CARACTERÍSTICAS DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM RADIAL •

DE UMA ARGILA MOLE DA BAIXADA FLUMINENSE

ROBERTO QUENTAL COUTINHO

TESE SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DA COORDENAÇÃO DOS

PROGRAMAS DE PÕS-GRADUAÇÃO DE ENGENHARIA DA UNIVER

SIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS RE

QUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE

MESTRE EM CitNCIAS (M.Sc.)

Aprovada por:

MAURO LUCIO GUEDES WERNECK '

CARLOS DE SOUSA PINTO

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL

NOVEMBRO DE 1976

ii

 Doris, minha esposa

iii

AGRADECIMENTOS

IPR - Instituto de Pesquisas Rodoviária do DNER

TRAFECON - Consultoria e Projetos de Engenharia Ltda.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento

e Tecnológico

UFPe - Universidade Federal de Pernambuco

Científico

Adalsino Valentim Sampaio Gonçalves e demais membros do

laboratório

J.A. Ramalho Ortigão

Mauro Lucio G. Werneck

Roberto da Costa Faria

Sérgio Trotta

Sueli Gonçalves Bravo

Ao professor Willy A. Lacerda pela orientação

durante a realização deste trabalho

prestada

Aos professores Jacques de Medina, Mauro Lucio G.Werneck

e Carlos Sousa Pinto, membros da banca examinadora, pela

revisão dos originais

A todos os colegas e funcionário da COPPE, IPReTRAFECON

que possibilitaram a realização deste trabalho

iv

• RESUMO

O presente trabalho visa a título de contribuição ao es

tudo de Problemas de Construção de Aterros sobre depósitos natu

rais de argila mole, apresentar e discutir características de

adensamento com drenagem na direção vertical e radial e a in­

fluência nestas características do método de instalação de dre­

no vertical de areia. O estudo foi feito através de ensaios de

laboratório.

Uma revisão da bibliografia consultada sobre drenas ver

ticais de areia á apresentada.

Resultados de ensaios de adensamento oedométrico com

drenagem vertical e radial (interna e externa)e ensaios de aden

sarnento triaxial radial interno são apresentados. A influência

de condições de fronteiras indesejáveis no ensaio

com drenagem radial interna é mostrada.

oedométrico

o efeito do amolgamento em algumas características de

adensamento foi examinado.

Procurou-se conhecer o coeficiente de compressao secundá

ria, ca, da argila em estudo e o efeito em Cada instalação de

dreno de areia.

Tentou-se verificar a influência, na resistência ao cisa

lhamente não drenado, da instalação de drenas de areia tubo

com ponta fechada, através de ensaios de palheta em laboratório.

'

V

ABSTRACT

This dissertation, as a contribution to the study of

problems in construction of embankments on natural soft clay

deposits, presents and discusses laboratory vertical and radial

drainage consolidation charactheristics. with the influence of

communly used sand drain installation methods.

A partial bibliography review on vertical sand drains is

presented.

Results of vertical and radial (internal and external

drainage) oedorneter consolidation and triaxial consolidation

tests wi th radial internal drainage are presented. The i11fluence

of undesirable boundary conditions in oedorneter

radial internal drainage is shown.

tests with

Disturbance effect on some consolidation charactheristics

has been exarnined.

The coefficient of secondary compression (Ca) and the

effect on it dueto sand drain installation rnethod has been

tentatively evaluated.

The influence on undrained shear .strength

installation of vertical sand drains by the closed

has also been tentatively evaluated.

due the

mandrel method

vi

INDICE

Capítulos

I

II

III

INTRODUÇÃO GERAL

I.l - CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES

I.2 - OBJETIVO

I.3 - TÓPICOS PESQUISADOS

I.4 - ENSAIOS DE LABORATÓRIO REALIZADOS

I.5 - LOCAL E OBTENÇÃO DE AMOSTRAS

DRENOS DE AREIA - REVISÃO DA LITERATURA CONSULTADA

II.l - INTRODUÇÃO

II.2 - USO DE DRENOS DE AREIA

II.3 - Mf:TODOS DE INSTALAÇÃO

II.4 - TEORIA DE ADENSAMENTO PARA PROJETOS DE DRENOS

VERTICAIS DE AREIA

1

2

3

5

6

8

13

14

15

18

21

II. 5 - EFEITOS DA INSTALAÇÃO DE DRENOS DE AREIA NO SOW • 24

II.6 - EXEMPLOS DE INSTALAÇÃO DE DRENOS DE AREIA 30

II.7 - CONTROLE DE CONSTRUÇÃO DE CAMPO 35

II.8 - CONCLUSÕES 37

ENSAIOS DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM VERTICAL 43

III.l - INTRODUÇÃO 44

III.2 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO - EQUIPAMENTO 46

III. 3 - RESULTADOS 48

III.4 - DISCUSSÃO 51

vii

IV ENSAIOS DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM RADIAL 83

IV.l - INTRODUÇÃO 84

IV.2 - REVISÃO DA LITERATURA CONSULTADA 87

IV.3 - ESCOLHA DA PERCENTAGEM DE MICA 92

IV.4 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO E EQUIPAMENTO 96

IV.5 - ENSAIOS OEDOMf:TRICOS RADIAIS - RESULTADOS 102

IV.6 - ENSAIOS TRIAXIAIS RADIAIS - RESULTADOS 105

IV.7 - DISCUSSÃO DOS RESULTADOS 106

V TENTATIVA DE ESTUDO DOS EFEITOS DA INSTALAÇÃO DE

DRENOS DE AREIA - TUBO PONTA FECHADA NA RESISTtN

CIA AO CISALHAMENTO NÃO DRENADO 172

VI

V.l - INTRODUÇÃO

V.2 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO E EQUIPAMENTO

V. 3 - RESULTADOS

V. 4 - DISCUSSÃO

CONCLUSÕES-RESULTADOS REPRESENTATIVOS E SUGESTÕES

PARA PESQUISAS

VI. l - INTRODUÇÃO

VI.2 - CONCLUSÕES

VI. 3 - SUGESTÕES PARA PESQUISAS

BIBLIOGRAFIA

LISTA DE SÍMBOLOS

173

173

175

175

181

182

183

186

194

202

1

I - Introdução Geral

2

I - INTRODUÇÃO GERAL

I .1 - CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES

A rápida expansao das zonas urbanas, com a conseqüente

necessidade de regularização de determinadas areas devido a al

ta valorização de terrenos, a implantação de uma estrada, um ae

roporto, ou outras obras de engenharia torna

sidade de construir aterros sobre depósitos

freqi'l.ente

de solos

a neces

fracos,

tais como siltes ou argilas orgânicas, argilas sensíveis e tur­

fas. Estes depósitos podem se. estender sobre grandes áreas,

criando sérios problemas de fundação para estes aterros. A épo­

ca apropriada para resolver todos os detalhes desses problemas

de fundações é a fase de projeto. Se este trabalho é deixado p~

ra a fase de construção, os custos de execução serão provavel­

mente maiores, acarretando além disso atrasos no cronograma da

obra.

sao:

Os requisitos fundamentais para quaisquer tratamentos

a) Escolha de um método adequado de construção do aterro

para que este seja estável contra movimentos laterais

ou ruptura por cisalhamento do solo de fundação duran

te e apos a construção;

b) Redução ao máximo dos recalques totais e/ou diferen­

ciais de pós-construção do solo de fundação que cau-

sem danos para o desempenho do pavimento ou estrutu

ra, sendo o valor dos recalques admissíveis depende~

te das possíveis conseqüências danosas dos recalques;

c) Minimização da influência da construção do aterro so

bre estruturas adjacentes ou enterradas.

Os problemas de fundação de aterros usualmente têm mais

de uma solução, e a mais satisfatória e económica depende de

uma cuidadosa avaliação de vários fatores, incluindo as propri~

dades do solo de fundação, alinhamento e greide requeridos para

3

a estrada, tempo de construção, materiais de construção disponf

veis e localização do projeto. vários métodos de tratamento que

podem ser utilizados para garantir uma fundação estável para um

aterro de estrada foram sumarizados em trabalhos de Moore(1966)

e Vargas (1973). Eles incluem:

a) remoçao do solo por es.cavaçao no caso de depósitos

pantanosos que são predominantemente orgânicos;

b) remoçao do solo por deslocamento no caso de depósitos

de turfa e de argilas mui to moles ou siltes orgâni­

cos, com profundidades menores que 9 metros;

c) velocidade de construção controlada, pré - compressão,

bermas estabilizadoras, utilização de materiais de

de baixa densidade para construção do aterro, sobre

cargas, drenos verticais de areia ou drenos de car­

tão, colchão de areia submersa, etc.

Tratamentos, tais corno eletro-osrnose, compactação dinâ

mica, estacas de alívio, podem ser considerados soluções espe­

ciais nem sempre aplicáveis a qualquer depósito.

Quando exeqüível, a solução de velocidade de construção

controlada ou pré-compressão, é normalmente a mais ·econômica,

pois não requer material adicional, sendo o seu principal requi

sito tempo apropriado.

O projeto final detalhado do tratamento ou combinação

de tratamentos selecionados é baseado em um extenso programa de

investigação do depósito de solo (envolvendo campo e laborató­

rio), tempo suficiente de construção e trabalho de escritório.A

importância de cada item depende do método ou métodos escolhi­

dos.

I.2 - OBJETIVO

Este trabalho faz parte de um programa de pesquisas na

area de Mecânica de Solos patrocinadas pelo Instituto de Pesqui

4

sas Rodoviárias, sobre Problemas de Construção de Aterros sobre

Argila Mole. Este programa consta do relatório "Estudo das Ca-

racterísticas Geotécnicas das Argilas da Baixada Fluminense",

com ensaios de laboratório e campo, realizados por Costa F9,

Collet, França e Antunes (IPR, 1975 e 1976a), e a construção de

Aterros Experimentais, os quais serao instrumentados e acompa­

nhados, para estudo de soluções de tratamento do solo de funda

çao, as quais incluem aterros sobre drenas verticais de areia

(ver IPR, 1976b).

Neste trabalho a atenção foi dada à obtenção e discussão

de características de adensamento com drenagem na direção radi

ale a influência nestas características do método de instala­

ção de dreno vertical de areia. O estudo foi feito através de

ensaios de laboratório (ver quadro I.1) em uma argila mole da

Baixada Fluminense. Posteriormente os resultados serão compara­

dos com aqueles obtidos na construção do aterro experimental so

bre drenas de areia (aterro-teste II).

Os processos utilizados para forçar a drenagem na dire

çao radial consistiram de:

1) dreno vertical constituído por uma mistura areia-mica

instalado no centro da amostra por>três métodos dis­

tintos, cravação de tubo com ponta fechada, cravaçao

de tubo com ponta aberta e trado helicoidal. com haste

oca;

2) pedra porosa circundando externamente o corpo-de - prS?_

va.

Estudo em laboratório das características de adensamento

com drenagem apenas na direção radial nos depósitos desta re­

gião foram realizados por J.Medina (1948), I. Silveira (1950),

Pacheco Silva (1950) e J.Barros (1951). f: importante salientar

que I.Silveira (1953) desenvolveu uma equação matemática para o

adensamento vertical com drenagem apenas na direção radial ex­

terna, e que Medina (1948) apresentou a solução gráfica da equ~

ção seguindo orientação que lhe foi proposta pelo Professor

5

Icarahy da Silveira no curso de Mecânica dos Solos, ministrado

na Companhia Estacas Franki em 1947/48. Vargas (1949) descreve

a teoria de drenas de areia e desenvolve a equação diferencial

de adensamento, apresentando também, a solução para drenagem ra

dial interna.

I.3 - TÕPICOS PESQUISADOS

Foram enfocados, em particular, os seguintes tópicos:

a) coeficiente de adensamento -

Coeficiente de adensamento por drenagem apenas verti

cal e por drenagem apenas radial (interna e externa);

verificação da influência de método de instalação de

dreno de. areia;

b) permeabilidade -

Permeabilidade vertical e radial (interna e externa)

c) coeficiente compressao secundária;

d) perturbação provocada pela cravação na amostra de so

lo de tubo com ponta fechada;

e) compressibilidade do solo;

f) efeito do amolgamento em algumas características de

adensamento;

g) tentativa de verificação da influência da instalação

de dreno de areia na resistência .ao cisalhamento nao

drenado, através de ensaios· de palheta ( "vane") em la

boratório.

6

I.4 - ENSAIOS DE LABORATÕRIO REALIZADOS

Foram realizados os seguintes ensaios.

I.4.1 - ARGILA ORGÂNICA

a) adensamentos - O quadro abaixo mostra um resumo das qu~ tidades de,cada ensaio realizado;

~ Dreno tu Dreno tu - -bo pcnta bo µ:mta

aberta fechada m

Adens.oedorrétriro ra © dial - r/ = 10 ,09an

- © n =de/da= 8

Adens.oedorrétriro ra dial - r/ = 5,0San

- © © n = de/d = 8 d

Adens.oedorrétriro ra -dial extemo (/ = 8, 70an

Adens.oedorrétrico ra -dial externo (/ = 5 ,08an

Adens.oedorrétrico vertical

(/ = 10 ,09an

Adens. oedorrétrico vertical

(/ = 5 ,O San

Adens.oedorrétrico ver

~tr~~~~goº

Adens. triaxial radial G) G) (/ = S,08an

n = 8

x = núrrero de ensaios realizados

de = diârretro do co:rpo-cle-prova

ela. = diârretro de dreno

Dreno Arrostras Drenagem trado Vertical arrolgadas radial

heliroidal ' .externa

©

0 @

CD @

®

® ©

G)

7

b) ensaio de palheta -

Ensaios de palheta { "vane") em laboratório foram rea

lizados ao longo da amostra contida no tubo amostra

dor, com dreno de areia instalado no centro pelos mé­

todos de cravaçao de tubo com ponta fechada e de tubo

com ponta aberta e também em tubo amostrador sem dre

no instalado. Os ensaios foram feitos conforme o es­

quema abaixo, sendo utilizados também ensaios ao lon

go de um tubo amostrador com três drenas instalados

pelo método de cravação de tubo com ponta fechada.

ENSAIOS DE PALHETA

I.4.2 - MISTURA AREIA,'MICA ,r,

Foram realizados ensaios de permeabilidade e de adensa

mento. oedométrico, em diversas misturas areia-mica para defi­

nir a mistura a ser utilizada nos drenas de laboratório.

8

I.5 - LOCAL E OBTENÇÃO DE AMOSTRAS

O local de obtenção das amostras está situado na Baixada

Fluminense ao lado esquerdo do km 7,5 da rodovia BR-040/RJ, a

qual liga o Rio a Petrópolis, onde serão construídos pelo IPR

os aterros experimentais (fig.I.l).

Neste local, está situado,um depósito de argila mole cin

za, com matéria orgânica e as vezes conchas ou raízes. :E'.:, _prov.!!

velmente, de deposição flúvio-marinha, tem sensibilidade da or­

dem de 2 a 3, possui espessura média de 12m (fig. I. 3) e apresenta­

se bastante uniforme (sem veios de areia ou silte). Seus limi­

tes de liquidez e plasticidade estão, respectivamente, em torno

de 145% e 55% (IP = 90%). A umidade natural é próxima ao limite

de liquidez. Ensaios de granulometria apresentaram 100% do solo

passando na peneira n9 200 (diâmetro= 0,074mm) e 60 a 70% (em

peso) de fração argila (diâmetro menor que 0,002mm). A densida

de real dos grãos (G) adotada.neste trabalho foi 2,51, baseada

nos resultados obtidos por Ortigão (1975) e alguns ensaios aqui

realizados. A resistência .não drenada obtida em ensaios de pa­

lheta ( "vane ") no campo, variou de O, O 5 a O, 15 kg/cm2 , crescen

te com a profundidade, exceto nos primeiros metros, como pode

ser visto em Costa Filho e outros (IPR, 1975 e 1976a).

Segundo Vargas (1973), estes depósitos da Baixada Flumi

nense são muito recentes.e, do ponto de vista geológico, atuai&

Costa Filho e outros (IPR, 1976a) descrevem (baseados em cita­

ções bibliográficas) que os mesmos formaram-se há cerca de 6.000

anos. Estudos das características geotécnicas de depósito desta

região foram realizados por Pacheco Silva (1952), Ortigão (1975)

e outros. Costa Filho e outros (IPR, 1975 e 1976a) realizaram estudos

das características geotécnicas do mesmo depósito em estudo nes

te trabalho.

Foram realizados 8 furos de sondagens para obtenção de

amostras indeformadas para os ensaios previstos, localizados no

trecho A do Aterro Experimental II, próximos a furos de sonda­

gens de reconhecimento realizados anteriormente e espaçados con

forme a fig. (I.1).

9

As sondagens foram executadas utilizando-se revestimento

com diâmetro interno de 152,4mm (6 polegadas), sendo a limpeza

do furo feita a trado, manualmente, e o furo mantido

cheio de mistura de água com bentonita.

sempre

A lama bentonítica foi utilizada para diminuir o amolga­

mento causado pela remoção do material sobrejacente. A densida

de da lama foi da ordem de 1,10 t/m3 , sendo sua utilização em

casos análogos ao presente sugerida por Ladd (1973).

o amostrador utilizado foi do tipo Pistão Estacionário,

com tubos de parede fina de aço inoxidável com 124mm de diâme­

tro interno e 600mm de comprimento. Este amostrador. foi desen­

volvido por Costa Filho e uma descrição detalhada do equipamen­

to e das etapas de operação de amostragem é feita por Costa F9

e outros (IPR, 1975).

As amostras foram coletadas entre as profundidades de

4,5 a. 8,0m .(fig. I.2). Os ensaios de adensamento uni-dimensio

nal foram realizados em amostras nas profundidades de 5;5 a

8,0m, os ensaios de palheta .em laboratório na profundidade de

4,5 a 5,0m e os ensaios de adensamento triaxial radial na pro­

fundidade de 7,5 a 8,0m.

Na execuçao das sondagens, adotaram-se os seguintes cui

dados: a) controle do comprimento de cravação do amostrador de

modo a não ultrapassar os 530mm de comprimento útil; b)cravação

executada por penetração.contínua sem uso de percussao,e c) in

tervalo de 15min entre o término da cravação e a extração da

amostra. O tempo de espera foi escolhido após a execução de son

dagens preliminares em que se experimentaram diversos tempos e

se observou.grosseiramente a qualidade das amostras. As amos­

tras eram transportadas com cuidado para o laboratório e guard~

das em câmara úmida dentro de um saco plástico selado.

:, .. <(

o: <(

"' o o:

j

PONTE SOBRE O RIO

SARAPU(

ATERROS EXPERIMENTAIS -1.P.R.

