7 Interpretao dos Resultados
124
Da anlise qumica total, pode-se dizer que o solo SR1 apresentou maior
grau de intemperismo devido sua maior perda ao fogo. A porcentagem de slica
total aproximadamente a mesma nas trs amostras analisadas, assim como a
alumina, indicando que possivelmente no ocorreu lixiviao destes compostos.
Atravs de anlises qumicas seletivas, obteve-se a capacidade de troca
catinica (CTC) das amostras. Os valores obtidos foram baixos, variando entre 1,8
(SR1) e 2,2 (SR3), e esto de acordo com a mineralogia da frao argila dos materiais.
Comparando esses valores de CTC e a atividade calculada pela equao
de Skempton (equao 5.1), mostrada no captulo 5, concluiu-se que para os
solos SR1 e SR2 essa relao no coerente. De acordo com os resultados das
anlises qumicas, os solos no possuem atividade, uma vez que os valores de
CTC determinados so muito baixos. Os valores calculados pela equao 5.1
indicaram que o SR1 possui atividade normal e SR2 ativa. A atividade do
material pode estar ligada frao silte tambm, uma vez que a composio
mineralgica tanto da frao silte, quanto da frao argila so basicamente a mesma.
A equao 5.1 usa o ndice de plasticidade que obtido utilizando com a
frao de solo com gros menores que 0,42 mm. Porm, nesta equao usa-se
apenas a frao de argila. Visto que os limites de consistncia foram obtidos
usando essa frao tambm e a equao 5.1 considera apenas a porcentagem
de argila. Prope-se usar a porcentagem total de finos, isto , a porcentagem de
silte e argila, no clculo do ndice de atividade da frao fina (equao 7.1). Os
valores de atividade passaram a ser mais coerentes com a aquela obtida das
anlises qumicas (Tabela 7.2). Ressalta-se que se faz necessrio mais anlises
para validar tal proposta, uma vez que anlises qumicas parciais foram
realizadas com apenas uma srie de ensaio, tornando pouco representativa para
a amostra de solo.
mm06,0%IPIa
7 Interpretao dos Resultados
125
vez que o ataque sulfrico atinge apenas os minerais secundrios.
As porcentagens dos argilominerais foram calculadas a partir de uma
proposta de Santos (1998) usando os resultados de anlise qumica total.
Obteve-se uma maior porcentagem de caulinita comparativamente com a
porcentagem de mica/ilita em todas as amostras. A quantidade do primeiro
praticamente a mesma nos solos SR1 e SR3. O solo SR3 apresentou a menor
quantidade de mica/ilita.
As curvas caractersticas dos solos SR1 e SR2 apresentaram dois pontos
de inflexes, indicando que existe uma distribuio bi-modal dos poros.
Observou-se que a perda de umidade no SR1 gradual, indo at 2000 kPa, no
trecho adjacentes, essa perda foi brusca. A curva caracterstica do solo SR2
perde umidade no primeiro trecho (suco entre 0 e 200 kPa) mais bruscamente,
se comparada do SR1.
O solo SR3 apresentou apenas um ponto de inflexo em sua curva
caracterstica, caracterizando uma distribuio uniforme de poros. A perda de
umidade gradual. O valor da presso de entrada de ar aproximadamente o
mesmo que o mostrado pelo solo SR2.
7.2 Compressibilidade do material
7.2.1 Amostras submersas
Para analisar a compressibilidade do solo estudado, fez-se um grfico da
variao de ndice de vazios, obtida aps a fase de adensamento nos ensaios de
cisalhamento direto convencional, em funo da tenso normal vertical aplicada
(Figura 7.1). Observou-se que a variao de ndices de vazios foi muito pequena
e aumenta com o acrscimo da tenso normal vertical.
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126
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,2510 100 1000
n (kPa)
e/(1
+ e
o)
Figura 7.1 Curva de compressibilidade para amostras submersas.