::!' w "' <(

SONDAGEM z w o:

LEGENDA o

w O SONDAGEM PARA A RETI- o

RAOA OE AMOSTRA OE~" ...J

e FURO DE SONDAGEM OE <(

RECONHECIMENTO REAL!~ z ZADO NO ATERRO

<(

u

NOTA -VER DETALHE DAS SON -DAGENS NA FIG.I~2

ATERROI

---CANAL DE DRENAGEM~--~

---RIO OE JANEIRO

BR. 0.40 - km 7.5 PETRÓPOLIS ---

FIG. I- I - CROQUÍS DE SITUAÇÃO DAS SONDAGENS

VER CORTE "A/{

SJI-3

o " ~

''A'

f

5.00

FS-8 FS-7

FS-4

SII- 2

FS-1

FS-5

t.50 1.50

NOTA

5.00

FS-2 ~

o "

o 'A'' o " •

FS•6

- O NÚMERO TOTAL DE TUBOS • &"

NOS 8 FUROS É 26

srr-1

11.30m

FS-3 :FS-6 FS -4a FS-7 FS-S=FS-1 NT 0 0,00m

E o "' r,.:

/

E o o <D

/

E o ., <D

E

~ "'

E o "' "'

E o <D ó

/ ARGILA

ORGÂNICA MUITO MOLE

5.00m ---'--------m----+---m / /

5.00 m

/ / / / ~/=l.50m"---+----"'l.5=0m--l

CORTE 'AA' 13.00m SEÇAO TRANSVERSAL

"

12.00m

FIG.I- 2 - CROQUIS DE CORTE DE SONDAGEM

II li - --~A~T~E~R~R~O==~;:;==r==-= ·º·ºº 1 50.00 • I .•

1

1 50-00

FIG.!- 3 CROQUIS

LO NGITUDINAL SEÇÃO

DE PERFIL DE SONDAGEM

N. T. 'O O m

N. A.,,,': 0,2 O m

13

II - Drenos de Areia - Revisão da Bibliografia Consultada

14

II - DRENOS DE. AREIA - REVISÃO DA BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

II.l - INTRODUÇÃO

Quando um aterro é construído sobre um depósito de argi­

la mole saturada, o acréscimo de carga é inicialmente suportado

pela água dos poros e a resistência ao cisalhamento do solo po­

de ser insuficiente para garantir a estabilidade do aterro. Com

a dissipação do excesso de pressão nos poros, a pressao efetiva

e a resistência ao cisalhamento da massa do solo aumentam e recal

ques ocorrem com o tempo. A velocidade com a qual a dissipação

do excesso de pressão nos poros e o ganho de resistência se ve­

rificam é dependente das características do subsolo e das condi

ções de drenagem.

O uso de velocidade de construção controlada ou pré-com­

pressao, esta última algumas vezes com uso de sobrecarregamento

(intensidade da carga acima da carga final), constitui solução

econômica e simples. Sua finalidade é a de reduzir os recalques

pós-construtivos e tirar proveito do aumento de resistência ao

cisalhamento, o qual está ligado à drenagem do solo de fundação.

Os recalques de pós-construção que podem ser eliminados corres­

pondem, no máximo, a 100% do adensamento primário mais urna par­

cela do recalque secundário. Sobre a técnica de pré - compressão

ver Aldrich (1964) e Johnson (1970a). Contudo, muitos depósitos

de solos compressíveis são suficientemente espessos ou possuem

permeabilidade muito baixa, de maneira que o adensamento ocorre

vagarosamente e um tempo muito grande é necessário para a obte!!

ção de efeitos apreciáveis. Pode então tornar-se recomendável~

celerar o processo de adensamento, e um meio

lizado é a instalação, no solo compressível,

freqüentemente ut2:_

de drenos verti-

cais de areia. Estes drenos consistem de urna coluna cilíndrica

de material granular bem graduado colocado em 11m furo vertical

que penetra na camada de solo compressível e sao gerálmente

ligados na superfície original do terreno .com um tapete drenan

te.

A eficiência dos drenos deve-se principalmente ao encur­

tamento do caminho de drenagem da água, a qual é expelida para

15

fora dos vazios do soro durante a cornpressao, e ao fato da per­

meabilidade horizontal ser freqüentemente maior que a perrneab!

lidade vertical. Este último fenômeno é especialmente marcante

no caso de argilas varvíticas e subsolos estratificados; contu

do nestes solos, corno pode ser visto em Rowe (1968), urna inves

tigação cuidadosa é desejável para determinar se.as camadas f!

nas de areia ou silte são continuas, desse modo podendo fazer

com que a instalação de drenas torne-se desnecessária, ou seja

reduzida a um mínimo. No último caso poços de alívio ou um pe­

queno número de drenas podem ser suficientemente eficientes(n~

cessidade de aliviar altas pressões na água dos poros das ca­

madas finas de areia ou silte).

Corno os drenas de areia sao caros, eles obviamente se­

riam instalados apenas onde o estudo do subsolo mostrasse se­

rem eles requeridos e urna cornparaçao de custos assegurasse sua

superioridade sobre outras alternativas possíveis de ·constru­

ção (Johnson, 1970b). Este autor realizou um trabalho bem in­

teressante sobre a utilização de drenas verticais de areia e a

técnica de pré-compressão.

II.2 - USO DE DRENOS DE AREIA

Existem duas categorias de problemas de estabilidade p~

ra as quais o método de drenas de areia é aplicável: a primei­

ra é a aceleração do ganho de resistência para aumentar a est~

bilidade da fundação. A segunda é a aceleração do adensamento

para diminuir os recalques de pós-construção. Moran e outros

(.1958) e Johnson (1970b) apresentam urna variedade de tipos de

obras de engenharia nas quais foram utilizados drenas de areia.

A·seguir é transcrita,a tabela de Johnsón (1970h).

16

TABELA II .1 - 'USO DE DRENOS VERI'ICAIS DE AREIA (APUD Jolinson,

1970b)

APLICAÇÃO DE CAMPO AUMENTAR A DIMINUIR RECALQUES

RESISTt:NCIA DE PÕS-CONSTRUÇÃO

Estradas

- Rodovias X X

- Aterros de encontro X X

- Como alternativa de

uma estrutura X X

Aeroportos X X

Barragens de Terra

- Fundação X X

- Aterros X X

Edifícios X X

Ensecadeiras Celulares

- Estabilização do a-

terro das células X

Fundação em Estacas

- Redução do atrito

negativo X

Escavações

- Aumentar o ângulo

permissível do ta -lude X

Muros de Cais X X

Saneamento em gran-

de escala de terre-

nos marginais X X .

17

Se um solo é sµficientemente pré-adensado, pode nao ser

necessário considerar a aplicação de drenas de areia porque os

recalques serão pequenos e ocorrerao .rapidamente (Johnson, 1970a).

Experiências em vários casos tem mostrado que drenas de areia

são de nenhum valor em solos turfosos (Casagrande e Paulos 1969).

Estes geralmente tem as seguintes características: a) perrn~

bilidade relativamente alta; b) sensibilidade alta para pertur­

bação; c) recalques devido a compressão secundária frequenterne~

te maior que recalques devido ao adensamento primário dentro de

um período de 10 a 15 anos após o carregamento (Casagrande e

Paulos, 1969). Contudo as turfas são geralmente sobrepostas a

camadas de argilas moles que adensam vagarosamente. Tarnbérn,a

permeabilidade de solos turfosos pode decrescer para valores ex

tremamente baixos quando o carregamento é elevado, e os drenas

de areia podem então ser necessários para acelerar o adensamen­

to da argila (Johnson, 1970b).

Solos que possuem o coeficiente de adensamento represen­

tativo da massa maior que 2,5 x 10-2 crn2/seg não se beneficiam

com a instalação de drenas de areia (Rowe,1968). O mesmo au­

tor mostra que o comportamento real de drenagem de um depósito

corno um todo depende de detalhes geológicos de sua forrnação.Jo~

son (1970b) descreve que é virtualmente impossível dar ênfase a

dequada a importância da geologia de uma área e as caracterís­

ticas detalhadas do subsolo de um local.

Drenas de areia sao entretanto efetivos em depósitos que

tem coeficiente de adensamento representativo da massa da ordem -3 2

de 2,5 x 10 cm/segou menor (Rowe, 1968). O efeito dos dre-

nas é apenas o de acelerar o adensamento primário, por isso po­

dem não ser muito efetivos em solos que exibem grande cornpres­

sao secundária.

Muitos solos inorgânicos com urna grande relação entre as

resistências indeforrnadas e amolgadas são muito sensíveis ao

procedimento de instalação, corno mostraram Casagrande e Paulos

(1969), que analisaram um número de casos históricos. descritos

na literatura.

18

II.3 - ~TODOS DE INSTALAÇÃO

Desde o primeiro uso conhecido de drenos de areia, por

Porter, em 1934, eles têm sido instalados pelos seguintes méto­

dos (Johnson, 1970b):

(1) Tubo com ponta fechada, cravado por percussao

(2) Tubo com ponta fechada, cravado por jato d'água

(3) Tubo com ponta aberta, cravado por percussao

(4) Tubo com ponta aberta, cravado por jato d'água

(5) Sondagem rotativa (" rotary drill")

(6) Jato d'água rotativo ("rotary j et")

(7) Trado helicoidal contínuo com haste sólida

(8) Trado helicoidal contínuo com haste oca

(9) Cravação por vibração

A partir de 1950, com Kjellman, passou-se a usar também

outros materiais, como o papelão, para substituir os drenos de

areia. Não trataremos, entretanto, destes métodos, por fugir ao

escopo do presente trabalho.

O primeiro desses procedimentos tem sido utilizado na

maioria das instalações. Moran e outros (1958), revelaram que

este método tinha sido empregado em 36 de 61 projetos examinados.

Este procedimento tem sido desenvolvido com grande eficiência e

baixo custo na operação de construção. Seu uso é bastante co­

mum entre nós, e foi utilizado por exemplo na travessia do rio

Guaiba, no Rio Grande do Sul (Costa Nunes e Velloso, 1961).

Alternativas para o método de tubo com ponta fechada,

cravado por percussão são de especial interesse como possíveis

meios de diminuir a perturbação do solo. Muitos autores são de

opinião que na maioria dos casos este método não deve ser utili

zado.

Segundo Johnson Cl970b) depois do método tubo a::rn ponta

19

fechada, cravado por percussao, os métodos mais utilizados sao:

o jato d'água rotativo ("rotary jet"), tubo cravado por jato

d'água ou modificação deste, e trado helicoidal contínuo can.has

te oca ou com haste sólida.

Alguns dos métodos sao descritos abaixo como comparaçao.

Tubo com Ponta Fechada - Cravado por Percussão - Neste

método a cavidade do dreno de areia é formada pela cravação por

percussão de um tubo oco, com a ponta inferior fechada por uma

tampa articulada ou uma que é posteriormente perdida. Enquanto

o tubo é retirado, é colocada areia seja apenas por gravidade ou

com pressão de ar dentro da cavidade. Este método é comparati­

vamente rápido e pode facilmente ser supervisionado; contudo é

o que provoca maior perturbação no solo. Alguns problemas sao

muitas vezes encontrados:

a) a retirada do tubo pode se tornar difícil em certas

argilas muito plásticas;

b) a cravação do tubo onde lentes de areia a:xrpactas sao

encontradas pode ser também difícil.

Tubo com Ponta Aberta - Cravado por Percussão - Neste

método a cavidade é formada pela cravação a percussao de um tu-

bo oco sem tampa até a profundidade especificada e o material

dentro deste retirado por jato d'água ou por outro processo. A

resistência encontrada a cravação é menor que no método ante­

rior e ocorre menor deslocamento e perturbação do solo em torno

do tubo. A limpeza do material dentro do tubo pode se tornar

um problema.

Trado Helicoidal contínuo com haste oca - Neste método,

o qual foi desenvolvido por Landau (1966), o trado helicoidal é

penetrado no solo por rotação, com uma "velocidade" de avanço

igual a um.passo da helice por rotação. Para prevenir a entrada

de material no interior da haste, uma tampa articulada é coloc~

da na ponta inferior desta. Quando a profundidade requerida é

atingida, o trado é girado e mantido na mesma posição vertical,

para separar a argila a ele aderida do restante.Simultaneamente

com a remoção do trado, coloca-se areia no furo com pequena

20

pressao através da haste oca para formar o dreno de areia.

"Rotary Jet"- O equipamento utilizado neste método

consiste de uma broca rotativa com lâminas cortantes no fim de

uma haste oca, através da qual água é expelida com pressão para

ajudar o avanço da cavidade do dreno de areia e levar o mate­

rial para a superfície. Durante a retirada da haste a areia é

colocada sob pequena pressão através desta. Como todas as téc­

nicas que utilizam jato d'água, as principais objeções são:

a) grande quantidade de água é requerida na operação;

b) eventual dificuldade em se ,encontrar um local onde co

locar o solo removido sob forma de lama.

Na figura(II.l)são mostrados três desses métodos descri

tos. Uma descrição de outros métodos pode ser encontrada em Mo

ran e outros (1958), os quais realizaram uma extensa revisão de

drenos de areia e análise de diversos casos históricos descritos

na literatura. Nesta Última, os autores encontraram que o diâ­

metro dos drenos utilizados variou de 15 a 76cm, tendo a mai­

oria (75%) entre 45 e 51cm. A relação entre o diâmetro efetivo

do dreno e diâmetro do dreno variou de 4 a 42, com 75% des­

tes menores que 9.

O material usado para formar os drenos de areia e tape­

te de drenagem deve satisfazer dois requisitos; primeiro, deve

permitir drenagem eficiente da água que é retirada do solo du­

rante compressão, e, segundo, deve evitar a entrada de.partículas

as quais podem tornar os drenos inoperantes (Krizek e Krugmann

1972, Vol.I). Estes autores realizaram um extenso e importante

trabalho sobre construção de aterros sobre solos moles e -apre­

sentam .a especificação feita porT.E.Stanton para o material a

ser utilizado (areia e cascalhos limpos) em uma instalação tÍp_!

ca de drenes de areia e também duas distribuições granulométri­

cas que foram utilizadas em projetos realizados (ver tabela II.2

e figura II.2).

21

TABELA II.2 - REQUERIMENTO DE GRANULOMETRIA TÍPICA

(Stanton, T.E., apud Krizek e . .Krugmann (1972,Vol.I)

PENEIRAS PERCENTAGEM PASSANOO NA PENEIRA

DIÂMETRO EQUI- DRENOS DE AREIA TAPETE DRENANTE NOMERO VALENTE ( rrun)

1/2" 12,700 90 a 100

3/8" 9,525 80 a

N9 8 0,093 25 a 100 5 a

N9 30 0,023 5 a 50 o a

N9 50 0,011 o a 20 o a

N9 100 0,006 o a 3

II.4 - TEORIA DE ADENSAMENTO PARA PROJETOS DE

DE AREIA

100

50

20

5

DRENOS

A teoria de adensamento para projeto de instalação de

drenas verticais de areia foi desenvolvida em detalhe porBan:on

como uma extensão da teoria de adensamento de Terzaghi, e con­

sidera que haja fluxo simultâneo nas direções vertical e radial

para o dreno (fig. II.3). Carrillo (1942) demonstrou que para

este caso o método de separação das variáveis pode ser aplicado.

Usando este procedimento, o excesso de pressão na água dos po­

ros resultante em um ponto após algum tempo (u ) pode ser de-r,v

terminado a partir de valores obtidos para os dois tipos de dre

nagem (u eu). Seja: r V

u uv u r X (1 0 r,v) (1 Ur) (1 u ) ou - = - -r,v u V o

da mesma forma o excesso médio de pressão na água dos poros re-sultante através a massa do solo (TI ) é: r,v

u r,v =

onde:

u V ou

22

c1-u > = r,v (1 - U ) (1 - U

V r

u0

= excesso inicial de pressao na agua dos poros

u eu= grau de adensamento ( em um ponto e médio da

camada, respectivamente).

Na figura(II.4)é apresentado um sumário da teoria de a­

densamento para projetos de drenas de areia.

O adensamento com drenagem vertical é normalmente anal!

sado pela teoria de Terzaghi (gráficos em Lambe e Whitman~969).

O adensamento com drenagem radial, pelas soluções e gráficos d~

senvolvidos por Barron (1948). Este desenvolveu soluções para

duas condições de deformações: a) deformações verticais iguais

("equal strain"); b) deformações verticais livres ("free strain" ).

A diferença encontrada por Barron entre estas condições foi p~

quena, e como as equações para a condição de deformações verti­

cais iguais são mais simples, estas ·são. ronrurrente .utilizadas em pr~

jeto e nas interpretações das leituras dos piezômetros de cam­

po e recalque observados.

Quando o dreno de areia é instalado um volume de soloan

torno deste é perturbado, variando os efeitos da perturbação,em

tipo e grau, em função do método de instalação utilizado, cuida

dos de operaçao tomados, tipo de solo e suas características. A

perturbação diminui a permeabilidade e aumenta a compressibili­

dade do solo em torno do dreno, criando uma resistência adicio­

nal à passagem da água que está sendo expulsa. Barron (1948)na

sua análise também desenvolveu soluções incluindo esta zona pe~

turbada. Richart (1959) fez uma revisão da teoria de drenas de

areia e desenvolveu gráficos que avaliam quantitativamente es­

ta condição. Rowe (1964) desenvolveu uma solução para o adensa

menta de subsolo estratificado com fluxo radial para um dreno

de areia. Sobre aplicação desta solução ver Krizek e Krugmann

Cl9.72;· vol. III, pág.B-49).

23

As teorias de adensamento disponíveis têm muitas limita

çoes e sao essencialmente teorias de pequenas deformações, as

quais não são rigorosamente aplicáveis para as grandes deforma­

ções que geralmente ocorrem quando drenas de areia são utiliza­

dos {Johnson, 1970b). Moore (1966) entretanto diz que, em geral,

os resultados obtidos indicam que os procedimentos de projeto

desenvolvidos por Barron, baseados 'na teoria de adensamento de

Terzaghi, para utilização de drenas de areia, são razoáveis,su­

ficientemente precisos, e produzem resultados satisfatórios.

Ao se-instalar drenas de areia o' adensamento primário

ocorre relativamente rápido e está geralmente terminado durante

o período de pré-compressão, sendo então importante estimar o

recalque secundário que irá ocorrer após a construção e dar uma

atenção à redução deste a valores aceitáveis. Segundo Johnson

{1970a) enquanto que muito trabalho adicional é requerido para

confirmar e estender o conhecimento sobre compressão secundária,

para casos práticos o conceito que compressão secundária pode

ser materialmente reduzido por carregamento por sobrecarga par~

ce correto conforme ensaios de laboratório e observações de caro

po.

onde:

O recalque secundário pode ser estimado pela equaçao:

t.H = Sec

N EH,

1

i=l

e . ai loglO

t ;sec -t-

p

t.H = recalque devido a compressao secundária sec

H1

= altura inicial da camada de solo {i)

cai= coeficiente de compressao secundária

t = tempo requerido para ocorrer o adensamento primário p

tsec= tempo em que se deseja estimar o recalque

i = indica diferentes camadas.

24

Os valores de Cal sao geralmente obtidos em ensaios oe­

dométricos (laboratório). Simons (1964) descreve que, quando fa

tores de segurança baixos contra a ruptura por. cisal:hamento na

argila subjacente são adotados no projeto de um aterro,então P2 de ser esperado que o recalque secundário resultante será maior

que o estimado por resultados de ensaios oedométricos.

ó coeficiente de adensamento para fluxo radial e com­

pressao vertical é extremamente importante num projeto de dre­

nas de areia. No item IV.2 do capítulo IV deste trabalho, e a­

presentada uma revisão da bibliografia consultada sobre a obten

ção e cálculo deste coeficiente.

II. 5 - EFEITOS DA INSTALAÇÃO DE DRENOS DE AREIA NO SOLO

Quando um dreno .de areia é instalado, seja por qual for

o método, é importante considerar que é virtualmente impossível

não causar perturbação no solo ao seu redor. Johnson (1970b)

descreve alguns dos efeitos possíveis desta perturbação. Este

mesmo autor sugere que o interesse principal deve ser dirigido

para verificar a severidade desses efeitos nos resultados obti­

dos, melhor que discutir a questão se existe ou não perturbação.