7.2.2 Amostras no saturadas
Para analisar a influncia da suco na compressibilidade do solo, plotou-
se a variao de ndice de vazios versus a suco mtrica para cada uma das 3
sries de ensaios realizadas. Os valores dos ndices de vazios foram
determinados depois da primeira fase dos ensaios de cisalhamento direto com
suco controlada. Esse grfico est apresentado na Figura 7.2.
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,351 10 100 1000
Suco mtrica (kPa)
e/(1
+e0)
50 kPa100 kPa200 kPa
Tenso normal lquida
Figura 7.2 Variao do ndice de vazios com a suco mtrica aplicada para cada srie
de ensaios com tenso normal lquida constante.
R2 = 1,00
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Analisando essa relao, percebeu-se uma grande disperso dos dados
para as tenses normais lquida aplicadas iguais a 100 e 200 kPa. Nesses
casos, no se obtiveram uma boa correlao entre a compressibilidade e a
suco mtrica. As linhas traadas em vermelho e marrom indicam a tendncia
que se acredita existir entre a variao dos ndices de vazios e a suco mtrica.
Entretanto, para o nvel de tenso normal lquida igual a 50 kPa, no percebeu-
se esta disperso, notando uma pequena variao dos ndices de vazios, que
aumentou com o acrscimo de suco mtrica.
Apresenta-se tambm, na Figura 7.3, a variao do ndice de vazios em
funo da variao da suco mtrica normalizada, dividindo a suco pela
tenso normal lquida aplicada.
y = 0,1056e0,0415x
R2 = 0,0070
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,350 1 10
Suco mtrica / Tenso normal lquida
e/ (
1+e 0
)
Figura 7.3 - Variao do ndice de vazios com a suco mtrica normalizada.
Novamente, observou-se uma grande disperso dos resultados, no
obtendo uma correlao entre a variao de ndices de vazios e a suco
normalizada. Nesse caso, foi proposta uma faixa de variao de ndices de
vazios pelas linhas pontilhadas traadas no grfico. A tendncia dessa faixa
que a variao do ndice de vazios seja maior medida que aumenta a relao
entre suco mtrica e tenso normal lquida. Na Figura 7.4, est apresentada a
relao entre a compressibilidade e a tenso normal lquida.
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0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,3510 100 1000
Tenso normal lquida (kPa)
e/(1
+e0) 25
50100200
SucoMtrica
Figura 7.4 - Variao do ndice de vazios com a tenso normal lquida.
Quando se analisa o efeito da tenso normal lquida na compressibilidade,
novamente, percebeu-se uma grande disperso dos resultados. Mesmo assim,
nota-se a leve tendncia de aumentar a variao de ndices de vazios com o
acrscimo de tenso normal lquida.
7.3 Resistncia ao cisalhamento
7.3.1 Critrio de definio de ruptura utilizado
Observando os resultados obtidos dos ensaios de cisalhamento
convencional, notou-se que a resistncia do solo aumentou com o deslocamento
horizontal, apresentando uma definio de pico e, logo em seguida diminuindo
at atingir um valor constante. Nos ensaios de cisalhamento direto com suco
controlada, as curvas versus h no apresentaram esse pico, sendo que a resistncia aumentou com o deslocamento horizontal.
Visando uma definio uniforme de resistncia, usou-se o critrio no qual
era assumido que o solo havia rompido quando a curva tenso-deslocamento
( vs. h) atingisse pela primeira vez uma inclinao () constante. No caso dos ensaios de cisalhamento direto convencionais, essa inclinao era nula. A Figura
7.5 exemplifica a determinao dos pontos de ruptura atravs do critrio
utilizado.
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Figura 7.5 - Critrio utilizado na determinao dos pontos de ruptura (de Campos e
Delgado, 1995).
7.3.2 Resistncia ao cisalhamento das amostras submersas
Esto apresentados na Tabela 7.3 os pares de tenses cisalhante e
normal, no momento da ruptura, obtidos de acordo com o critrio de ruptura
descrito anteriormente, assim como o deslocamento horizontal correspondente a
esses valores.
Tabela 7.3 Tenso cisalhante, tenso normal e deslocamento horizontal na ruptura.
Ensaio Tenso Normal (kPa)
r (kPa) r (kPa) r/r hr (mm) CD01 50 36,50 56,45 0,65 11,43 CD02 100 63,65 108,40 0,59 7,75 CD03 200 86,16 225,66 0,38 11,37
Com esses dados, plotou-se o grfico da Figura 7.6 e, a partir do ajuste
linear desses valores, obteve-se a envoltria de resistncia para as amostras
submersas.
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130
c' = 26,21' = 15,4
R2 = 0,9275
0
20
40
60
80
100
120
0 50 100 150 200 250Tenso normal (kPa)
Tens
o c
isal
hant
e (k
Pa)
Figura 7.6 Envoltria de resistncia para amostras submersas.
Ajustando-se os pontos obtidos nos ensaios de cisalhamento direto
convencional a uma curva hiperblica, determinou-se a envoltria no linear
mostrada na Figura 7.7. A equao 7.2 a funo de ajuste desta curva. Nesse
caso, a coeso efetiva do solo foi nula. Para cada nvel de tenso normal foi
determinado o valor do ngulo de atrito efetivo () a partir da derivada da equao 7.2, como pode ser visto na Tabela 7.4.
+= 0068,00537,1 (7.2)
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7 Interpretao dos Resultados
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0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 50 100 150 200 250Tenso Normal (kPa)
Tens
o C
isal
hant
e (k
Pa)
c' = 0 kPaR =0,9956
Figura 7.7 Envoltria no linear de resistncia ao cisalhamento para as amostras
submersas.
Tabela 7.4 Variao do em funo de . (kPa) ()
0 81,49 50 34,74 100 20,98 200 10,49
Na Figura 7.8, mostrada uma relao entre o ndice de vazios aps o
adensamento e a tenso cisalhante na ruptura.
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
10 100r (KPa)
e ad
ensa
men
to
Figura 7.8 Relao entre o ndice de vazios aps o adensamento e a tenso cisalhante
de ruptura.
R2 = 1,0
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7 Interpretao dos Resultados
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Notou-se que a resistncia ao cisalhamento foi maior para valores de
ndices de vazios menores. De acordo com esse grfico, possvel concluir que
h uma relao direta entre a tenso cisalhante na ruptura e o ndice de vazios
aps o adensamento. No entanto, seria necessrio um nmero maior de ensaios
para se estabelecer tal relao corretamente.
7.3.3 Resistncia ao cisalhamento na condio no saturada
De acordo com o critrio assumido, foram obtidas as tenses cisalhantes
de ruptura para cada ensaio de resistncia no saturada, apresentadas na
Tabela 7.5.
Tabela 7.5 Tenso cisalhante, tenso normal lquida e deslocamento horizontal na
ruptura.
( ) nmero do ensaio
Na anlise dos resultados obtidos, nota-se um comportamento no linear
nas envoltrias com respeito suco, como mostrado na Figura 7.9. Percebe-
se que, para baixos valores de suco, houve um rpido crescimento de b, que representado pela inclinao da curva vs. (ua-uw), tendendo a uma inclinao constante medida que a suco matricial aumenta. Esse comportamento no
linear bem representado por uma funo hiperblica, mostrada em sua forma
geral na equao 7.3. Na Tabela 7.6, esto apresentadas as funes
hiperblicas obtidas para cada uma das sries de ensaios com tenso normal
Srie Ensaio Tenso normal lquida (kPa)
Suco Mtrica (kPa)
r (kPa) (-ua)r (kPa) r/(-ua)r hr
(mm)
CDSC01 50 25 169,281 49,788 3,40 3,11 CDSC02 50 50 198,015 52,810 3,75 3,24 CDSC03 50 100 203,782 48,915 4,17 3,20
I
CDSC04 50 200 244,403 50,872 4,80 4,00 CDSC05(1) 100 25 146,363 102,951 1,42 5,00 CDSC05(2) 100 25 48,301 99,617 0,48 5,32 CDSC06(1) 100 50 64,470 102,568 0,63 4,00 CDSC06(2) 100 50 182,310 100,092 1,82 6,01
CDSC07 100 100 249,827 101,234 2,47 4,03
II
CDSC08 100 200 339,301 96,889 3,50 5,62 CDSC09 200 25 212,798 202,918 1,05 3,61
CDSC10(1) 200 50 241,183 207,185 1,16 2,81 CDSC10(2) 200 50 273,446 207,083 1,32 3,61
CDSC11 200 100 274,685 199,156 1,38 4,80 III
CDSC12 200 200 363,849 225,652 1,61 4,00
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7 Interpretao dos Resultados
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lquida constante. Ressalta-se que para a obteno das envoltrias em funo
da suco mtrica e da tenso normal lquida, foram desconsiderados os pontos
correspondentes aos ensaios CDSC05(2) e CDSC06(1), com ( -ua) = 100 kPa e (ua-uw) = 50 kPa e 100 kPa, respectivamente, visto que ambos possuem valores
de resistncia muito baixa, provavelmente, devido s existncia de diversas
fraturas nos corpos de prova.