O método mais utilizado para instalação de drenas de a­

reia é o procedimento de cravação por percussao de um tubo com

ponta fechada. Um volume de solo igual ao volume do tubo deve

ser deslocado. Existirá portanto uma severa perturbação num a­

nel em torno do dreno com área equivalente à seção tranversalà:>

tubo; têm sido também observadas perturbações além deste .anel.

Devido aos efeitos perturbadores nas propriedades do solo, es­

te método certamente é o pior que poderia ser usado.

Hansbo.(1960) observou no comportamento de aterros exp~

rimentais sobre drenas de areia - tubo ponta fechada em uma ar-

gila sensível da Suécia que os efeitos da perturbação foram

cumulativos, dependendo do comprimento e do espaçamento dos dre

nos.

As conseqüências desta perturbação sao particularmente,

25

importantes em solos moles sensíveis, os quais sao normalmente

considerados para tratamento com drenos de areia (Casagrande e

Poulos, 1969). Os efeitos da perturbação são também importan­

tes em solos varvíticos e outras formações estratificadas.

Experiências com cravaçao de estacas maciças devem for­

necer informações sobre o comportamento de drenos de areia - tu

bo ponta fechada. Segundo Fellenius e Samson (1976) a literatu

ra técnica sugere que os problemas com cravação de estacas mac~

ças em argilas sensíveis devem ser de menor importância que os

previamente antecipados.

Em seguida sao listadas informações encontradas na lite

ratura consultada sobre efeitos da perturbação provocada pela

instalação de drenos verticais de areia ou pela cravação de es­

tacas maciças.

RESIST~NCIA AO CISALHAMENTO

Hansbo (1960) encontrou um decréscimo de cerca de 20 a

40% nos valores originais da resistência ao cisalhamento, tendo

a perturbação crescido com o aumento do comprimento e diminuição

do espaçamento dos drenos de areia - tubo ponta fechada.

Costa Nunes e Velloso (1961) descrevem uma utilizaçãoéE

drenos de areia para acelerar a estabilização de uma argila de

sensibilidade em torno de 8.0 localizada na cidade de Porto Ale

gre - RS. Estes realizaram ensaios de compressão simples em a­

mostras extraídas logo após a instalação de drenos de areia

tubo ponta fechada e não obtiveram variação sensível na resis­

tência ao cisalhamento original.

Simons (1964) descreve que nao encontrou variação na re

sistência ao cisalhamento imediatamente após a instalação de dr~

nos de areia em uma argila de Fornebu, Noruega, apesar de que a

preciâvel aumento de pressão na água dos poros ocorreu.

Weber (1966) descreve a construção de aterros experimeE:

tais com drenos de areia - tubo ponta fechada, nos quais foram

realizadas sondagens entre os drenos um dia após a instalação

26

destes. Os resultados de ensaios em laboratório nao apresenta

ram variação significante no valor da resistência ao cisalhamen

to do solo de fundação.

Housel (1954, citado por Casagrande e Paulos, 1969) mos

tra um caso em que a instalação de drenas em um depósito de so-

lo mole em Virgínia - EEUU, não resultou em ganho de resistên

eia do solo, mas provavelmente em diminuição, mesmo após cinco

anos de construção do aterro.

Broms e Bemermark (citados por Fellenius e Samson,1976)

relatam uma ruptura de um talude em uma argila sensível. A ruE

tura foi causada pela cravação de estacas de madeira na parte

superior do talude. O deslocamento do solo resultou em uma peE

da de 20 a 30% da resistência ao cisalhamento da argila.

Os casos citados acima sugerem que uma redução na resis

tência ao cisalhamento nem sempre ocorrerá, mas que deve sercog

siderada a possibilidade desta ocorrer, principalmente em solos

sensíveis.

PRESSÃO NA ÃGUA DOS POROS - Quando um tubo com ponta fe

chada é cravado por percussão em uma instalação de drenas de a­

reia, muitos investigadores têm observado um aumento de pressão

na água dos poros e este efeito é geralmente mais marcante em

profundidades maiores. Hansbo (1960) descreve um aumento máxi­

mo de cerca de 0,2kg/cm2

em uma área com drenas de areia de es-2 paçamento 2,2 metros e cerca de 0,4kg/cm, em uma área com espa

çamento de 0,9 metros. 2 de cerca de 0,36kg/cm

Weber (1966) observou um aumento máximo

após a instalação.

A'ldriéh e· Johnson (1972) descrevem uma comparaçao en­

tre área com drenas de areia instalados por três diferentes mé­

todos. Um excesso de pressao nos poros foi observado após a

instalação dos drenas de areia, inclusive quando do uso do méto

do trado helicoidal com haste oca (método que nao provoca deslo

camento direto do solo}, o qual fez surgir um excesso de carga

de 2,lm em uma determinada area experimental.

27

Fellenius e Samson (1976) observaram um grande aumento

de pressao na água dos poros, durante a

ciças, a qual excedeu a pressão efetiva

tor de dois, dentro de urna distância de

cravação de estacas ma­

no solo (cr ) por um fa Vo -

séis diâmetros de esta-

ca, para fora do grupo de estacas. Este acréscimo dissipou - se

entre três a cinco meses após a cravação de estacas.

O acréscimo de pressao nos poros devido a instalação de

drenos verticais de areia - tubo ponta fechada dissipa-se em

poucas semanas a dois meses e são comurnente pequenas durante a

maioria das operaçoes de construção do aterro (Johnson, 1970b).

Segundo Simons (1964), o aumento da pressão na água dos poros

geralmente não resulta em correspondente diminuição na resistên.

eia ao cisalhamento não-drenado. Este aumento, parece ser com­

pletamente ou parcialmente causado pelo aumento na pressao la­

teral total, como um resultado do des.locamento da argila pelo

tubo maciço.

COMPRESSIBILIDADE - t conhecido de ensaios em laborató­

rio que o amolgamento aumenta a compressibilidade do solo,fazeg

do com que a deformação que ocorre para urna dàda pressão efeti­

va sej.a maior que no solo mole indeformado. Contudo a importâg

eia relativa desse efeito decresce quando a carga no solo aurnen

ta. Em pressões moderadamente superiores à pressão de pré-adeg

sarnento, o índice de vazios de equilíbrio é geralmente pouco me

nor que o do solo indeformado.

Resultados de testes de campo em urna argila siltosa or­

gânica realizados por Schritidt e Gould (1968) indicaram quea in~

talação de drenos de areia - tubo ponta fechada parece ter .au­

mentado a quantidade de recalques apenas no início do carrega­

mento. O Índice de vazios final de equilíbrio sobre cargas grag

des foi igual ao previsto por ensaios oedométricos de laborató­

rio; contudo, Aldrich e Johnson (1972) observaram recalque fi­

nais de adensamento, em urna área (seção BCT) com drenos de areia

- tubo ponta fechada, 1,5 a 2,2 vezes maiores·que valores pre­

ditos por ensaios de laboratório. Na área correspondente com

drenos instalados pelo procedimento tubo com ponta aberta,crav~

do por jato d'água, também ocorreu considerável aurnento,enquanto

28

que na área de drenos de areia pelo procedimento de trado heli­

coidal com haste oca os valores foram concordantes dentro de a­

proximadamente 15%. Em outro aterro experimental (seção FRT ),

onde o subsolo era diferente, estes Autores encontraram uma peE

turbação menor.

Deslocamentos horizontais assim como levantamentos de

terrenos podem ser causados pela cravação de drenos de areia.

Hansbo (1960) observou que o levantamento causado pelo desloca­

mento do solo foi maior em áreas com drenos de menor espaçamen­

to. Este autor também mediu deslocamentos horizontais,os quais

também aumentavam com o aumento do volume de solo deslocado.

Segundo Fellenius e Samson (1976) a literatura técnica

sobre cravação de estacas maciças confirma o valor que é geral-

mente aceito para o volume de levantamento dentro de um grupo

de estacas, ou seja, cerca de 50% do volume total de solo deslo

cado pelas estacas.

Tem sido encontrado em alguns casos de drenos de areia

que o recalque secundário foi consideravelmente maior onde dre­

nas de areia - tubo ponta fechada foram instalados, que em áreas

sem drenos ou com drenos instalados por um método que nao prov2

ca deslocamento direto do solo (ver Landau, 1966) e Casagrande

e Poulos, 1969). Johnson (1970b) sugere o contrário e se refe­

re a resultados de ensaios em laboratório, onde é fato conheci­

do que o amolgamento diminui o coeficiente de adensamento secun

dário.

COEFICIENTE DE ADENSAMENTO - Em laboratório pode-se ver

que o amolgamento da amostra decresce o valor do coeficiente de

adensamento. Contudo.a importância relativa deste efeito é ge­

ralmente bem menor quando a pressão aplicada e .relativamente grar.!_

de (dentro da região de compressão virgem).

Johnson (_1970b) descreve que um grande número de insta­

laçoes de drenos de areia têm sido realizado, mas evidências a­

penas esporádicas sobre o efeito do dreno de areia - tubo ponta

fechada no coeficiente de adensamento são disponíveis e pratic~

29

mente nenhuma comparaçao definitiva tem sido feita entre este e

os outros tipos de instalação.

Hansbo (1960) conclui que o coeficiente de adensamento

foi reduzido pela perturbação causada pela instalação de drenos

de areia-tubo ponta fechada. Foi observado que o valor de coe­

ficiente de adensamento para os drenos de espaçamento 0,9 me­

tros foi metade do correspondente ao espaçamento de 1,5 metros.

Schmidt e Gould (1968) encontraram que o valor do coe­

ficiente de adensamento de campo correspondeu bem ao de labora­

tório em pressões suficientemente grandes (maiores que a pres­

são de pré-adensamento), em uma área com drenos de areia - tubo

ponta fechada.

Aldrich e Johnson (1972) descrevem que todos os três ti

pos de procedimentos de instalação de drenos de areia utiliza­

dos (seção BCT) , causaram redução no valor efetivo ( .estimado por

ensaios de laboratório) do coeficiente de adensamento. Os mé­

todos trado helicoidal e cravação de tubo com ponta aberta por

jato d'água foram, contudo, relativamente mais eficientes que o

tubo ponta fechada, cravado por percussão, por um fator de 1,5

a 2,5. Em outra área experimental (seção FRT), os autores ob­

servaram que o efeito da perturbação foi menor, mas também o mé

todo tubo com ponta fechada foi definitivamente menos eficiente

que os outros tipos de instalação.

PERMEABILIDADE - Casagrande e Poulos (1969) descrevem a

real±zação de ensaios de permeabilidade de campo em uma argila

varvítica mole a firme, altamente plástica e muito sensível. Os

ensaios foram realizados através das cavidades de dois drenosde

areia, instalados pelo método tubo com ponta fechada,cravado por

percussão, e por um método utilizando jato d'água.

A permeabilidade medida na cavidade aberta do tubo com

ponta fechada foi cerca de 10 vezes menor.

Weber encontrou redução na permeabilidade de campo, em

uma argila mole devido a instalação de drenes de areia tubo po~

30

ta fechada. Uma revisão dos resultados de ensaios de permeabi­

lidade em piezômetros a distância de 0,30 metros do dreno de a­

reia, indicou que a permeabilidade foi apenas 1/5 a 1/10 da peE

meabilidade a distância de 0,61 a 0,92 metros dos drenas.

No capítulo IV item IV.2 deste trabalho, sao descritas

comparações de métodos de instalação de drenas de areia feitas

em laboratório, por Hansbo (1960), Simons (1965) e Landau (1966).

Segundo Johnson (1970b) a discussão sobre os métodos de

instalação de drenas de areia não deve invalidar o uso da técni

ca de pré-compressão com drenas de areia. A disponibilidade de

métodos existentes inclui uma suficiente variedade para atender

as exigências do engenheiro projetista.

Aldrich e Johnson (1972) comparando três métodos de ins

talação de drenas de areia, consideraram os itens listados abai

xo como as principais conclusões da investigação:

a) O método de instalação foi muito importante na argi­

la inorgânica (camada c, área BCT), ligeiramente es­

tratificada e muito sensível (St = 10 a 20).

b) O método de instalação não foi muito importante na

argila ligeiramente orgânica (camada A, área FRT) e

sensibilidade de 5 a 10. Os drenas tubo ponta fech~

da, cravados por percussão, mo.straram, contudo, que

existiu redução significante no coeficiente de aden­

samento, eh, em drenas com espaçamento menor.

cl Os testes indicaram claramente que é necessário um

maior aperfeiçoamento nos métodos de instalação de

drenas de areia para aumentar a sua eficiência.

II.6 - EXEMPLOS DE INSTALAÇÃO DE DRENOS DE AREIA

Existe uma grande quantidade de exemplos para ilustrar

resultados obtidos utilizando-se drenas de areia. Em alguns de~

tes ocorreram dificuldades no campo, às vezes tão sérias,que os

drenas de areia não realizaram nenhuma função benéfica. Apenas

alguns exemplos de instalação de drenas de areia, estas realiza

31

das no Brasil, serao descritas aqui. Uma revisão mais extensa

está além do escopo deste trabalho. Posteriormente,em um perío­

do mais próximo à construção do aterro experimental sobre dre­

nas verticais de areia, alguns exemplos serão analisados com

mais profundidade.

Moran e outros (1958) realizaram um extenso trabalhoso

bre drenos verticais de areia, inclusive uma análise de aproxi­

madamente uma centena de instalações existentes. Rowe (1968)

realizou uma revisão da literatura, procurando mostrar a impor

tância dos detalhes geológicos de formação do depósito, no seu

comportamento real quanto à drenagem. Casagrande ePoulos(l969)

realizaram uma cuidadosa análise de dados de instalações de dre

nos de areia, publicados e não publicados, com o objetivo de pro

var que drenos de areia instalados pelo método de tubo com pon­

ta fechada, cravado por percussao, são frequentemente nao ape­

nas de nenhum benefício, mas até prejudiciais.

Em seguida sao descritos alguns exemplos de instalações

de drenos de areia realizadas no Brasil.

PACHECO SILVA (VARIANTE RIO-PETRÕPOLIS)

Pacheco Silva (1950) descreve a realização de dois ater

ros experimentais com drenos verticais de areia na variante Rio­

Petrópolis (Baixada Fluminense). Um próximo ao canal de Meriti

e o outro junto â passagem superior sobre a Leopoldina,ambos os

locais distantes de menos de 7,5 quilômetros do local onde fo­

ram extraídas as amostras utilizadas neste estudo.

a) Aterro do Meriti

Neste trecho, como em vários outros, era encontrado no

subsolo uma camada de argila orgânica, de deposição marinha, às

vezes com algumas raízes e conchas, apresentando uma consistên­

cia mole ou muito mole e alta plasticidade; sua umidade natural

era muito próxima ao limite de liquidez. A resistência à com­

pressão simples era da ordem de 0,25 kg/cm2 .

O aterro experimental de-180m fazia parte da própria es

32

trada e foi subdividido em três trechos de 60m. Apenas em dois

trechos foram instalados drenes de areia, com espaçamento dife­

rentes (2m e 1,5ml, visando comparar,o comportamento do terreno

com e sem dreno e verificar a importância do espaçamento dos~

nos. O diâmetro dos drenes foi de 20cm (8"), sendo instalados

pela perfuração do terreno com trado cavadeira de 20cm• 8")

até atingir terreno firme. Colocava-se então areia dentro da

perfuração.

Sobre o procedimento de instalação dos drenes Pacheco

Silva descreve o seguinte: "Dada a consistência do terreno era

freqüente o fechamento parcial do furo depois da escavaçao. Em

certos pontos, devido a esse fato, os drenes nao podiam sermais

profundos do que cerca de 2m (no trecho (1), por exemplo)".

As pressoes na água dos poros, medidas por piezômetros

instalados na camada de argila, apresentavam acréscimo quando a

carga do aterro era aumentada, mas conservavam-se praticamente

constantes quando a carga do aterro também se conservava cons­

tante. Este fato mostrava um não funcionamento dos drenes ou

um funcionamento com eficiência muito baixa. Foi feito então u

ma análise do projeto, inclusive com dados de ensaios de adensa

mento com drenagem radial, tendo após a análise Pacheco Silva

concluído que a precariedade do processo construtivo dos drenes

verticais de areia foi a causa da sua ineficiência.

b) Aterro Junto a Passagem Superior sobre a Leopoldina

A argila orgânica neste local apresentava-se com consis

tência um pouco mais alta do quê a existente no Merití,sendo en

tretanto de caráter idêntico. O aterro experimental instrumen­

tado foi construido no local do aterro de acesso ao viaduto que

atravessa a via férrea Leopoldina, do lado Petrópolis. O diâme

tro dos drenes foi de 40cm, sendo instalados pelo método tubo

ponta fechada, cravado por percussão. A disposição destes dre­

nes era segundo um reticulado, em que, a distância entre eles

era 2,30m longitudinalmente e 2,SOm transversalmente. Foram me­

didas as pressoes na água dos poros e recalques do aterro. As

pressoes na água dos poros apreêentaram um aumento rápido, logo

33

após a aplicação das cargas de aterro e depois decresciam lent~

mente sob carga constante. Pelos resultados obtidos Pacheco Sil

va concluiu que os drenos de areia tiveram um funcionamento nor

mal. ~ salientado no trabalho que a drenagem da água dos poros

foi feita apenas pela parte inferior do subsolo, incorporando -

se as águas de lençol subterrâneo.

PACHECO SILVA (SANTOS)

Pacheco Silva (1953b) descreve as condições de fundação

de um reservatório de óleo em Santos. No subsolo, uma camada

de argila orgânica mole preta ou cinza escuro, com lentes finas

de areia ou argila arenosa, tendo uma espessura de 9,Sm. A ar­

gila apresentava um limite de liquidez médio de 65% ( faixa 45%

a 110%) e um limite de plasticidade médio de 30% (faixa de 25 %

a 45%). A resistência a compressao simples apresentou uma vari

ação de 0,30 a l,Okg/cm2

com a profundidade, enquanto a umidade

natural variava de 35% a 100%.

O reservatório construído tinha 36,58m de diâmetro e

9,14m de altura no bordo. Os drenas de areia foram instalados

até a profundidade de 13m, em relação ao nível original da su­

perfície, atingindo uma camada de areia. O diâmetro dos dre­

nas foi de 30cm. Sua instalação foi feita pelo método tubo com

ponta aberta, cravado por percussao, sendo a limpeza do inte­

rior do tubo feita por jato d'água. O espaçamento dos drenas

foi de 2m, em uma malha triangular.

Um tapete drenante em ligação com o topo dos drenos foi

colocado. A esl?essura do tapete foi de 1,85m no centro e 1,40m

nas: pontas. Piezômetros (_4) para medir a pressão na água dos

poros do solo mole foram instalados. A finalidade dos drenas e

ra acelerar os recalques e aumentar a resistência da argila.

Um teste de carga no reservatório foi realizado. Na da

ta de preparaçao do trabalho, a altura total de água no tanque

era de 6,57m. Pelas curvas tempo-carga-recalque-pressão nos p~

ros obtidas, o autor concluiu que os drenas de areia instalados

estavam trabalhando apropriadamente, pois a pressao nos p:iros. ~

sipava-se rapidamente quando a carga era constante. O recalque

34

neste tempo e no centro do reservatório era de aproximadamente

45cm.

COSTA NUNES E VELLOSO (TRAVESSIA DO GUAfBA)

Problemas geotécnicos da Travessia do Guaíba,situada na

cidade de Porto Alegre - RS, são descri tos por Costa Nunes e Vel

loso (1961). Como tratamento para combater os excessivos re­

calques e instabilidade de aterros, foram construídos bermas de

equilíbrio e drenos de areia e, em alguns locais, a combinação

desses dois procedimentos. O subsolo apresentava-se geralmente

com uma camada de sedimentos muito finos com matéria orgânica,

de espessura considerável e baixa capacidade de carga, sobreja­

cente a duas camadas areno-argilosas, mais resistentes. As pr2_

priedades dos solos foram estudadas pela execução de vários ti­

pos de ensaios de laboratório.e de campo, inclusive aterros ex-

perimentais .. Os valores obtidos em ensaios â compressao

ples realizados em corpos-de-prova da argila, variaram · I 2 · - 2 0,100 e 0,530kg cm, com um valor medio de 0,230kg/cm.

sultados de ensaios de adensamento apresentaram a argila

normalmente adensada e uma relação entre a permeabilidade

sim­

entre

Os re-

como

hori-

zontal e a permeabilidade vertical igual a quatro. A sensibili

dade. da argila variou entre 6 a 8, 6.

Para a travessia do Guaíba, drenos verticais de areia

foram executados, com diâmetro de 40cm, pelo método tubo com

ponta fechada, cravado por percussão. Os drenos foram instala-

dos em encontros de·ponte e em locais onde os recalques eram

mui.to importantes e exigiriam muito tempo para ocorrer. A fi­

nalidade destes era acelerar o ganho de resistência ao cisalha­

mento e acelerar a ocorrência dos recalques.

o valor do espaçamento dos drenos que foram utilizados

nos diversos locais variou de 2,30 a 7,60m, tendo a maioria si­

do próximo a 4,0m. Foi feito controle de execução dos drenos

de areia; a verticalidade e a continuidade dos drenos eram ve­

rificadas por sondagem (uma em cada 100 drenos executados). O

cálculo dos drenos de areia foi feito pela solução de Barron

(19481.

35

Ensaios de cornpressao simples foram realizados em cor­

pos-de-prova obtidos em amostras que foram extraídas antes e de

pois à execução dos drenos de areia. Praticamente não existiu

diferença nos resultados.

Costa Nunes e Velloso concluem que nas obras realizadas

na travessia do Guaíba, os drenos verticais de areia instalados

comportaram-se satisfatoriamente.

MILTON VARGAS (SANTOS)

Urna experiência bem sucedida em Santos, de aplicação de

drenos verticais de arei~, em um reservatório de óleo de Alaroa,

é mencionada por Varg.as (1973). Este descreve que o solo mole

não tinha condições de suportar a carga devido ao reservatório,

mais ou menos 10 toneladas por metro quadradro, e que então,fo­

ram instalados drenos verticais de areia, com o cuidade de nao

deslocar ou pertubar o solo, utilizando-se então, o método tubo

ponta aberta, cravado por percussão, sendo a limpeza do interi­

or do tubo feita por jato d'água. Piezôrnetros e medidores de

recalques foram instalados para se fazer o controle da obra. Em

cerca de seis meses a fundação foi tida corno consolidada. Dali

por diante ela começou a receber as cargas normais de pet:i'oleo.

Até hoje, que já fazem quinze anos ou mais, o reservatório está

comportando-se perfeitamente bem. O IPT fez um estudo das ob­

servações de recalques e das pressões na água dos poros, desen­

volvidas na argila e rnnstatou que tudo se passou conforme se pr~

vira~

II.7 - CONTROLE DE CONSTRUÇÃO NO CAMPO

Rupturas que têm ocorrido em aterros utilizando a téc­

nica de pré-compressão com drenos verticais de areia geralmente

tem resultado de controles de campo insuficientes e avaliação

precária das observações feitas durante a construção ( Johnson,

1970.b).. Continuando, este autor descreve que é essencial consi

derar a construção corno uma extensão da fase do projeto, de ma­

neira que, as hlpóteses de projeto possam ser aferidas e se ne­

cessári.o modificadas, para as condições reais de campo revela-

36

das pela instrumentação instalada para este fim. Moran e ou­

tros (1958) analisam em detalhes a importância desse tópico e

descrevem cuidados e atenções a serem tomados durante a constru

çao.

Uma descrição em detalhes está além do escopo deste tra

balho e apenas alguns aspectos serão mencionados:

a) deve ser feito controle de locação, continuidade,veE

ticalidade, compactação e comprimento dos drenos de

areia instalados assim como, do material a ser utili

zado no enchimento dos drenos;

b) análises adequadas de estabilidade devem ser feitas

por ocasião do projeto;

c) evitar o acúmulo de material de aterro lançado em

qualquer ponto;

d) utilizar técnicas apropriadas de colocação do mate-

rial do aterro;

e) avaliar prontamente e apropriadamente observações da

instrumentação instalada (placas de recalques, piez.§_

metros, marcos superficiais e inclinômetros ("slope­

indicator")) .

Os coeficientes de adensamento de campo devem ser com­

parados àqueles assumidos na fase de projeto. A .determinação

destes coeficientes (Cv e eh ) é mais facilmente realizada a PªE

tir das observações dos piezômetros, que das observações dos r~

calques.Moran e outros (1958) apresentam o método desenvolvido

por Gould para determinação do coeficiente de adensamento na di.

reção vertical e estendem-no, também para fluxo radial interno

(_drenos de areia) . A figura (II. 5) apresenta as equações deste

método. A consideração de fluxo simultâneo, nas direções verti

cal e radial, pode ser feita e um processo de solução por ten­

tativas é também descrito por Moran e outros, no qual eh é as­

sumido igual a e ou um múltiplo constante de e. V V

Um outro processo simples de determinar aproximadamente

os valores de eh de campo, durante a construção, é baseado no re­

lacionamento linear entre a razão do excesso de pressão nos po-

37

ros e do excesso de pressao nos poros inicial,

tempo, Th. Este método é apresentado em Aboshi

u/u, e o fator o e Monden (1963)

e Escario e Uriel (1961) . Johnson (1970b) descreve que o pro­

cedimento do Gould é simples e fornece uma medida simples dava

riação no eh durante construção, recomendando ambos os métodos.

A obtenção de valores de eh, tão cedo quanto possível,

durante a construção, é muito importante para verificar as hi­

póteses de projeto, e, se necessário, realizar modificações no

projeto durante a construção.

II.8 - CONCLUSÕES

A instalação de drenas verticais de areia com a técnica

de pré-compressão é útil para estabilizar fundações de solos mo

lese compressíveis sob aterros, edifícios, taludes, e uma va­

riedade de aplicações relatadas nas quais a aceleração de ganho

de resistência ao cisalhamento e/ou aceleração do adensamento

são requeridas (Johnson, 1970b).

Quando os· drenas de areia sao utilizados, o adensamento

primário ocorre relativamente rápido, sendo importante estimara

recalque secundário que irá ocorrer após a construção e deve ser

dada atenção para reduzi-lo a valores aceitáveis.

Pré-compressão com drenas de areia pode eliminar recal­

ques de pôs-construção ·que resultariam do adensamento pr.imário

e pode reduzir recalques de pós-construção devido à compressao

secundária a valores toleráveis (.Johnson, 1970b).

O projeto final de uma instalação de drenas verticaisde

areia deve ser baseado em um cuidadoso estudo realizado por meio

de ensaios de laboratório e de campo, investigações de campo e

análises de projetos.

Muitas,das incertezas até aqui associadas com a previ­

·são da velocidade de adensamento de camadas de argilas para a

proposta de projeto de drenas de areia, parece ser removida~

do é dada atenção para a estrutura geológica da argila e para

38

técnicas apropriadas de ensaios (Rowe, 1968). Drenos verticais

de areià .]Xldem não· ser necessários para acelerar o adensamento em

solos que contêm camadas finas continuas de areia ou silte, mas

um sistema de alivio de pressão pode ser requerido para reduzir

o excesso de pressão na água dos poros das camadas de areia ou

silte. Experiências em um nfunero de casos tem mostrado que dre

nos de areia geralmente não tem valor ·em solos altamente orgâ­

nicos Cturfas) - Casagrande e Poulos, 1969.

Quando é feita uma seleção entre diferentes métodos de

instalação, a principal decisão será se se usa o método tubo po~

ta fech.ada, cravado por percussao ou um método que nao provoca

deslocamento direto do solo. A seleção do Último seria sempre

acompanhada por um programa de testes no qual as caracteristi­

cas de drenagem horizontal do solo de fundação sao conhecidas

com exatidão, e nao apenas adotadas, (Kriezek e Krugmann,1972 Vol.

I) .

Casagrande e Poulos (1969) concluíram que devido a dre

nos de areia - tubo ponta fechada terem provado serem prejudic!

ais nos casos descritos, além de muitos outros casos que poder!

am ser adicionados, o projetista deve investigar muito cuidado­

samente todos os fatores antes de recomendar drenos de areia

tubo ponta fechada. Maior economia pode resultar do uso de mé­

todos de instalação de drenos de areia que não provocam desloca

mento direto do solo, mas testes de campo comparando os vários

tipos entre si e com o método tubo ponta fechada, cravado por

percussão, são requeridos para uma variedade de solos de funda­

dação. Nenhuma observação dessas instalações tem sido publica­

da e apenas uma dessas é conhecida e estava em progresso na

época (Johnson, 1970b). Em continuação, estes mesmos aterros ex

perimentais indicaram claramente que mais aperfeiçoamentos nos

métodos de instalação de drenos de areia são necessários para

aumentar a eficiência dos drenos de areia (Aldrich e

1972).

Johnson,

'•,

TUBO

oco

TAMPA

.. .. OREN~ .. OE 'AREIA':

. . . . ·. · .. . . . .. /

(a) TUBO COM PONTA FECHADA

11 11

11

11 11 l 1 l 1 l 1 l 1

11 11 11 11

11 11 11 11 1 I , ,

AR EIA

SOL O REMOVIDO

1 1 1

(· :':.'.'; :-:-.:·.; :.'·._'.1 1

1 1 1 1

TRADO 1 1

HELICOIOALJ 1

COM l 1

: 1 HASTE OCA

1 1 TAMPA 1 1

1 1

1 1 DE 1 1

AREIA', 1 1 . ,, .... . .. /

(b) TRAOO HELICOIDAL

COM HASTE OCA ( e )

/

MEDIDOR OE /PRESSÃO

VALVULA

TANQUE

E LAMA

CORTE COM BROCA ROTATIVA E J A T O O ' A' G U A

METODO JATO o'ÁGUA ROTATIVO !"ROTARY J E T")

F I G. TI - 1 - M E T O O OS D E I N S T A L A Ç ÃO OE ORENOS OE AREIA ( APUO KRIZEK e K RUGMANN,1972-VOL.l)

40

ui ao._-----+------+---7'f"<'~~""'""'v""'~""'""'------j "' a::

ui 2ot------t-----::;;~~~'s:"'i~~~,;c---+------+------1 "' ADEQUADA COMO ESPECIFI-

z

"' U)

U)

"' a.

w

( a )

--MATERIAL DO TAPETE

POR STANTON{l948)

1.0 10.0 OIÂMETRO(mm)

DRENANTE

:, 0100,.-~~~~....,.~~~~--;~~~""'1:~""<:,;::""""'"""~~~-,

o ~ao,~-----+---~~~~~~~~~~~~~~~-----~ a.

a:: 60 o a.

DISTRIBUIÇÃO 6 R ANULO M E.T RICA

( 1966) PARA

DR EN OS

._: 40 E M AR G I L A z MOLE

DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DADA POR HANSBO (1960) PARA

O 2 0 f----~';.---Ji'é's:~"':'ç's),JC--t----7--: D R E N O S E M U U A A R G I L A O:: MOLE E MUITO SENSIVEL .., a. O-+---....;-;...._..,_"l"_..::.... ____ ...;:a..:_ _____ 4 ______ _. ______ --1

0.001 O.OI 0.1 1.0 10.0 OIAMETRO (mm)

(b) MATERIAL DO DRENO OE AREIA

FIG.JI-2-DISTRIBUIÇÕES DE GRANULOMETRIA (APUO KRIZEK e KRUGMANN,1972-VOL.I)

IDO.O

•

• L 1

• d 1 ::l.05S

•

•

s ESPAÇAMENTO

ORE NOS

d, n , __

dw

o) MODELO DO ESPAÇAMENTO DOS DRENOS DE AREIA

oosf •

•

41

NAO HA

FLUXO ATRAVES

DESTA SUPERFiCIE

"-

d •

1

/'oRENO DE AREIA',

/ .,oi 1 t f'-" 1 k, H - / -- i'_J ------ 2H :::: --.. ---..,

-"'-1 --->{ ' ' 1

b)SEÇÂO A-A

FIG.II-3- FLUXO PARA DRENO VERTICAL DE AREIA(APUD JONHS0N,1970b)

ADENSAMENTO VERTICAL

e. kv(l+e 0 )

' Ov 'lw

2 H Tv , __

t ou 1

2 Tv H ,--

ADENSAMENTO RADIAL

ou

FLUXO SIMULTANEO VERTICAL E RADIAL

EM ALGUM TEMPO

RAZÕES DE EXCESSO

DE

(+)V~: ( -t-t X ( +) r PRESSÃO NA AGUA DOS POROS

GRAUS u ' u EM UM PONTO 1--Uo

DE o 1- ü. VALOR MEOIO

ADENSAMENTO U.o

EM UM PONTO

VALOR MEOIO

FIG.II- 4-SUMÁRIO DA TEORIA DE ADENSAMENTO PARA PROJETOS DE

DR E NOS DE AREIA ( APUD JONHSON, 1970 b l

42

p R E N A G E M V E R T e A L

POR G o U L o )

GRAU M E D I O DE

ADENSAMENTO POR l1 H t

u. OBSERVAÇÕES DE ll Hu lt.

RECALQUES

GRAU DE ADENSAMENTO

'-11,

u.= i EM. UM PONTO ilo

POR PIEZÔMETROS

e.=---- OU CV =

ou

t 2 e t 1 SÃO OBSERVAÇÕES DE

RECALQUES OU PIEZÔM[TROS

EM D 01 S TEMPOS DIFERENT!Si

Tv2• "rv1 SÃO os CORRESPONDEM·

TES FATORES TEMPO D A

T 1!: O RI A D E ADENSAMENTO

F I G. I[ - 5 - C O E F I C I E N T E

CAMPO EM ALGUM

O E

o R E N A G E M R A D I A L

P A R A DR EN OS P E A B EIA

IRAU ME OI O DE

ADENSAMENTO POR AH t

u = OBSERVAÇÕES DE r 6 H u I t.

RECALQUES

11, GRAU DE ADENSAMENTO

U,= '- --; EM UM P O N T 0

2 'T'hde

ilo

Ch=----

ou eh=

POR P I E Z Ô METROS

ou

DRENAGEM SIMULTÂNEA

VERTICAL E

RESOLVE -SE POR

DE TENTATIVAS

RADIAL

PIIIOCESSO

V t R

MOORAN • OUTROS ( 19!58 ),

ADENSAMENTO 00

TEMPO ( APUO JONHSON,1970b)

43

III - Ensaios de Adensamento com Drenagem Vertical

44

III - ENSAIOS DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM VERTICAL

III.l - INTRODUÇÃO

Quando um depósito de solo saturado é submetido a um

acréscimo uniforme de carga, esta é inicialmente suportada pela

água nos poros, devido a ser esta incompressível em comparaçao

com a estrutura do solo. Após a aplicação da carga, a agua dos

poros drena devido ao gradiente instalado e o incremento de car

ga é transferido para a estrutura do solo, provocando neste uma

variação de volume. Este processo é denominado "Adensamento'~ou

consolidação.

A velocidade com a qual o volume varia ou o adensamento

ocorre, em um solo, é diretamente relacionada a facilidade da

água escoar (drenar) através do solo. Quando o mesmo e pouco

pe-rme-,ável e/ou possui uma grande espessura em relação a veloci­

dade de carregamento, durante a aplicação da carga relativamen­

te pouca drenagem da água ocorrerá e a variação de volume duran

te a drenagem será bastante lenta.

A teoria matemática descrevendo a dissipação do excesso

de pressão na água dos poroé'. e a cieformação associada do solo é

chamada "Teoria do adensamento". Terzaghi, em l.923,desenvolveu

uma teoria baseada em várias.hipóteses simplificadoras:

a) o solo e homogêneo e saturado;

b) a água e os sólidos constituintes do solo sao incom

pressiveis;

c) a lei de Darcy é válida;

d) determinadas propriedades do solo sãoconstantes (peE

meabilidade e compressibilidade);

e) o tempo necessário para o adensamento é inteiramente

devido à baixa permeabilidade do solo;

45

f) o solo e lateralmente confinado;

g) as deformações decorrentes do adensamento sao peque­

nas;

h) as tensões normais totais e efetivas sao constantes

em uma seção horizontal durante o processo de adensa

mente.

Diversos pesquisadores têm procu:t.ado ou ampliar a teoria

de Terzaghi, eliminando algumas das hipóteses simplificadoras

(por exemplo: Taylor; Schiffman e Gibson; Gibson e outros; Raymond}, ou

desenvolver novas teorias matemáticas que descrevem condiçõesde

campo mais gerais (exemplo: Biot; Schiffman e outros; Davis e

Poulos; Christian e outros), Estes trabalhos foram citados por

Ladd (1973), onde se poderá encontrar sua referência.Independe~

te disto a teoria de Terzaghi ainda é comumente utilizadanapr~

visão da velocidade e valor dos recalques, e da velocidade de

dissipação da pressão nos poros, sua precisão estando ligada a

correspondência entre suas hipóteses e as condições .. exi:ctentes

no campo. l:l importante frisar que a teoria cobre apenas õs re

calques do adensamento primário.

Os recalques resultantes da aplicação rápida de uma caE_

ga de dimensões finitas para um depósito de argila saturada, p~

dem ser c_onvenientemente dividj_dos em três tipos:

1) Recalque inicial ou imediato, devido ao desenvolvi

mento de deformação cisalhà.nte simultaneamente com

a aplicação da carga. A argila deforma-se a volume

constante.

2) Recalque do adensamento primário; variação de volu­

me dependente do tempo que ocorre durante a dissip~

ção do excesso de pressão da água dos poros.

3) Compressão secundária; variação de volume depende~

te do tempo que ocorre após o excesso de pressão na

água dos poros ter sido essenéialmente dissipado.

46

Quando a area carregada é grande em relação a espessu­

ra da argila, os recalques são bem próximos da condição uni-di

mensional. (nenhuma deformação lateral), e o recalque inicial e

praticamente nulo. Quando a área carregada é pequena esta sim­

plificação não ocorre. A compressão secundária é sempre de in­

teresse prático em solos altamente orgânicos e nos casos onde o

adensamento primário ocorre rapidamente, tais como nas instala

ções de drenas de areia.

A previsão da velocidade e quantidade de recalque e da

velocidade de dissipação da pressão nos poros e comumente feita

através de parâmetros obtidos em laboratório em ensaios de aden

sarnento oedométrico, nos quais só é possivel ocorrer deformação

na direção vertical (nenhuma deformação lateral).

Nesta pesquisa foram realizados alguns ensaios de aden­

samento deste tipo com drenagem na direção vertical e outros eg_

saias com drenagem na direção radial (interna e externa);9s quais.

são descritos no cap. IV, de forma a obter parâmetros de com­

pressibilidade do solo e de importância capital para o projeto

de instalação de drenas de areia, parâmetros nas duas direções

(vertical e horizontal) relativos à velocidade de variação de

volume.