( )( )[ ]wa
wao uuba
uu+
+= (7.3)
Onde 0 o valor da resistncia do solo quando saturado. Os parmetros da funo hiperblica, a e b, foram determinados pelo mtodo dos mnimos
quadrados.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250 300 350 400
Suco mtrica (kPa)
Tens
o c
isal
hant
e (k
Pa)
50 kPa100 kPa200 kPa
Tenso Normal Lquida
Figura 7.9 Envoltrias de resistncia em funo da (ua-uw).
Tabela 7.6 Funes Hiperblicas de Resistncia.
Tenso normal lquida (kPa) Funo Hiperblica R
50 = 36,56 + (ua-uw) / [0,0623 + 0,0048 (ua-uw)] 0,9820 100 = 63,65 + (ua-uw) / [0,2712 + 0,0024 (ua-uw)] 0,9881 200 = 86,16 + (ua-uw) / [0,1370 + 0,0031 (ua-uw)] 0,9409
A Figura 7.10 mostra as envoltrias de resistncia com respeito tenso
normal lquida, para mesmos valores de suco mtrica. importante ressaltar
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7 Interpretao dos Resultados
134
que, para a obteno da envoltria estendida, foi considerada a envoltria linear
para a condio submersa.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
0 50 100 150 200 250
Tenso normal lquida (kPa)
Tens
o c
isal
hant
e (k
Pa)
0 kPa25 kPa50 kPa100 kPa200 kPa
Suco Mtrica
Figura 7.10 - Envoltrias de resistncia em funo da (-ua).
Pode ser observado um acrscimo acentuado de resistncia da condio
saturada para suco de 25 kPa. Isto pode ser atribudo ao comportamento da
curva caracterstica, onde se percebe que a presso de entrada de ar entre
20 kPa e 30 kPa e que ocorreu uma desaturao brusca. Na Tabela 7.7,
apresenta-se os parmetros de resistncia obtidos a partir dessas envoltrias.
Tabela 7.7 Parmetros de resistncia em funo (-ua). (ua-uw) (kPa) caparente (kPa) ' () R
2
0 26,64 15,32 0,9323 25 136,53 18,46 0,5913 50 158,26 24,79 0,7529 100 202,79 22,38 0,5964 200 226,06 32,31 0,9203
Pela Figura 7.10, tambm se percebe que a resistncia ao cisalhamento
do material aumentou tanto com o acrscimo de suco quanto com o acrscimo
de tenso normal lquida, representado pelo aumento do intercepto de coeso.
Foi tambm observado que este acrscimo do valor da coeso aparente em
relao ao aumento de suco matricial pode ser ajustado com uma funo
hiperblica, com um aumento brusco no incio da curva, seguido de um
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7 Interpretao dos Resultados
135
crescimento aproximadamente linear. Esse comportamento pode ser observado
na Figura 7.11. A equao 7.4 representa esta funo hiperblica.
( )( )wa
waaparente uu
uuc +
+=0045014260
6426,,
, (7.4)
0
50
100
150
200
250
0 50 100 150 200 250
Suco mtrica (kPa)
Coe
so
apar
ente
(kPa
)
R = 0,9905
Figura 7.11 Variao da Coeso aparente com a (ua-uw).
Ressalta-se que, para suces entre 0 e 25 kPa, o valor de b encontrado
nestes ensaios maior que (veja a Tabela 7.7). Alguns autores, como Escario e Sez (1986) e Fredlund et al. (1987), afirmam que, para uma faixa de suco
baixa, b tenderia a um valor prximo de . Porm, estudos realizados por Abramento (1988), Rohm (1992), Rohm e Vilar (1995), Teixeira e Vilar (1997),
Soares (2005) e Soares e de Campos (2005) mostraram valores de b muito maiores que para baixos valores de suco. A Figura 7.12 mostra a variao do valor de b e do valor do com a suco mtrica.
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7 Interpretao dos Resultados
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y = 83,6825e-0,0123x
R2 = 0,9954
y = 0,0763x + 16,9336R2 = 0,8591
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 200 250
Suco mtrica (kPa)
' , b
()
'b
Figura 7.12 Variao de b e com a (ua-uw).
A envoltria de resistncia do solo quando se relaciona as tenses
cisalhante e normal com a suco matricial uma superfcie que pode ser
representada pela equao 7.5. A partir desta equao, representa-se
graficamente esta superfcie, que seria a envoltria tridimensional de resistncia
ao cisalhamento no saturado do solo residual jovem de filito, mostrada na
Figura 7.13.
( ) ( ))(,,
)(,,
wa
waa uu
uutgu +
++=0045014260
67226426 (7.5)
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7 Interpretao dos Resultados
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Figura 7.13 Envoltria de Resistncia Tridimensional.
7.4 Comparao dos resultados obtidos com estimativas indiretas da resistncia ao cisalhamento atravs de formulaes simplificadas
Alguns autores usam formulaes simplificadas como uma alternativa para
a avaliao indireta da resistncia ao cisalhamento do solo na condio no
saturada, visto que a determinao dos parmetros de resistncia nesta
condio requer o uso de equipamentos e tcnicas especiais de laboratrio. A
seguir esto apresentadas as quatro principais formulaes simplificadas,
empregadas na avaliao da resistncia do solo no saturado.
A partir de conceitos da termodinmica, Lytton (1995) sugeriu o uso do teor
de umidade volumtrico para obter a resistncia ao cisalhamento de um solo na
condio no saturada atravs da equao a seguir.
]'.)[(')(' tguutguc waan ++= (7.6)
Fredlund e al. (1996) sugerem o emprego do teor de umidade volumtrico
normalizado em sua formulao. Assim a equao usada na estimativa da
resistncia ao cisalhamento a seguinte:
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7 Interpretao dos Resultados
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]'.)[(')(' tguutguc kwaan ++= (7.7)
onde k = parmetro de ajuste; e = teor de umidade volumtrico normalizado, s /= .
Uma relao entre o parmetro de ajuste e o ndice de plasticidade obtida de resultados encontrados na literatura apresentada na Figura 7.14.
Esta relao foi proposta por Garven e Vanapalli em 2006. O valor do ndice de
plasticidade do solo estudado (IP = 18,5) est representado por uma linha
vertical.
Figura 7.14: Relao entre o parmetro de ajuste () e o ndice de plasticidade (IP) (adaptado de Garven e Vanapalli, 2006).
Baseados em conceitos procedentes da curva caracterstica, Vanapalli et
al. (1996) propem a seguinte formulao simplificada (equao 7.8).
++= ')(')('
tguutgucrs
rwaan (7.8)
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7 Interpretao dos Resultados
139
onde s o teor de umidade volumtrico do solo saturado; e r = teor de umidade volumtrico do solo correspondente a condio de saturao residual.
A equao 7.9 representa a proposta de berg e Sallfors (1997) na
tentativa de estimar a resistncia ao cisalhamento de solos no argilosos.