A teoria utilizada no cálculo dos ensaios descritos nes

te capitulo foi a teoria de Terzaghi mencionada anteriormente.

III.2 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO E EQUIPAMENTO

Os ensaios de adensamento foram realizados em corpos-de

-prova obtidos em amostras extraidas a profundidades de 5,5 a

8,0m com diâmetros de 5,05cm e 10,09cm (A= 20 e 80 cm2 ) e altu

ras de 20 e 30mm respectivamente, sendo a drenagem feita no to­

po e na base. Na maioria dós ensaios o incremento de carga uti

lizado era igual à carga anterior (lip/p =1) ,:sendo· aplicadas~pressões

de: 0,05;. 0,10; 0,20; 0,40; 0,80; 1,60; 3,20; 6,40; 3,20; 0,80; 2 0,20; 0,10 kg/cm. Em 4 ensaios realizados em amostras extrai-

das na profundidade de 5,5 a 6,0m, aplicaram-se incrementas de

cargas menores, visando definir melhor a pressão de pré-adens~

47

menta, como e sugerido por Bjerrum (1973)e Ladd (1973) .O tempo

de.atuação de cada carregamento foi de 24 ou 48 horas, sempre

procurando-se definir na curva deformação x log tempo o trecho

retilineo inicial da compressão seéundária.

Os primeiros 14 cm de solo no interior do tubo nao fo­

ram utilizados para obtenção dos corpos-de-prova, procurando-se

obter, desta maneira, estes com menor grau de amolgamento~ (ver

Ortigão - 1975). Ainda assim, dois corpos-de-prova apresenta­

ram forte amolgamento (ver ensaios AVl-5 e AV4-10). Para confir

mar o amolgamento da parte superior da amostra, foram moldados

corpos-de-prova no inicio do tubo na profundidade de 6,50 a7,0m

,(ver ensaios AV6-10 e AV7-5). Alguns corpos-de-prova foram mol­

dados de amostras (após os 14 cm iniciais) completamente amolg~

das no laboratório, visando obter caracteristicas do solo neste

estado.

Os aneis de adensamento utilizados sao de aço inoxidá­

vel, possuem uma relação. diârretió,. e altura de 2, 53 e 3, 36 e em to

dos os ensaios eram lubrificados internamente com graxa de sili

cone, para minimizar o atrito lateral.

Em todos os ensaios o anel de adensamento foi introdu­

zido·na amostra por cravaçao lenta, sendo o solo em volta cui­

dadosamente retirado durante a moldagem do corpo-de-prova. To­

ma-se cuidado de modo a manter o alinhamento do eixo do anelccrn

o do tubo amostrador.

Utilizou-se sempre papel filtro saturado entre o corpo­

de-prova e as pedras porosas (topo e base), sendo estas anterior

mente fervidas em água destilada e esfriada com jato d'água.

O equipamento utilizado é a prensa tipo Bishop de fabri

caçao Wykeham Farrance e, atualmente, também fabriéada pela

Ronald Top, com relação de carregamento de 10,75:1 e 10:1, re.ê_

pectivamente, e células de adensamento projetadas por J.A.R.

Ortigão, fabricadas pela Ronald Top (firma brasileira) que per­

mitem a utilização de quatro diâmetros de amostras.

48

Os seguintes cuidados foram tomados para a obtenção de

boa precisão nas cargas aplicadas.

a) a relação dos braços de alavanca das prensas foi ve­

rificada com uma célula de carga;

b) os pesos utilizados foram aferidos;

c) procurava-se sempre manter o braço de alavanca na di

reção horizontal.

A carga inicial de 0,05 kg/cm2

era aplicada antes de a­

dicionar água, para assentamento do sistema, obtendo-se uma le!

tura inicial. A água era adicionada imediatamente após,iniciag

do-se então as leituras. Se a amostra tendesse a inchar, a car

ga era aumentada para evitar o inchamento.

As cargas posteriores eram aplicadas após a definição

da curva deformação x log tempo, procurando-se evitar qualquer

impacto sobre o corpo-de-prova.

III.3 - RESULTADOS

A Tabela (III. l) apresenta os >valores do Indicefa de com - '

pressao e de expansão, Cc e Cs' da razão de compressão e expag

são, CR e CS, da pressãô de pré-adensamento, ã (*), determin~ Vm

da pelo método Casagrande, dos Indices de vazios inicial e cor-

respondente à Õv e da umidade inicial do ensaio, todos obtidos ·m

de ensaios oedométricos realizados a partir de amostras "in-

deformadas". Os valores de Õvm foram determinados das curvas de

compressao correspondentes: ao final da compressão primária

(d = d100

) e à compressão tótal, (d.= df).

Na Tabela (III.2) estão alguns resultados obtidos em

amostras "indeformadas" de má qualidade e em amostras complet~

mente amolgadas em laboratório.

(*) o professor Carlos Sousa Pinto sugere o termo "pressão de

sobre-adensamento" para definir o v , em vez do termo "pre.ê_ - - . " rn sao de pre-adensamento ..

49

Os gráficos relativos aos ensaios de profundidade de 7,5

a 8,0m sao apresentados juntamente com os ensaios de adensamen­

to triaxiais (cap. IV).

As curvas Índices de vazios,e, ou deformação vertical

específica, é (%), x log da pressão efetiva estão apresentadas V

nas figuras (III.l\ a IIII.4), onde se pode ver os efeitos pro-

vocados pelo amolgamento da amostra na curva de compressao.

Foram feitos os cálculos dos coeficientes de adensamen­

to e de permeabilidade para drenagem apenas na direção vertical

(C e K ), do depósito de argila mole em estudo pelos métodos V V

log t e 'lt'.

Os valores foram calculados pelas expressoes:

1 - Método log t

T . 2

H2 X Hd 0,197 X vso d e = = V

t50 tso

2 - Método ~

T X H2 V90· d

e = 0,848 X

= V

t90

Sendo:

K V

Onde:

e V

e a w = V V

1 + e , m

para ambos os métodos

= coeficiente de adensamento com drenagem e compres 2 -

são vertical (cm iseg).

= coeficiente de permeabilidade ,vertical {cm/seg) . ·

= fator tempo correspondente a 90%. de adensamento

com drenagem apenas na direção vertical.

50

= fator tempo correspondente a 50% de adensamento

com drenagem apenas na direção vertical.

= média das semi-espessuras inicial e final -:drena

gem topo-base·- (cm)

= tempo para ocorrer 50% do adensamento (min)

= tempo para ocorrer 90% do adensamento (min)

2 = ne/n~ = coeficiente de compressibilidade (cm /kg)

V

= peso específico da água (g/cm3 )

= Índice de vazios médio

Os valores foram plotados contra a pressao média ou

dice de vazios médio, P ou Q do correspondente incremento m m carga aplicado (figs. III.5 a III.13).

~ in-

de

Os valores do coeficiente de compressibilidade volumétri

ca, m = nt /np·, , em função da pressão média aplicada, sao apre-v V ·:-jV,

sentados na figura(III.14).

Curvas recalque (%) x log tempo típicas, obtidas durante

cada estágio de carregamento, estão apresentadas nas figuras(!!!.

15 e IIII.16 )-_ amostras "indeformadas "e amostras

te amolgadas, respectivamente7.

completamen-

o coeficiente de compressao secundária, Ca ,:;, nE /log t V

foi determinado nos ensaios para os incrementes de carga aplic~

dos e seus valores em função da pressão estão apresentados na

fig. (III.17). Quando algum valor não foi possível ser determi­

nado, o trecho é apresentado em tracejado.

51

III.4 - DISCUSSÃO

III.4.1 - RELAÇÃO ÍNDICE DE VAZIOS (DEFORMAÇÃO)-PRESSÃO

Inicialmente podemos observar urna caracteristica nas

curvas das Figs. (III.la III.4), que é a do trecho de compres­

são virgem nas amostras indeforrnadas de boa qualidade nao ser

aproximadamente retilineo, corno é encontrado tipicamente nas ªE gilas normalmente adensadas. Este comportamento diferente se­

gundo Ladd, (1973) é encontrado em certos tipos de solos, corno

argilas muito sensiveis de baixa plasticidade e argilas altamen

te plásticas com um indice de liquidez alto.

A argila em estudo, embora pouco sensivel (sensibilida

de entre 2 e 3) e com um Índice de Liquidez da Ordem de l,é bas

tante plástica (I ~ 90%). p

Nas amostras com forte grau de amolgamento esta diferen

ça no comportamento é bem menor.

Para melhor definir a forma da curva de compressao, fo­

ram utilizados pequenos incrementes de carga nos quatro primei­

ros ensaios (AVl-5 a AV4-10). A melhoria obtida não foi sensi-

vele ocorreu apenas em dois dos ensaios, devido a ma qualid!'!_

de das outras duas amostras, e teve provalvelrnente corno causa

os incrementes utilizados e respectivos tempos de atuação. ti!!)_

portante frisar que o procedimento utilizado nos ensaios visava

principalmente a obtenção devalores do coeficiente de 0,adensamen

to e da velocidade de compressão secundária (em menor priorida­

de). Para uma explicação da utilização de pequenos incrementes

ver Leonards e Altschaeffl (1964) e Bjerrum (1973).

Ao s"e construir a curva de cornpressao utilizando-se a

deformação final do adensamento primário, teve-se maior facili

dade para âeterrninar o ponto de menor raio de curvatura. O va­

lor determinado para ªvrn apresentou urna pequena variação, entre

0% a 16% em relação ao ºvrn determinado pelo processo anterior

(df, obtido entre 24 e 48 horas), exceto em um ensaio, como se

pode ver na Tabela (III.l). Um detalhe importante é que geral­

mente, o Único método que se mostrou adequado para obtenção de

52

d100

na pressão bem próxima a ãvm' foi o método,ft', apesar da

relação do incremento de carga ser igual a um (lip/p=l) , o que po­

deria talvez em alguns casos provocar uma variação em crvm devi­

do a um erro na estimativa do d100

. Ladd (1973), que recomen­

da este procedimento (d= d100

), diz que para argilas _- moles

j:Ípicas, tipo CL e CH da classificação unificada, os valores de

<Vro:· para d100

são 10% a 20% maiores que para curvas com está­

gios de 24 horas sob cada carregamento.

Plotando-se os valores de ªvm (d~ df) no mesmo gráfico

da variação da pressão efetiva existente ãv0

com a profundidade

para o N.A. original e para o N.A. médio atual (fig III.18), e

visivel a existência de um certo grau de pré-adensamento.Na me~

ma figura é apresentada uma tabela com as relações de pré-aden

sarnento (RPA) (*), definida como ªvmlcrv6

(também chamada "over

consolidation ratio - OCR").

Os valores apresentaram-se bem constantes, principalmen­

te os calculados utilizando-se ªv para d = d,f, parecendo ser a m -

causa do pré-adensamento observado o efeito do tempo (adensameg

to secundário) devido ao próprio peso do material.

Na figura (III.19) estes mesmos valores foram plotados

no gráfico pc/p0

f(RPA) x IP construícb'p.:ir-Bjerrum: (1973), apresentag

do boa concordânéia. A curva indicada por Bjerrum é correspog

dente a uma argila normalmente adensada, a qual tem toda ela so

frido recalque secundário ao longo de um periodo de alguns mi­

lhares de anos, cerca de 10.000 anos. A argila do presente es­

tudo parece ser uma argila normalmente adensada, com um efeito

de resecamento até 4m (Pacheco Silva, 1953a) e ter se formado a

6.000 anos (ver Costa e outros, 1976).

(*) O professor Carlos Sousa Pinto sugere o termo "relação de

sobre-adensamento" para definir RPA, em vez do termo "rela­

ção de pré-adensamento".

53

As figuras (III.ll a IIII.4) e tabelas (III.l" te [III.2)

ilustram os efeitos do amolgamento do corpo-de-prova na rela­

ção e. x p, confirmando o que é encontrado na bibliografia (ver

Schrnertmann, 1955); (1) decréscimo no índice de vazios (ou au­

mento na deformação) em um dado valor da pressão de adensamento;

(2) dificuldade de definir o ponto de raio mínimo, e consegue~

temente crvm; (3) diminição da estimativa do valor de crvm pelo

método Casagrande; (4) aumento da compressibilidade na região

de recompressão; e (5) decréscimo da compressibilidade na re­

gião de compressao virgem.

Na figura (III.21) sao apresentadas curvas ex log p de

ensaios realizados em corpos-de-prova de diferentes graus de

amolgamento, mas tendo o mesmo Índice de vazios inicial. A re­

construção da curva de compressão uni-dimensional de campo foi

feita pelo método de Schrnertmann (1955). A interseção dos tre­

chos iniciais retilíneos da compressão virgem no corpo-de-pro~

va indeformados de boa qualidade e completamente amolgados, co~

corda bem com a faixa de interseção encontrada por Schrnertmann,

o mesmo não ocorrendo com o trecho correspondente ao corpo-de­

prava indeformados de má qualidade. Utilizando outros três en­

saios, AV9-S; AV7-10; AV13-S, nas mesmas condições citadas aci

ma, fato idêntico foi encontrado, tendo o ponto!, ocorrido p~

ra um€= 0,40 xe.o·

III.4.2 - VELOCIDADE DE ADENSAMENTO

As curvas recalque x log tempo típicas obtidas em cada e~

tágio de carregamento estão apresentadas na fig.(III.15).Prati­

camente em todos os ensaios com relação ~p/p = 1 realizados em

corpo-de-prova indeformados constatou-se que as curvas .. corre.s-;:t ~ - 2 2 pendentes as pressoes de O, OS kg/cm (inicial) e de O, 40 kg/cm

(próxima à ªvml não apresentaram a forma prevista pela teoria

de Terzaghi. Vale sàlientar que nos ensaios efetuados em cor­

pos-de-prova completamente amolgados esta diferença. praticamen­

te não ocorreu. Tipos de curvas discordantes da teoria/de Terzaghi

foram também obtidas quando se aplicou incrementas de carga com

relação ~p/p < 1. Este fato, ocorreu também algumas vezes na

pressão de 0,10 kg/cm2 .

54

Esta variação na forma da curva deformação x log

excetuando a ocorrida na pressão inicial, assim como

tempo,

todos os

tipos de curva obtidos, concordam entretanto com os resultados

do estudo de adensamento feito por Leonards e Girault (1961).

J;; importante chamar atenção·que os autores verificaram que a

dissipação da pressão nos poros só pode ser prevista com con­

fiança pela teoria de Terzaghi se a curva apresenta· a. sua for

ma típica (curva tipo I, fig. III.15). Bjerrum (1967) fez impoE

tante contribuição ao esclarecimento deste fenômeno, introduzig

do os termos "compressão instantânea" e "compressão retardada".

Não entraremos aqui em comentários mais detalhados a este res

peito. Vale apenas lembrar que, para relação de acréscimo ~p;j:,<i

a dissipação da pressão neutra se dá muito rapidamente, devido

à reduzida compressiblidade do esqueleto sólido para pequenos

acréscimos de carga.

Os valores da relação de adensamento primário (r = defoE

maçao do adensamento primário/deformação total do estágio) en-

contrados, estiveram em torno de 0,5 para

o , entre 0,75 a 0,87 nas pressões acima Vm

0,75 para o descarregamento.

pressoes menores

de ºv e em torno m

que

de

A relação dos coeficientes de adensamento calculados pe­

los métodos lt e log t apresentou a seguinte variação:

Cv (/t)/Cv (log t) = 0,91 a 2,50; média= 1,50

O valor do coeficiente de adensamento nas amostras inde

formadas de boa qualidade, é substancialmente maior na região

de recompressão que

e III.6). No método

gião de recompressão

na região de compressão virgem (figs. III.5

de cálculo log t, os valores de Cv .na

variaram entre 30 a 50 x 10-4 cm2/seg,

re­

en

quanto que na região de compressão virgem cv é aproximadamente

constante, existindo em geral uma oscilação com a pressão(figs. -4 III.7 a III.9) apresentando valores em torno de 1,20 x 10

cm2 /seg. Estes estão em boa concordância (um pouco superiores

com os obtidos em local próximo (km 9 - BR-040) por Ortigão(1975).

Na faixa de descarregamento Cv é relativamente grande inicial­

mente mas decresce rapidamente com o descarregarrento (fig. III .10).

55

Nas figuras (III. 5' ; ·:III. 7 t ,e lIII. 8) pode ser visto que

os valores de C determinados em corpos-de-prova de alturas 2,0cm V

( diâmetro 5,05cm) e 3,0cm (diâmetro 10.09cm) foram praticamen-

te idênticos. Os valores mêdios de C para os dois tipos de V

corpos-de-prova foram calculados em cada pressão aplicada e não

apresentaram praticamente diferença.

O amolgamento no corpo-de-prova provoca uma grande queda

no valor de C na faixa de recompressão e um menor efeito na fai V

xa de compressão virgem, apresentando em geral um leve cresci-

mento continuo, com a pressão (fig.III.7 e III.9).

Moran e outros (1958) sugere a relação 3:2:1 para indicar

as razões entre os valores de Cv obtidos na região de compres­

são virgem,emfcorpos-de-prova indeformados de boa qualidade, in

deformados de má.0qualidade e completamente amolgado. Ladd (1973)

acha que estas razões geralmente representam o limite superior,

enquanto que Johnson (1970b) baseado em dados não publicados,s~

gere que a razão acima entre corpos-de-prova indeformados de

boa qualidade e completamente amolgados varia entre 6 a 1, com

um valor médio de cerca de 3,5.

As relações encontradas entre os valores médios de Cv cal

culado pelo método log t foram:

- Profundidade 5,70 a 6,0m - 1,44/1,24/1

- Profundidade 6,70 a 7,0m - 2/1,5/1

existindo uma diferença razoável entre as duas profundidades co

mo pode ser visto nas figuras (III.7 a III.9).

Infelizmente os detalhes do ensaio de adensamento, .tais

como dimensões da amostra, razão do incremento de carga e pertu!:_

bação da amostra, podem afetar seriamente os valores obtidos p~

ra C, e esses efeitos podem obscurecer o real comportamento do V

solo em muitos casos. Leonards e Girault (1961) afirmam:" .....

claro que valores de Cv calculados a partir de um procedimento

particular de ensaio pode acarretar erros apreciáveis quando apli­

cádos para as condições de campo, onde o incremento de carga va

56

ria com a profundidade".

t necessário igualmente urna cuidadosa consideração de mi

nirnos detalhes geológicos tais corno fissuras, inclusões orgân!

case furos preenchidos com raízes, os quais podem aumentar a

permeabilidade da argila de várias ordens de grandeza, exigindo

amostras de grandes dimensões para obtenção de resultados con­

fiáveis. Urna detalhada discussão desse problema foi apresent~

da por Rowe (1968).

Urna cornparaçao entre

no laboratório e no campo,

valores de C ·(expansão) obtidos vs

e discussão das possíveis éau.sas da d!

ferença encontrada, foi feita por Brornwell e Lambe (1968).

Os lirni tes de valores de Cv obtidos na região de cornp_re§_

sao virgem estão plotados no gráfico de correlação apresentado

em Navfac DM-7 (1971), em relação ao limite de liquidez,aprese~

tando boa concordância, corno pode ser visto na figura (III.20).

III.4.3 - PERMEABILIDADE

Os valores do coeficiente de permeabilidade Kv obtidos nos

ensaios- realizados em amostras com diferentes graus de amolga­

mento, estão plotados em função do Índice de vazios rnédios,ern,

do incremento de carga nas figuras(III.11 e III.12).