]'.)[(')(' tgSuutguc waan ++= (7.9)
Para os resultados obtidos na anlise da resistncia ao cisalhamento,
foram obtidas curvas de acordo com as formulaes anteriormente descritas.
Foram utilizados os dados experimentais dos ensaios com tenso normal lquida
igual a 50 kPa. Essas curvas esto mostradas na Figura 7.15. Usando a
formulao de Fredlund et al. (1996), considerou-se o valor de = 2,3 de acordo com a relao apresentada na figura anterior.
0
50
100
150
200
250
0 50 100 150 200 250
Suco (KPa)
Tens
o c
isal
hant
e (K
Pa)
Lytton (1996) Vanapalli et al. (1996) Fredlund et al. (1996)berg e Sallfors (1997) dados experimentais
-ua = 50 kPa
Figura 7.15 - Comparao da envoltria de resistncia ao cisalhamento no saturada
obtida experimentalmente e estimada.
Analisando as curvas, nota-se que nenhuma formulao conseguiu prever
adequadamente o comportamento do solo estudado, obtendo-se estimativas
muito conservadoras. Isso j era esperado, pois, elas se baseiam na idia do
parmetro b ser sempre menor ou no mximo igual a , para o caso de suces
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7 Interpretao dos Resultados
140
abaixo do valor de entrada de ar, o que no se aplica no caso estudado (ver a
Figura 7.12).
7.5 Comparao dos resultados obtidos com outros materiais encontrados na literatura
Neste tpico, buscou-se uma comparao dos resultados obtidos do solo
residual com outros materiais, com caractersticas fsicas, qumicas e
mineralgicas semelhantes, encontrados na literatura tcnica. Contudo,
resultados de ensaios de cisalhamento direto com suco controlada em solos
residuais em seu estado indeformado so, ainda, muito escassos,
principalmente, em materiais com as mesmas caractersticas do solo estudado.
Para esta comparao usou-se os dados dos estudos em solos residuais
na condio indeformada de Fonseca, 1991 (Chapu dUvas 1 e Chapu dUvas
2), Delgado, 1993 (Vermelho e Tpico), utilizando ensaio de cisalhamento direto
com suco controlada. A diferena entre os solos de Chapu dUvas 1 e 2 a
posio das xistosidades ao serem submetidas ao cisalhamento, enquanto o
solo residual tpico e vermelho da Vista Chinesa a profundidade de amostragem.
Tambm foram utilizados os dados de Rahardjo et al. (1995) e Futai (2002)
obtidos de um programa experimental de ensaios triaxiais. Ressalta-se que no
caso dos ensaios triaxiais a tenso normal lquida a de confinamento,
enquanto no cisalhamento direto, esta a tenso normal lquida vertical, no
entanto, se chamar ambas de tenso normal lquida. Na Tabela 7.8, est
apresentada uma breve caracterizao fsica dos solos comparados. A rocha
matriz e as caractersticas mineralgicas esto mostradas na Tabela 7.9.
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7 Interpretao dos Resultados
141
Tabela 7.8 Resumo das caractersticas fsicas dos solos comparados.
Solo Ped. (%) Areia (%)
Silte (%)
Argila (%)
LL (%)
LP (%) Gs
Residual de Belo Horizonte
Neste trabalho 0,40 8,00 81,00 10,60 49,10 30,60 2,80
Chapu d'Uvas 1 0,00 52,00 42,00 6,00 31,00 21,00 2,67
Residual de Chapu d'Uvas
(Fonseca, 1991)
Chapu d'Uvas 2 0,00 52,00 42,00 6,00 31,00 21,00 2,67
Vermelho* 9,22 60,01 6,46 24,42 50,65 32,21 2,79 Residual da Vista Chinesa
(Delgado, 1993) Tpico* 8,38 71,76 12,17 7,69 30,27 NP 2,79 Residual de Singapura
(Rahardjo et al., 1995)
Singapura* NC NC 57,0 a 74,5 45 22,5 2,68
Residual de Ouro Preto
(Futai, 2002)
Ouro Preto 0 44 9 46 57 28 2,64
* Valores mdios; NC = No Consta na referncia.
Tabela 7.9 Rocha matriz e composio mineralgica dos solos comparados.
Solo Designao Rocha Matriz Mineralogia Residual de
Belo Horizonte Neste trabalho Filito Quartzo, caulinita,
mica/ilita Chapu d'Uvas 1 Residual de
Chapu d'Uvas (Fonseca, 1991) Chapu d'Uvas 2
Gnaisse Kinzigtico NC
Vermelho Residual da Vista Chinesa
(Delgado, 1993) Tpico Biotita-Gnaisse caulinita, goetita e gibsita.
Residual de Singapura
(Rahardjo et al., 1995)
Ouro Preto Gnaisse quartzo, caulinita e mica/ilita.
Residual de Ouro Preto
(Futai, 2002) Singapura Rocha da Formao Jurong
feldspato plagioclsio, quartzo, mica e
caulinita. NC = No Consta na referncia.
A Figura 7.15 apresenta as sete envoltrias de resistncia com respeito
suco mtrica para o nvel de tenso normal lquida de aproximadamente 50
kPa. Notou-se que a resistncia aumenta gradualmente com a suco, com
exceo do solo do presente trabalho.
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7 Interpretao dos Resultados
142
0
100
200
300
400
500
600
700
0 50 100 150 200 250 300 350Suco Mtrica (kPa)
Tens
o c
isal
hant
e (k
Pa)
Chapu d'Uvas 1 Chapu d'Uvas 2 Tpico Vermelho Ouro Preto Singapura Neste Trabalho Figura 7.16 Envoltria de resistncia em funo da suco mtrica com (-ua) = 50 kPa para 6 solos residuais.
Na Figura 7.17, est apresentada a variao de b e na Figura 7.18, a
variao da razo b/ com a suco mtrica. Na maioria dos solos, foi observado que os valores de b diminuem com o aumento da suco. Esses valores obtidos para o solo residual de filito foram bem maiores que os demais. Analisando a razo
b/, notou-se que, no solo do presente trabalho, os valores de b para valores de suces entre 0 e 50 kPa foram muito maiores que (aproximadamente 5 vezes maior), enquanto nos outros solos, essa razo aproximava-se de 1, indicando que
para esses casos o valor de b e se aproximam.
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7 Interpretao dos Resultados
143
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 50 100 150 200 250 300 350
Suco Mtrica (kPa)
b
Chapu d'Uvas 1 Chapu d'Uvas 2 Tpico VermelhoOuro Preto Singapura Neste Trabalho
Figura 7.17 Variao de b com a suco mtrica.
0
1
2
3
4
5
6
0 50 100 150 200 250 300 350Suco Mtrica (kPa)
b /'
Chapu d'Uvas 1 Chapu d'Uvas 2 Tpico Vermelho Ouro Preto Singapura Neste Trabalho
Figura 7.18 Variao de b/ com a suco mtrica.
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144
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 % de finos (%)
b (
)
Chapu d'Uvas Tpico Vermelho Ouro Preto Singapura Neste Trabalho
ua-uw = 100 kPa-ua = 50 kPa
Figura 7.19 Relao entre o valor de b para a suco de 100 kPa e a porcentagem de finos.
Notou-se que os dados estavam muito dispersos no obtendo uma relao
satisfatria em nenhuma das tentativas. Optou-se ento em relacionar o ndice
de plasticidade dos solos e o ngulo de atrito (Figura 7.20).
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 5 10 15 20 25 30 35IP (%)
b (
)
Chapu d'Uvas Tpico Vermelho Ouro Preto Singapura Neste Trabalho
ua-uw = 100 kPa-ua = 50 kPa
Figura 7.20 Relao entre o valor de b para a suco de 100 kPa e ndice de plasticidade (IP).
Neste caso, salvo os valores dos solos Chapu dUvas e Residual Tpico
da Vista Chinesa, os outros pontos comparados encontram-se prximos de uma
reta, como a sugerida na figura. Isso indica que, para as condies descritas
anteriormente, o valor de b aumenta linearmente com o valor de IP.
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