Nos pares de valores, de ambas profundidades (5,50 a 6,0rn

e 6,5 a 7,0rn), correspondentes à amostras indeforrnadas de boa

qualidade foi aplicada regressao linear, estabelecendo-se as se

guintes equações:

log Kv = 0,9706 x Qrn - 9.6179; r = 0.9808

log Kv = 0,9788 xern - 9.5406; r = 0.9844

K em crn/seg. V

A primeira baseada em valores de coeficiente

mente calculado pelo método log te a segunda,pelo

de adensa

rnétodo'lt.

57

Pelos graus de correlação, r, a relação€ x log K obti-- ,m V

da é bem aproximadamente uma reta (ver Lambe e Whitmann, 1969;

pg. 290) .

O amolgamento no corpo-de-prova provoca uma queda no va­

lor de K, principalmente na região de recompressão, como pode V

ser visto nas figuras(III.11 a III.13). Esta queda é principa.!_

mente resultante do menor Índice de vazios em uma determinada -

pressão de adensamento.

III.4.4 - COMPRESSÃO SECUNDÃRIA

A compressão secundária foi aqui definida como o decrés­

cimo no volume dependente do tempo que ocorre com a tensão efe­

tiva essencialmente constante, isto é, após todo o excesso da

pressao dos poros ter-se praticamente dissipado durante o aden

sarnento primário. A definição indica que a compressão secundá­

ria só tem inicio apos o adensamento primário terminado. Esta

separação, entretanto, e arbitrária, porém conveniente para de

senvolver hipóteses de trabalho que possam ser aplicadas na pr~

tica.

Tem sido encontrado na maioria das argilas que este de­

créscimo no volume é, com uma boa aproximação, linear com o lo

gari tmo do tempo, pelo menos ao longo de um ou dois ciclos do

tempo. A velocidade de compressão secundária (Cal é

por:

definida

Ca. = l:i-€..,/1:i log t = variação na deformação vertical espe­

cifica por ciclo do tempo em escala lo

garitmica.

A compressao secundária é sempre de interesse prático em

solos altamente orgânicos e nos casos onde o adensamento pri-

mário ocorre rapidamente, tais como.nas instalações de

de areia.

drenos

Um depósito argiloso ao sofrer recalque à pessão efetiva

constante (ex: devido ao seu próprio peso) durante longo tempo

(milhares de anos) exibe uma pressao aparente de pré-adensame~

58

to. Ao sofrer um pequeno acréscimo de pressao efetiva, este se

comporta sem praticamente sofrer diminuição de volume.Esta pre~

sao tem sido chamada de pressão quasi-pré-adensamento

por Leonards e Altschaeffe(l964) e de pressão critica

Bjerrum (1967).

0 vm (Q)

Pc por

O procedimento de ensaio que foi utilizado visou princi­

palmente a obtenção do C, mas foi também incluido neste, com V

menor prioridade, o conhecimento do C ,através da definição na Ct

curva deformação x log tempo do trecho inicial retilíneo da com

pressão secundária.

Os valores de C obtidos nos ensaios de adensamento reali Ct

zados em corpos-de-prova indeformados de boa qualidade, estão

apresentados em função da pressão efetiva na 'figura(III.17).E~

tes foram sempre bem pequenos para baixas pressoes, aumentando

então rapidamente e atingindo um máximo, decrescendo em seguida

com o aumento da pressão. Esta forma da curva C x log pé bem Ct

concordante com o que é descrito por Ladd (1973). Segundo este

autor, o valor de C é muito baixo em pressões menores que 0,5 Ct

X O. • Vm' aumenta então rapidamente, atingindo um máximo em pres-

soes 1,5 a 2,5 x ºvm· Na região de compressão virgem Cet

constante ou decresce ligeiramente para solos

perm~

com nece quase

constante. Para solos que exibem um marcante decréscimo no

com aumento de pressão, C também decresce. Ct

No descarregamento C (valores negativos) diminui rapida­a

mente a um valor bem inferior, em seguida aumenta ligeiramente

com a diminuição da pressão. A queda no valor de e no Ct

regamente ilustra uma das vantagens do uso de aplicação

descar

da so-

brecarga, a qual é posteriormente retirada, na técnica de pré­

compressão em aterros (ver Johnson. , 1970a).

Nos corpos-de-prova completamente amolgados e nos inde-

formados de má qualidade, os valores máximos obtidos para C fo Ct

ram bem menores (ver fig. III.17). Nesta figura, tanto para os

ensaios "indeformados" como para os "amolgados", os valores de

e para o trecho de descarregamento são negativos, embora te-a

nham sido plotados como positivos. t visto também que os valo-

59

res obtidos para C nestes corpos-de-prova sofreram um acrésci ct

mo na região de recompressao e um decréscimo na região de com-

pressão virgem, em relação aos valores obtidos nos corpos-de­

prova indeformados de boa qualidade, provavelmente devido à cor

respondente variação que ocorre na compressibilidade do solo.~

portanto importante utilizar,se corpos-de-prova de boa qualida­

de para definir o máximo valor de C. ct

A quantidade de recalque devido a compressao

pode ser estimada com a equaçao abaixo: n

Onde:

H. = altura inicial da camada de solo (i) l.

secundária

t .-p

tempo requerido para ocorrer adensamento primário

t = tempo em que se deseja estimar o recalque

Os valores máximos de Cct estão plotados em gráficos de

correlações, descritas por Johnson (1970a) e Navfac DM-7(1961),

em relação ao índice de vazios iniciá! e 'à umidade natural, apre­

sentando boa concordância, exceto para ·um:<;insaio corro pode ~se·r vis

to na fig. (III. 22: (a: e. b)) •

TABELA III.!

RESULTADOS DE ENSAIOS OEDOMJ;;TRICOS COM DRENAGEM VERTICAL (1)

ªvm (kg/cm2) e- CC CR Profun a Ensaio

didade eo vm (0,00~ cs (0,8)a 3,20 ! cs

(m) d=df d =d_i.01 (d =df) kg/ kg/an2)

AV2-10 5,5 a 6,0 0,32 0,32 3,71 3,44 1,595 0,221 0,337 O ,0540 .

AV3-5 5,5 a 6,0 O ,32 0,32 3,66 3,43 1,596 0,216 O ,341 0,0474

AVll-5 5,5 a 6,0 0,38 0,43 3,38 3,11 1,759 0,194 O ,390 0,0446

AV12-10 5,5 a 6,0 0,31 0,39 3,67 3,36 1,611 O ,210 0,353 0,0452

AVS-10 6,5 a 7,0 0,37 0,43 3,54 3,26 1,610 0,193 O ,352 0,0405

AV8-5 6,5 a 7,0 0,42 0,45 3,22 3,03 1,605 0,177 0,376 0,0426

AV9-5 6,5 a 7,0 0,41 O,:i!ê5 3;30 3,06 1,601 O ,172 0,366 0,0400

AVl0-10 6,5 a 7 ,C 0,36 0,39 3,43 3,18 1,604 0,183 0,359 0,0412

AV17-5 7,5 a 8,0 0,40 0,45 3,34 3,12 1,588 0,214 O ,363 0,0457

AVl&-5 7,5a8,0 0,46 0,46 3,27 3,10 l, 799 0,199 0,423 0,0451

AV19-5 7,5 a8,0 0,46 0,47 3,29 3,005 1,672 0,187 0,392 0,0470

Umidade Inicial

do Ensaio(%)

149, 30

148,37

138,50

148,87

136,99

129,19

131,50

137,37

131,57

132,05

131,00

"' o

TABELA III-2

RESULTADOS DOS ENSAIOS OEDOMtTRICOS COM DRENAGEM VERTICAL (2)

Profun a eº

e_ Cc cs

CR Iniga1: Ensaio didade vm o ((\80 a 3,a/ (OIJO ~O cs (m) (kg/cm2) vm kg/an2) kg/ ). !Ensaio(%)

AVl-5 5,5 a 6,C - 0,27 3,655 2,92 1,3555 0,1927 0,2903 0,0610 149,55

AV4-10 5,5 a 6,C - 0,19 3,576 3,26 1,1849 O ,1998 0,2588 0,0475 144,45

AV14-5 5,5 a 6 ,e - 0,17 3,550 2,67 1,0557 O ,2166- O ,2305 O ,0480 142,84

AV16-5 5,5 a 6 ,C - 0,20 3,565 2,64 1,1233 O ,2298 0,2452 O ,0503 144 ,68

AV6-10 6,5 a 7 ,e - 0,21 3,509 2,83 1,1212 0,1750 0,2457 0,0404 143 ,69

AV7-10 6,5 a 7 ,e - 0,20 3,267 2,66 1,1195 0,1661 0,2683 O ,0390 133,67

AV13-5 6,5 a 7 ,e - 0,15 3,204 2,40 0,9263 0,1950 0,2203 0,0450 133,47

AVlS-5 6,5 a 7 ,e - O ,19 3,199 2,44 1,0198 0,1390 0,2429 0,0409 134,64

Obs.: Tabela para os ensaios oedométricos com amostras "indeformadas" de má qu~

!idade·, e amostras completamente amolgadas.

1

' 1

1

a,

"' o N

~ w o

w o o z ·-

62

4,0...-------,------------,------------r-----,

AV3-5

AVll-5

0,02

AVl2-10

AV 2-10

AVl4-5 AV16-5

AVl-5

0,1

F I G. ill - 1 - E N s A I O S

CURVAS e X log p

D E

,,o

AVll-5= ADENSAMENTO VERTICAL

N9 li -D IÂM.am., 5 cm

•-AMOSTRAS IN D E FORMADAS DE BOA QUAL! DADE

o-~,os:~!SLIDlNoDEEFOfl MAOAS DE

O-AMOSTRAS COMPLETAMENTE AMOLGADAS NO LABORATÓRIO

1op

PR E SSAO( kg/ cm2) ----<-

ADENSAMENTO

PROF.om.'5,5 o 6pm

V,

o N

" >

"' o

"' u o

'!e

63

AV5-JO

AV 7•

AV~-10

0,02 0,1

AV 10-10 as ADENSAMENTO VERTICAL N210-DIÂM. =IOcm om.

•-AMOSTRAS INDEFORMAOAS OE BOA QUALIDADE

O-AMOSTRAS INDEFORMADAS DE MIÍ QUALIDADE

0- A Ili OS T R AS C O N P L ETA M E N TE AMOL&ADAS NO LABORAT0°RIO

1,0

PRESSÃO(Ka/cm2 ) -~-

F I G. JIT - 2 - E N S A I OS DE ADENSAMENTO VERTICAL

CURVAS e x log P - PROF. = 6,5 o 7,0m om

>

~ o

> w -20

~

u

LL

u l.u

a.

"' l.u

...J

~

u

t--a: l.u 40 >

o 1~ <> ~

:E a: o ... l.u

e

!60

0,02 0,1

F I G. fil - 3 - E N S AI O S

CURVAS Ev x log p

AYJl-5

D E

64

AV3-5 AV 11-5 = ADENSAMENTO VERTICAL

N2 1 J-DIÂM.0m.' 5cm.

•-AMOSTRAS INDEFORMAOAS DE BOA QUALIDADE

O-AMOSTRAS INOEFORMADAS DE MÁ QUALIDADE

O-AMOSTRAS COMPLETAMENTE AMO L6A DAS NO LABORATÓRrO

1,0

PRESSÃO ( kg/ cm 2)

ADENSAMENTO

PRO F.om.' 5,5 a 6,0m

AV I~-&

4V13-!5

:,!! o .. l.)J

- 20

"' (J

u.

(J

w o.: Úi ul

..J

"' ~-..,._ a: w 40 >

o

'"' <J-

"' ::i;

a: o u. w o

160

0,02

65

0,1 1,0

p.VB-5= ADENSAMENTO VERTICAL

Nº 8- DIAMnm.'5cm.

•-AMOSTRAS INDEFORMADAS OE BOA QUALIDADE

0-A MOSTRAS I N D E FOR MA D AS DE MÁ QUALIDADE

0-.1.uos r RAS Çô w P LE TA II ENTE AMOLGADAS NO LABORATO.RIO

10,0

PRESSÃO( kg/cm2

) ----

FIGill- 4- ENSAIOS DE ADENSAMENTO

CURVAS Ey x log p - PROF.om'. 6,5 a 7,0m

66

' 70

"' .. .. N ...... 60

E u ..

'o AV5-10

" > 50 <.> AV2-IO

o ... z "' ::E 40

" "' z

"' o

" 30 AVS-5

"' o

... "' o 20 <.>

10 VER ESTA REGIÃO AMPLIADA NA FIG.S fil-7 eJI[-8

o 0.02 01 1.0 10.0

PRESSÃO, Pm ( kg/cm2)

FIG.ill-5- CURVAS Cv • Log Pm

O BS, Cv CALCULADO PELO ME TODO log

67

AV5-10

! 70

AV2-IO

"' " ~ ' 60

"' E u ..

·o

~

> 50 (,)

o ... z w ::li 40

< U)

z w o < 30

w o AV12-10

"' w o 20 (,)

10 VER ESTA REGIÃO

AMPLIADA NA FIG.Sll[·7eilI-9

o 0.02 0.1 1.0 10.0

PRESSÃO,Pm ( kg/cm2)

FIG.IIT.-6 - CURVAS Cv X L o O Pm

oes, e. CAL CU LADO PELO MÉTODO vT'

• N' E <.> ..

·o M

> u

o t-z "' ::E < V, z "" o <

"' o

"' "' o u

~- 68

1,,

Cy C A L C u L A D o p E Lo

METODO log t

oas,v1 DE CONVENÇÃO A B A.I X O

1,0

AV 12-10

AVl-!5

AVll-!5

AV2-IO

Av,-!5 AV 16-!5

AV4·10

AV 14-5

07.+--------+---------+-------'-----1----I ~6-r---------r---------,-----------,---, . - AMOSTRAS INOEFORMAOAS O E

BOA Q U A L 1 0 A D E c. C A L C u L A D o o- AMOSTRAS INOEFORMADAS O E PELO MÉTODO VI

M •• Q u • L I D A O E

•- AMOSTRAS COMPLETAMENT E AMOLGADAS NO LABORATÓRIO

.;:_ 2,0 N

E <.> AV3-!5 ..

·2 M AVl2·10

> u

AV 1 - 5

o t-z AV2-IO

"' ::E C( (1) z "" o <

AY4- 10

"' o 1,0 U:

"" o AV 14-5 u

1,0 10,0

P R E S S ÃO , P m ( Kg / e m2 )

FIG. l!I- 7 -c U R V As CV x I o g pm PROF =5,5 a 6,0 m am.

l "' .. m

' N

E u

• 'O

K

> u

o .... z .., :E .. (1)

z l,J

o .. .., o

u: .., o <.)

69

2.0

'·º

•-AMOSTRAS INDEFORMADAS DE BOA QUALIDADE

O- A MO S T R AS I N D E F O R MA O AS DE MA' QUALIDADE

•-AMOSTRAS COMPLETA .. ENTP AMOLGADAS NO LABORATO,RIO

AV9-5

AVI0-10

AV 8-5

AV 6-10 AV7·5

~------AV13-5

º·º+---+--+-+-+--l--l--f.-1----+--+--1--l-+-l,-l--14------1--+-+-+--+---1----' 0.02 0.1 1.0 ,o.o

PRESSÃO, Pm ( kg/cm2)---

F I G. lII-·8 - C U R V A s CV > Lo g P m - P R O F. am.= 6 1 5 o 7 1 O m

OBS, Cv CALCULADO PELO M ETODO log

! "' " ~ ' " E u

~o 2,

K

> u

o 1-z

"' ::;; .. "' z

"' e .. 1,0

UJ e

.,:

"' o u

o,o 0,02 0,1

F I G. lII - 9 -CURVAS

OBS• Cv CALCULADO

70

,..-.. · _;

""-;:­,

•-AMOSTRAS INDEFORMAOAS DE BOA QUALIDADE

D-AMOSTRAS IN·DEFORWADAI DE MÁ QUA LI DA DE

•-AMOSTRAS C O lf P L E TA M E N TE A MO LOAOAS NO LABORATO,RIO

1,0

AV 9- !5

AVIO·IO

AV 7-5 AV 8-5

AV!5 •10

AVS-10

10,0

PRESSÃO, Pm (kg/cm2 )

CV X L o g Pm p R O F. am."' 6, 5 o 7 1 O m

PELO METO DO Vt

0

~ E " .

To

~

> <)

o 1--z w ::; <t <f)

z w o <t

w o

"' w o <)

0

N' E

" .. ·o ~

> <)

o 1--z w ::; <t

"' z w o <t

w o

...: w o <)

71 5~------------------..... -----------~

4

3

2

o

8

6

4

2

,

Cv CALCULADO PELO

METO DO, log t

AV9-5

AVl2-IO

oas, ESCALAS VERTICAIS DAS

FIGURAS SÃO DIFERENTES

e, CALCULADO PELO

MÉTODO VI'

o

AVS-5 AV9-5

AVll-5

AV12·10

AV5-10

AV9-5

AVI0-10

º'+-+-+-+-H-1---lil""""'--4++-+-+++---t---+---t---+-+-+-+++-~ 1,0 PRESSAO,Pm I Kg/cm

2) 10,0 0,1

F I G, lI[-1 O - e u R V A Cv • 1 o g Pm - T R E e HO D E D E s c AR R E GAME N T o

f E

(1)

(/)

o N <t > uJ o

uJ o e

,z

3. o

2. -

•• +~

72

+ +

J_

•-ir·

+

. -.

ENSAIOS ADENSAMENTO

VERTICAL

8- AMOSTRAS I NDE FORMA DAS OE BOA QUALIDADE

+-A~OSTRAS INOEFOftMAOAS OE MA QUALIDADE

·-AMOSTRAS COMPLETAM ENTE AMOLGADAS NO LABORATÓRl-0

..... 1.04----------+----------+-----------+-------I

. . . . . . . . 0,02 1,0 10,0

PERMEABILIDADE ( cm/seg)---

FIGl!I-11-CURVA

B A S E A D O EM Cv CALCULA DO PELO ME TO D O log 1

E a,

(1)

o N <l > w o w u o

73

+ -' ...

EN SAI OS A D EN S A M EN T O

VERTICAL

6-AMOS.TRAS 1NDEFORMADA5 DE BOA OU A L I O A DE

+-AMOSTRAS IN D I\! FOR MA DAS- DE tlÍ QUALIDADE

·-AMOSTRAS COMPLETAMENTE AMOLGA DAS NO LABORATÔRIO

.... à 1-0 +-----Lj_..---+----------+-----------+-----;

. . . . .. . . . . ..

PERMEABILIDADE ( cm/seg)---

FIG.III- 12 - cu R"V A

BASEADO EM Cv ' CALCULADO PELO METODO vT'

74

•

AV5 -10

7,0

t sp

"' AVI0-10 ., " ' E o

6-AMOSTRAS INOEFORMAOAS BOA QUALIDADE

OE

... 'o

AV9-5

O-AMOSTRAS INOEFORMAOASDE MA QUALIDADE

> "'

Â-AMOSTRAS COMPLETAMENTE AMOLGADAS NO LABORATÓRIO

w e <( 4,0 e ..J

m <(

w :i; o:: w Q.

3,0

1,

AV7-5

üP-l---+-+-+-+-t-H-+---+-+-+-i-l--H-....+==-----= 002 0,1 IP IOP

PRESSAO, Pm =_ =~-2 (kg/cm)

FIGill- 13 - CURVAS x log Pm PROF.cm.= 615 a. 7,0m

75

0,7

O-PROF =55 am. ' a 6, O m

t e-PROF. =6,5 a 7, O m am.

0,6

AV 2-10 "' "' '-

N

E

" 0,5

> E

" AVl2-IO

u

a: 0,4 1- AV 8-5

'"' ::!, AV 9 -5 ::,

AV 11 - 5 ...J o >

0,3

"' " " " ...J

IXl

1/) 1/)

0,2

UJ

a: "-::!, o (J

0,1

"' " "' "' o u

0•0 o 02 '

o, 1 1,0 10,0

PRESSÃO,Pm Kg/cm2 )

F I G . .III-14- e u R v A mv x I o g P m - mv C A L C U L A D O

COM A DEFORMAÇÃO TOTAL

76

o 20 0.05 ------0.10

------o. 20

0.30

CURVA 10 ( LEONAR OS E 18

0.40

PRESSÃO ( kg /e m2 )

20 16 E

~ .§. !!... UJ .. => a: .... o U) _,

o .. :E u '

0.80 ... UJ ...... a: ...... ...... ..

....... o 30 ......

14 .. a: => ....

(LEONAROS E GIRAULT,1961) _, .. 1. 6 O

---40 12

-~o 10

---..... ~6.40 ---0.1 1.0 10. 100. 1000. 10000.

TEMPO ( min)

FIG. III- 15- CURVA RECALOU E x TEMPO-ENSAIO AV3-5

77

10 18

0.05 ---

0.10 ----20 16

E E

1 ~ ---- - <t

"' - a: :,

PRESSÂO ( k /cm2 .... o u, ...J o <( :i;

u <t

"' a: 0.40 <( o

30 -· --- 14 <(

a: :, .... ...J

<(

0.80

----40 12

1. 6 O

---50

3.20 10 --- --

-=-----~6. 40 ---0.1 1.0 10. 100. !000. 10000.

TEMPO( min.)

FIG.ill- 16- CURVA RECALQUE x TEMPO -ENSAIO AVl4-5 (CORPO-OE-PROVA COMPLETAMENTE AMOLGADO)

78

0,032

f .O- AMOSTRAS INDE FORMADAS DE BOA QUALIDADE

P ROF.am.' 5,5 a 6pm

O-AMOSTRAS INDEFORMADAS OE

"' o 0,024

<l

' >

MA' QUALIDADE

•-AMOSTRAS COMPLETAMENTE

AMOLGADAS NO LABORATÓRIO w :::! • (.)

<(

O:: 0,016 +----------l----..------1--J'.-!....._-~~_::='>,.----------l <( o z ::, (.)

w <f)

o.: êi 0,008 u w o AV4-5

AV2-5

AV4-5

0,036...---------,-------------,-------------,

t op 32

"' o OBS: VIDE CONVENÇAO <l

' ACIMA

/ > w

<l 0,024

d /

~ / ·,q

/ /

PROF. 0 m_= 6,5 o 7;0m

AV9-5

o

~ 0,016 -l-----------l--------....,!/_-IJ'--/-------l-:\.-"i~--\-----------1 ~ I o.: :::;

8 w o

"' w o u

0,008

º·ºº o

AV7-5

AV6-IO

AV3-5

AVl-5

o--0,02 0,1

FIG.JII-17- CURVAS e"'-

1,0 1 O

- 2 PR ESSAO( kg /cm )------

X log p

79

PRESSÃO Kg/cm2)

o 0,10

ARGILA/ w

/ MOLE, o 4 COM <1

• / o MATERIA

RGÂNICA ;;;/

CINZA z 6 T

TRECHO

ENSAIADO

8 l_

étv•txz 0 sub

10 õ. u b t / m3

\~ irvo • lf h x Zo+isub ( Z -2 0 )

• o, 3 4 5

/. ih ' 1, 3 4 5 t / m3

Zo=0 1 20m

R P A • riv / õ'y m ~ - ..

\ \

\ \

~ ... _., _ ....... .;- .,.-,,.. .. -- . N. A.,. N. T N. A. 1E N.A. m

ã'v ( K g / c m2 J f',<fv (%) õ\o ff vo m 111 ád lo R p A R p A R P A R p A

m meÍUo (N.A"'N.T) (N.A ,aNA) llE "'· P R O F. d • d1 d : dlOO

Kg/cm2J (Kg/cml ( d = d1 J (d=dl()() ( d :d1) (d =d 100 J

( m)

~.ao 0,333 0,365 9,70 0,2 00 0,2 20 1,663 1,825 1,514 1,659

6,8 O 0,390 0,430 1 0,25 0,2 35 0,255 1,660 1,830 1,529 1,686

7 ,8 O 0,440 0,460 4155 0,2 69 0,2 89 1,636 1,710 1,522 1,592

*-os PONTOS CORRESPONDENTES A ESTA MEDIA NÃO

ESTÃO PLOTADOS ACIMA (VER TABELA III:-1.J

FIG. TII-18- RELAÇÃO D E PRE-ADENSAMENTO

(RPA)-VARIAÇÃO

PROFUNDIDADE

C O M A

"' " ~ ......

N

E u

> <.>

o ,_ z

"' ::i;

<!

"' z

"' o <!

"' o

u;

"' o <.>

o Cl.

...... u

o..

<!

Cl.

a:

,o-• 8

6

4

2

IÕ3

8

6

4

2

10-4

e 6

4-10·'

80

VALORES DE RPAi DETERMINADOS PELO AUTOR

l,0-1'-------4------+-----,1------4------1 O 20 40 60 80 100

' 1 N DICE DE PLASTICIDADE,IP%

FIG.JJI-19 -CORRELAÇÃO APROXIMADA PARA ARGILA

c,

NORMALMENTE ADENSADA R PA x IP%

( APUD BJERRUM, 1973)

EM CORPOS-DE-PROVA COMPLE-

C, NA REGIÃO DE COMPRESSÃO

VIRGEM CORPOS-DE-PROVA

INDEFORMADOS

VALORESOEC, DETERMINADOS PELO AUTOR

TAMENTE AMOLGADO ABAIXO DESTE LIMITE

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 L IMITE D E LI Q UI D E Z ( LL)

F I G. JII-20- C O R R E L AÇÃO A P R O X I M A D A Cv , L L ( APUD NAVY DESIGN MANUAL DM-7

l a,

(/)

o

N

<(

>

w Cl

ILI

u

Cl

z

4,0

e'?..._

AV 14-5 3,0

2,0

AV

0,42 X e0

81

1 ã' 1 ifv 1 o 1

.. li 1 1

---~...! E "''tp ,,,

\ \ \

CORPO-OE-PROVA

URVA OE CAMPO

AV 1-5 /

1,0 -l----------l---------------1------------"~-----1

\_ AV -14-5

0,6t---t----+--+-+--1-+-1c+----+---+---t---t--+--t-+-+-+----+--+----,1--+--l--+-f-f-,l------i ,02 1 I • 1,0 l 10

P R E S S A O ( K O / e m2 )

F I G. m- 21 - R E e o N s T R u ç Ão

UNI-DIMENSIONAL

D E SCHMERTMANN

D A

D E ( 1 9 5 5

C U R V A D E COMPRES SÃO

CAMPO METO DO

82

0,04

~ (.)

<

o: '<

e z ::, (.)

UJ

"' a: :E o (.)

UJ

o

"' UJ

o (.)

~ (.)

< o:

• 0,03

e-VALORES OE Coe o.o 2 DETERMINADOS

PELO AUTOR

0,01

0,00+-._--+----+----1-----t----+---t----1 2 4 6 B 10 12 14

N O I C E O E V A Z I O S I N I C IA L ( eº )

a) - c"" x eo (APUO JONHSON, 1970a)

0,04..----..----...-----r------r-----,----,------r----,

VALOR E S D E C« DETERMINADOS 1 PELO AUTOR • -- -- - - -

'< 0,03 e

,I /1 N D E F O R MAO OS -+-.,.-----_..---'=-j-----f--ê"'L I M I T E S

./-AMOLGADOS .,. z -::,

(.) / UJ 2 / --"' 0,0 +----t---.r=-t--7S<t-____::!,"<::"_+--:,--;;;;c-a-~f=-=-+----+----1

/ a: / C<>< NA REGIÃO DE COMPRESSÃO

VIRGEM CORPOS-OE-PROVA INOEFORMAOOS

:E o (.)

UJ o

Lc UJ o (.)

0,01 t------l-'---;ol"c-"s,~~fsc-"s--""'""''1------+------+---'---'"--"'---=---i-'"--'-'---"'--"--"'---r-~----l

CORPOS-OE-PROVA COMPLETAMENTE AMOLGADOS

o~---+---4----1-----1----4----4----1-----l o 50 100 150

UMIDADE

200 250 300 350

NATURAL (W%

b) -Coe x W % ( APUD NAVY DESIGN MANUAL DM- 7)

4 O

F IG.lII-22- CORRELAÇÕES APROXIMADAS PARA O COEFI-

CIENTE OE ADENSAMENTO SE C U NO A RI O ( C°' )

83

IV - Ensaios de Adensamento Radial

84

IV- ENSAIOS DE ADENSAMENTO RADIAL

IV.l - INTRODUÇÃO

Em certos problemas de engenharia, entre estes, instal~

çao de drenos de areia, é de capital importância a determinação

do coeficiente de adensamento com drenagem na direção horizon-

tal (ràdial) e compressão vertical, eh. Este

trado ou igual ou superior ao e (obtidos em V

pressão e drenagem verticais).

é geralmente encon

ensaios com com-

Para determinar o valor de eh e da permeabilidade hori­

zontal, Kh, foram realizados em laboratório ensaios de adensa­

mento com drenagem radial. interna ou externa (ver tabela I .1) .

Procurou-se também conhecer e comparar a influência de métodos

de instalação de drenas de areia nestes parâmetros, assim como

no coeficiente de compressibilidade vertical e na velocidade de

compressão secundâria, esta em menor prioridade.

Os processos utilizados para forçar a drenagem na dire­

çao radial consistiram de:

1 - Dreno vertie'al constituído por mistura areia,'-mica

instalado no centro da amostra por três métodos dis

tintos: cravação de tubo com ponta fechada; crava­

ção de tubo com ponta aberta; e trado helicoidalcan

haste oca;

2 - pedra porosa circundando externamente o corpo-de-pr.9.

va.

o tratamento teórico do adensamento com drenagem hori­

zontal e compressão vertical, ê uma extensão da teoria de aden­

samento de Terzaghi. A equação diferencial de adensamentp pode

ser escrita em coordenadas cilíndricas da seguinte forma:

d u d t =

2 (~ + "r2

1 r

~) a r (IV .1)

85

As soluções utilizadas no cálculo dos ensaios foram as

desenvolvidas por Barron (1948) para drenagem radial interna (dr~

nos de areia) e por Escario e Uriel (1961), portetiormentepor

Scott (1963) na.condição de deformação uni-dimensional,para dr~

nagem radial externa. Sendo ambas, com a condição de deforma­

ção verticais ("equal strain").

Seja:

a) Drenagem radial interna -

A equação diferencial parcial que governa o adensa­

mento nesta condição de deformações e:

2 (l...E. a r

+.!.ôu r ar = (IV. 2)

onde u = excesso de pressao média nos poros.

Condições de fronteira:

1) u = O em r = r para O < t ~ oo w au

2) ílr = O em r = r para O~ t ~ e

00

Condição inicial:'

o excesso de pressão média nos poros inicial e igual

a pressao vertical externa aplicada.

A solução da equação IV.2 para estas

( t) = 4u u r d~ F(n)

na qual u (t) =

"

u o

[r; log e

(_E_) -r w

sendo e a base de logaritmo natural ·~· À =

F(n)

ijr (t)

-8 Th

F (n)

= 2 n

n -

= 1 -

2

1

2 log (n) 3n -1 -e 4n 2

u (t) u o

condições e:

r2- ~2 J . w

2 (IV.3)

(IV. 4)

(IV. 5)

(IV. 6)

(IV'. 7)

86

onde:

u = excesso de pressao nos poros inicial o

ur(t)= excesso de pressao nos poros em algum ponto E,em

algum tempo t.

U (t) = grau médio de adensamento radial r

re e de= raio e diâmetro efetivos do dreno (raio e di

âmetro externo do corpo-de-prova)

r e d = raio e diâmetro do dreno w w

Th = fator tempo para adensamento,devido a fluxo radial

Th Kh (1 + e) t =

a Yw d2 V e

r d e e = n = r d w w

A distribuição inicial de pressao nos poros nao e uni­

forme, mas obtida pela equaçao (IV.3).

b) Drenagem radial externa -

Condições de fronteiras:

1) u -" o em r = re para o ~ t ~ ro

2) 1-E. = o em r = o para o ~ t ,< ro

a r

Condição inicial:

O excesso de pressão média nos poros incial e igual

a pressao vertical externa aplicada.

Uma solução analítica para estas condições,inclusive

deformações verticais iguais é:

-BT u (t) = 2 Uo e h r

(1 -2

_r_) 2

re

(IV. 8)

87

(IV. 9)

(IV .10)

A distribuição inicial do excesso de pressao nos poros

u0

igualmente não é uniforme, mas obtida pela equação (IV.8).

As curvas ur (%) x log Th de ambas soluções utilizadas

nos cálculos estão apresentadas na figura (IV.1). A correspon­

dente à drenagem radial interna, para n = 8, foi obtida'. utiliza!!:

do o programa desenvolvido por Lopes (1971) a.qual concorda bem

com as curvas de Barron (1948) e à correspondente à drenagem ra

dial externa, através de Scott (1963; pag; 200).

-rv. 2 - REVISÃO DA LITERATURA CONSULTADA

No projeto de uma instalação de drenos de areia e neces

sário conhecer-se o coeficiente de adensamento com drenagem na

direção horizontal (radial) e compressão na direção vertica~.

Este__é dependente da permeabilidade horizontal e compressibili­

lidade vertical.

Nos solos uniformes, eh podem ser determinado em labor~

tório por meio de ensaios de adensamento realizados em amostras

indeformadas de diámetro relativamente pequenos (ex: 8cm) e e

geralmente encontrado igual ou superior ao determinado nos en­

saios de adensamento com drenagem vertical.

A relação entre a permeabilidade horizontal e a verti­

cal de depósitos de solos aparentemente uniformes é geralmente

maior que um, mas não se pode afirmar isto "a priori", a menos

que se tenha realizado ensaios (Moran e outros, 1958).

Em solos estratificados ou que possuem mínimos detalhes

geológicos, tais como veios de silte ou areia, fissuras, inclu­

sões orgânicas e furos preenchidos com raízes, ensaios de aden

sarnento em corpos-de-prova de dimensões relativamente pequenas,

podem fornecer valores corrpletarrente erróneos do eh (ou mesmo do CJ:real

do campo. A confiabilidade dos resultados de ensaios de adensa

88

mento nestas argilas depende se o tamanho das amostras é sufi­

cientemente grande para representar as condições de campo. Uma

discussão detalhada desses problemas foi apresentado por Rowe

(1968). Este recomenda a utilização nos ensaios em laboratório

de corpos-de-prova com diâmetro de 25,4cm (10 pol) e altura de

12,7cm (5 pol).

Ensaios de adensamento com fluxo radial têm sido reali

zados por Medina (1948), Silveira (1950), Barros (1950), Hansbo

(1960), Mckinlay (1961), Aboshi e Monden (1963), Rowe e Shields

(1965), Rowe (1968), Lopes (1971) e outros. Comumente os.ensaios

têm_s_ido feitos adaptando-se a célula de adensamento convencio­

nal para obtenção de fluxo radial. Vem se tornando mais freqtl~

te a realização desses ensaios em célula de adensamento espect

ais para fluxo nesta direção. A descrição de uma dessas célu­

las é feita por Rowe e Barden (1966).

Uma maneira particularménte bem apropriada para avalia­

çao da velocidade de adensamento de solos com granulometria fi

na é através de ensaios de permeabilidade em campo, os quais·fo_;:_

necem resultados que concordam com as observações de campo pelo

menos tão bem quanto, se não melhor que, previsões baseadas em

resultados de laboratório (Mitchell e Gardner, 1975).

Rowe (1968) determinou valores do coeficiente de adens~

mento a partir de ensaios de permeabilidade de campo e da com-··

pressibilidade determinada em laboratório e encontrou concordân

eia entre os vãlores obtidos no campo com os de ensaios em gra~

des amostras realizados no laboratório.

França (1978) realizou ensaios de permeabilidade de ca~

po com carga constante no mesmo depósito de argila em estudones

te trabalho. Nos ensaios em que não se suspeita. ter ocorrido

fraturamento hidráulico, os valores obtidos para o coeficiente

de permeabilidade foram concordantes (em geral um pouco inferi­

ores) com os determinados em ensaios de adensamento oedométri­

cos com drenagem vertical. Na figura IV.2 são apresentados es

tes resultados e também valores médios dos coeficientes de pe_;:_

meabilidade vertical e horizontal determinados em ensaios de

adensamento em laboratório realizados no presente trabalho.

89

Devido a que os ensaios de permeabilidade em campo ge­

ralmente são feitos a pressões efetivas relativamente pequenas,

torna-se conveniente se realizar tarnóem alguns ensaios de aden­

samento em laboratório para obtenção de valores do coeficiente

de adensamento a pressões maiores.

Johhson (1970b) recomenda em projeto de drenos de areia

o uso dos coeficientes de adensamento (Cv e eh) correspondentes

à máxima ou ligeiramente mais baixa pressão aplicada, devido ao

decréscimo de Cv e eh com aumento de pressão efetiva.

O tratamento teórico do adensamento com drenagem na di

reçao radial interna ou .externa, é uma extensão da teoria de

Terzaghi. Foram desenvolvidos para duas condições de deforma­

çoes:

a) deformações verticais iguais ("equal strain");

b) deformações verticais livres ou tensões verticais uni.

formes ("free strain").

A primeira solução da equaçao (IV.l) foi obtida por

Rendulic trabalhando sob a orientação de Terzaghi,posteriormen­

te ampliada por Barron (1948) no estudo de drenosde areia.Barron.

considerou os dois tipos de deformações citadas .acima, e acdif.§_

rença encontrada entre os valores obtidos foi pequena,particul~

:mente·para. !! maior que aproximadamente 10, sendo ainda bem menor

o trabalho de obtenção de Ur (%) x Th na condição de.deformações

verticais iguais, acarretando então o uso geral desta

(equações rv.2 a IV.7).

solução

Considerando fluxo radial externo Silveira (1953) dese!!

volveu uma solução para a equação (IV.l). Silveira trabalhou

sob a condição de deformações verticais livres. Escario e Uriel

(1961) e posteriormente Scott (1963) obtiveram. uma solução para

a condição de deformações verticais iguais. A diferença .. neste

caso é sensivel como pode ser visto na figura(IV.lL Para Ur(%)

= 50, temos Th = 0,0662 ou 0,0866m, existindo uma diferença de

aproximadamente 40% entre os dois valores.

90

Nos ensaios de laboratório comurnente se impõe a condi­

çao de deformações verticais iguais, com a aplicação da carga

através de urna placa rigida. Cabe salientar que freqüentemente

tem se calculado eh (método log t) utilizando a solução de

Silveira (1953), obtendo-se então no valor determinado de eh

urna diferença de 40%. A condição de deformações livres pode

ser obtida utilizando-se um carregamento uniforme transmitido

ao solo por urna membrana de borracha muito flexivel.

Rowe e Bardem (1966) recomendam o uso de carreg.amento

com a condição de deformações verticais livres, devido a esta

condição permitir localizar o efeito do atrito lateral,especia!

mente no caso de fluxo radial externo. Uma vantagem de reali­

zar ensaios com o Último sentid9 do fluxo citado é que para so

los uniformes, o ensaios e consideravelmente mais rápido que no

caso de um dreno central. Contudo, o atrito lateral pode tor­

nar-se significativo, embora este possa ser reduzido utilizan~

do material drenante de baixo atrito e mantendo a relação -diâ­

metro para altura da amostra a maior possivel.

O cálculo de eh nos ensaios de adensamento radial inter

no ou externo e geralmente feito pelo método log t(ver Silveira,

1950), Aboshi e Monden(l963). Escario e Uriel (1961) utilizam

um método diferente baseado no fato que urna linha reta é obtida

quando o logaritmo de u/u0

é plotado contra o fator tempo.Krizek

e Krugmann (1972,.- Vol III) também baseado nesta relação linear,

a qual ocorre nas duas soluções com deformações verticais iguais,

indicam um processo diferente de determinar, para estas duas so

luções, o inicio da consolidação primária, no método log t.

A relação teórica Ur (%) x Tho, 5 das soluções para ade~

sarnento radial não apresentam diretamente as caracteristicas do

método '1ft', mas existem algúmas caracteristicas semelhantes,como

pode ser visto na figura (IV.3). Mckinlay (1961) encontrou uma

aproximação similar a este método na solução de Silveira :.(1953). - ~ , - 0,465

A relaçao teor1ca Ur (%) x Th tem um trecho inicial retilineo

até Ur (%) = 50 e o ponto na curva correspondente à Ur(%) = 90

tem urna abcissa 1. 218 vezes à da continuação do trecho retilineo.

91

Ensaios de adensamento triaxial com drenagem na dire­

çao radial são também realizados para obtenção de parâmetros de

solo. Geralmente podem ser utilizados para comparação de méto­

dos de instalação de drenos de areia. Escario e Uriel (1961),

Aboshi e Monden (1963), Simons (1965) e outros, realizaram en

saios deste tipo.

Estes sao comumente calculados com as mesmas relações

Ur (%) x Th utilizadas nos ensaios oedométricos. Davis e Poulos

(1963) sugerem que o cálculo seja feito desta maneira.Escario e

Uriel (1961), Yoshikuni e Nakanodo (1975) desenvolveram solu­

ções para o adensamento com drenagem radiat externa, considera~

do deformações nas direções vertical e horizontal. Os Últimos

autores verificaram que quando o coeficiente de Poisson µdoso

lo é igual a 0,5, a solução de Silveira (1953) representa bem o

adensamento triaxial.

Ensaios de adensamento radial interno comparando méto­

dos de instalação de drenos de .areia foram realizados por.Hansbo

(1960), Simons (1965). Hansbo realizou ensaios oedométricos em

uma argila da Suécia de sensibilidade igual a 10, utilizando na

instalação do dreno de areia os métodos tubo com ponta aberta e

tubo com ponta fechada, cravados por percussão, encontrando o

valor de eh sempre maior para o primeiro método, mas existindo

diferença significante apenas nas pressões menores ou próximas

a o (ver fig. IV. 4) . Em ensaios de aden sarnento triaxiais rea Vm

lizados numa argila mole marinha com sensibilidade igual a 6 e

empregando os mesmos.dois métodos de instalação de drenos de

areia, Simons obteve valores médios de eh 20% menores no método

tubo ponta fechada.

Landau (1966) comparou em laboratório a formação da ca-

vidade do dreno .num solo varvítico utilizando os métodos tubo

ponta fechada e trado helicoidal com haste oca, encontrando va­

rias problemas associados com o primeiro método.

Medina (1948), Pacheco Silva (1950), Silveira (1950),

Barros (1950), Lopes (1971), realizaram ensaios de adensamento

oedométrico com drenagem na direção radial em argilas moles o­

riundas das Baixadas Fluminense e Santista. A célula de adensa

92

mento convencional foi adaptada para obtenção de drenagem na di

reçao radial (posteriormente no cap. IV item IV.7.2 é feita uma

discussão a esse respeito). Em todos os ensaios foi utilizado

um dreno central de areia ou de uma mistura areia-mica, instal~

do por um tubo com ponta aberta; Barros, por sugestão de I. da

Silveira, realizou também ensaios com drenagem radial externa,

obtida.por colocação de uma espessura de areia ao redor do cor

po-de-prova, sendo este provavelmente o primeiro ensaios reali­

zado com drenagem nesta direção. No cálculo deste ensaio foi

utilizada a solução desenvolvida por Silveira (1953).

Cabe salientar que alguns problemas ocorreram

estes ensaios, tais como:

durante

a) curva deformação x log tempo nao foi

(Silveira e Barros);

hem definida

b) o dreno de areia-mica deformou-se na direção horizon

tal (Medina) ;

c) possibilidade de ocorrer deformação do corpo-de-pro­

va na direção horizontal,no ensaios com drenagem ra

dial externa (Barros).

Os valores da permeabilidade horizontal e vertical ob­

tidos nestes trabalhos estão apresentados na figura (IV.6).

IV.3 - ESCOLHA DA PERCENTAGEM DE MICA -

Para os ensaios deste trabalho,.a areia utilizada nos

drenos é natural, limpa de argila e matéria orgânica, sendo usa

da apenas a fração que passa na peneira 40 e é retida na penei­

ra 200. Ensaios de granulometria por peneiramento após a sele­

ção apresentaram os seguintes resultados médios.

93

Peneiramento - Areia

Material Retido % que passa Peneira Peneira

% da Amostra da Amostra

Total % Acumulada (mm) Total

N9 30 0,005 0,005 99,995 0,60

N9 40 2,18 2,185 97,815 0,42

N9 50 90,93 92,415 7,585 0,30

N9 100 7,40 99,815 0,185 0,15

N9 200 0,17 99,985 0,015 0,074

Fundo 0,015 100,00 o -

A mica era inicialmente lavada e triturada, em seguida

seca em estufa a 105°. Após a secagem selecionava-se o mate­

rial passando na peneira# 40 e retido na peneira#200.

Peneiramento·-'.Mica

Material Retido % que passa Peneira

Peneira % da Amostra da Amostra :i,f,·.;

% Acumulada (mm) Total Total

N!? 30 O, 20 0,20 99,80 0,6

N9 40 6,20 6,40 93,60 0,42

N9 50 54,48 60,88 39,12 0,30

N9 100 32,44 93,32 6,68 0,15

N9 200 5,09 98,41 1, 59. 0,074

Fundo 1,59 100,000 o -

Resultados médios de ensaios de granulometria após a se

leção.

A escolha da mistura areia+ mica foi feita procurando

-se obter um aumento na compressibilidade, sem prejudicar a efi

ciência da drenagem.

94

Foram então realizados os seguintes ensaios de permeabl

lidade a carga constante e variável e ensaios de

oedométrico, em diversas misturas de areia e mica.

adensamento

a) ensaios de permeabilidade - carga constante e carga

variável (figura IV.7) -

Ensaios nas 6 misturas seguintes: a partir do estado

fofo.

- Areia fina pura

Areia fina com 15% em peso de mica

Areia fina com 30% em peso de mica

Areia fina .com 40% em peso,de mica

Areia fina com 70% em peso de mica

- Mica fina pura

Os ensaios foram realizados com a mistura inicialmen

te seca em estufa e. também ·inicialmente ·fervida ·durante·

10-15 min;

b) ensaios de adensamento oedométrico

Ensaios nas 6 misturas acima.

As figuras (IV.8! e 'IV.9) apresentam os resultados des

tes ensaios. As curvas ex log E apresentadas são curvas mé­

dias de dois ensaios.

Medina (1948) em ensaios radiais realizados em argila

semelhante à de estudo encontrou problemas relativos à variação

do diâmetro do dreno durante o ensaio, utilizando cerca de 15%

em peso de mica, o que nao ocorreu com Lopes (1971) nas mesmas

condições. Hansbo (1960) encontrou problemas idênticos na uti

lização de mica pura na formação dos drenas. Aboshi e Monden

(1963) utilizaram 40% de mica (areia-mica) e nao mencionaram a

ocorrência de problemas.

Yoshikuni H.and Nakanodo H. (1974) mostraram o efeito

de drenas de permeabilidade finita no projeto de drenos·de areia.

95

O adensamento é governado pela mesma equaçao que

drenos de permeabilidade infinita.

a u a t

2 = (~

a r 2 + 1 r

a u ar +

para

(IV-11)

mas ao se considerar a permeabilidade finita nos drenos de areia,

a solução determinada para a equação(IV:ll)é condicionada pelo

seguinte fator:

L = 32 T • .,

onde:

Kc - permeabilidade do depósito argiloso

K - permeabilidade do dreno w

H - comprimento do dreno

d - diâmetro do dreno w

(IV-12)

Quando o fator L = O tem-se a condição de permeabilid~

de infinita do dreno e as soluções,são já conhecidas.

Para L > O tem-se a condição de permeabilidade finita do

dreno e a curva"% adensamento (U (%)) x fator tempo (Th)" des­

loca-se para a direita, diminuindo U (%) para um mesmo Th. Para

L = 0,5 já existe uma diferença sensível no valor de U (%).

Desejando-se ter a condição bem próxima da permeabilid~

de infinita do dreno, adotou-se um fator L = 0,01. Tórnou-":se · ne

cessário, para nossas condições de ensaios e solo (K "'l0-7

an/seg) c -4

uma permeabilidade Kw para o dreno de aproximadamente 3 x 10

cm/seg. (eq. IV.12).

Com as informações da bibliografia e os dados obtidos

nos ensaios realizados, decidiu-se pela utilização da mistura

areia - mica com 40% em peso de mica, a qual apresentou K > 10-4

cm/seg em todos os ensaios e um sensível aumento na compressib!

96

lidade em relação à areia pura. Foi feito, ainda, o controle vi

sual da variação do diâmetro do dreno, após a desmontagem do en

saio.

Em ensaio-piloto realizado com esta mistura nao se ob­

servou nenhuma perturbação devido ao comportamento do dreno. Og

servações feitas em alguns ensaios de adensamento radial defini

tivos também nao mostraram perturbação sensível no comportame~

to do dreno, no que diz respeito à variação do seu diâmetro du

rante o ensaio.

IV.4 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO E EQUIPAMENTO

Nos ensaios de adensamento oedométrico o equipamento

utilizado foi o mesmo dos ensaios com drenagem vertical, sendo

a célula de adensamento adaptada para obtenção de drenagem ap~

nas na direção radial interna e externa ( figuras IV .10 e IV .11).

Estes ensaios foram realizados em amostras extraídas a

profundidade de 5,5 a 7,0m.

sendo de 5,05 e 10,09cm nos

Os diâmetros dos corpos-de-prova

ensaios com drenagem radial interna;

5,08 e 8,70cm nos ensaios com drenagem radial externa; 5,05 cm

nos ensaios com drenagem vertical em amostras cortadas a 90°, e

com correspondentes alturas de 2,0 e 3,0cm, respectivamente.

As dimensões utilizadas sao relativamente pequenas (l!

mitação do equipamento), mas plenamente justificáveis pela uni

formidade (ausência de lentes de areia ou silte) apresentada p~

la argila.

O carregamento aplicado foi

0,80; 1,60; 3,20; 6,40; 3,20; 0,80;

de 0,05; 0,10; 0,20; 2 0,20; 0,10 kg/cm.

0,40;

O procedimento dos ensaios oedométricos realizados para

obtenção de parâmetros na direção horizontal foi praticamente

idêntico ao descrito no item III.2.

As diferenças ou acréscimos existentes sao mencionados

abaixo:

a) adensamento radial interno - foi instalado um dreno

97

vertical da mistura areia-mica (40% de mica) no cen

tro da amostra pelos três métodos em estudo. No méto

do de cravação de tubo com ponta aberta o dreno foi

instalado no corpo-de-prova na célula de adendamento

e nos outros dois métodos a instalação foi feita na

amostra dentro do tubo. Cuidados eram tomados para

que o dreno fosse vertical e central em relação ao

anel de adensamento.

O tempo de atuação de cada incremento de carga foi

dependente do valor da pressão e variou de 24 a 120

horas;

b) adensamento radial externo - a cravaçao do anel por2

so de adensamento é feita com auxílio de uma

guia (ver foto n9 8).

peça

o tempo de atuação de cada incremento de carga tam­

bém foi dependente do valor da pressão e variou de

24 a 96 horas;

c) adensamento vertical com amostras cortadas a 90°- a

cravação do anel de adensamento é feita num bloco de

amostra fora do tubo, com eixo do anel fazendo 90°

com o eixo longitudinal da amostra.

O tempo de atuação de cada incremento de carga foi

de 24 horas.

Nos ensaios de adensamento triaxial radial realizados

(carregamento isotrÓpico) foi utilizado o equipamento convencia

na! da Wykeham Farrance (detalhes em Bishop e Henkel, 1962). A

aplicação da pressão hidrostática foi feita por um

compensador com coluna de mercúrio. Foi empregada

sistema auto

uma célula

triaxial para corpos-de-prova de 5,08cm (2,0 pol) de diâmetro.A

pressão foi medida por um manômetro de mercúrio, até o valor de·

0,50 kg/cm2 , e com um manômetro Bourdon para valores maiores.

o adensamento foi acompanhado pela variação volumétrica

do corpo-de-prova, medida com uma bureta com capacidade de 50 cm3

98

ligada diretamente à célula de ensaio. A altura inicial e fi-·

nal do corpo~de-prova em cada incremento de carga era determi

nada com Úrn defletômetro instalado no topo do pistão. Não foi

feita medição da dissipação da pressão nos poros e a drenagem

realizou-se à pressão atmosférica. A água utilizada em todas

as etapas do ensaio era água destilada, fervida durante 10 a 15

minutos e esfriada em um vasilhame coberto por plástico ao ar

livre. A drenagem apenas na direção radial interna era obtida

conforme o esquema da fig (IV.5).

Os ensaios foram realizados em amostras extra!das na

profundidade de 7,5 a 8,0m, com diâmetro de 5,08cm e altura de

10,cm. O carregamento aplicado foi de: 0,250; 0,500;1,00;2,00;

4,00; 8,00; 4,00; l,00;0,250 kg/cm2 , existindo dois ensaios

(ATRF3-',5 e ATRA3,-5) 'que · iniciaram com a pressão de O, 125kg/cm2

.

O tempo de atuação de cada incremento de carga foi de 48 a 120

horas, dependendo do valor da pressão.

O dreno vertical da mistura areia-mica foi instalado na

amostra, ainda dentro do tubo, pelos métodos cravação de

com ponta aberta e cravação com tubo ponta fechada.

tubo

Apôs a instalação, um comprimento de amostra era extra!

do e o corpo-de-prova moldado nas dimensões desejadas. O siste

ma de drenagem na base da célula era preenchido com água.

A amostra era colocada sobre o pedestal com ambas as

placas de drenagem (inferior e superior), e envolvida com uma

membrana de borracha, presa com quatro ou mais "O-ring" nas ba

ses. Alisava-se a membrana de baixo para cima antes da coloca

çao da base superior, para remover o ar aprisionado entre a amo~

tra e a membrana. Em seguida a célula triaxial era preenchida

com água com uma camada superior de cerca de 2cm de Óleo, para

diminuir os vazamentos que ocorrem ao longo do demorado ensaio

(em torno de 40 dias). A saturação do dreno era obtida circu-

lando água através deste, aplicando-se simultaneamente pres-

sões,confinante~ e no próprio dreno, com valores máximos de 2 0,050 e 0,025 kg/cm, respectivamente, permitindo drenagem pela

base superior.

99

Após a saída de agua a torneira era fechada e as pres­

soes retiradas. Devido provavelmente a entupimento do caminho

de drenagem superior, houve dois ensaios em que a circulação

não ocorreu, mas mesmo assim pouquíssimas bolhas de ar sairamdu

rante os ensaios, e, ainda assim, apenas nas primeiras pressoes.

No dia seguinte, aplicava-se a pressão confinante, fa­

ziam-se as leituras iniciais do deflectómetro e da bureta e ini

ciava-se o ensaio.

Em todos os ensaios de adensamento com drenagem radial,

oedométricos ou.triaxiais,

mação x log tempo o trecho

procurou-se definir nas curvas defor

retilíneo inicial

cundária. Não foram utilizados os primeiros

bo para obtenção dos corpos-de-prova.

da compressão

14cm de solo no

se-

tu

A relação entre o diámetro de influência do dreno e o

diámetro do dreno (n = d /dd) foi escolhida buscando-se reprodu e -zir o valor que existirá no aterro teste II, havendo apenas um

pequeno arredondamento para um número inteiro (no aterro teste

n = 7,88, nos ensaios de laboratório n = 8,0) Nas amostras de

diámetros 5,05 e 10,09cm, tem-se drenas de diámetros 0,63 e

1,26cm, respectivamente. Os procedimentos de instalação de dre

nos de areia utilizados neste trabalho são descritos a seguir.

Deve-se salientar que a simulação da cravaçao dos tubos

para introdução da areia-, em laboratório, não pretende ser um mo

dela dos processos reais de campo; não obstante, é nossa opinião

que comparações dos resultados de laboratório forneçam indica­

ções qualitativas para o que se observar nos aterros-teste.

Procurou-se seguir as especificações do aterro experi­

mental, sendo projetadas e construidas peças necessárias para a

instalação de drenas verticais em laboratório (fotos n9 1 a 4).

1) MÉTODO TUBO PONTA ABERTA

o tubo de aço inoxidável com paredes finas e bordos em

bizel agudó é cravado com a ponta aberta, de modo a permitir a

100

a remoçao do solo do seu interior.

Procurou-se eliminar ao máximo a possibilidade de peE

turbação do solo durante a cravação e limpeza do tubo.Procedeu­

se do seguinte modo:

a) locou-se o equipamento-guia de verticalidade no cen

tro da amostra;

b) encostou-se o tubo na superfície da amostra e

ciou-se sua cravaçao;

ini-

c) apos o término da cravaçao, removeu-se todo o mate

rial interno por meio de uma colher especial e fez­

se uma limpeza eficiente das paredes internas do tu­

bo (foto n9 5). No ensaio triaxial devido ao maior

comprimento de dreno a cravação e limpeza do tubo

eram feitas em três etapas, procurando-se sempre de!

xar nas duas primeiras, 1cm de argila no interior do

tubo;

d) introduz-se água destilada e a mistura. areia-mica(40%)

(foto n9 6) dando-se leve compactação por meio de

uma haste, procurando saturar e uniformizar o dreno;

e) após o preenchimento total do tubo, retirou-se este

lentamente, dando ao mesmo tempo leve compactação no

material interno para que este preenchesse completa­

mente o furo (foto n9 7).

2) MtTODO TUBO PONTA FECHADA

O tubo de aço inoxidável com tampa era cravado de modo

a provocar o deslocamento da argila e abrir a cavidade para exe

cução de dreno.

Procedimento:

a) executaram-se as operaçoes descritas nos itens a e b

do método tubo ponta aberta;

101

b) após o término da cravaçao, com auxílio de uma has­

te, empurrou-se a tampa do tubo, soltando-a;

c) executaram-se as operaçoes descritas nos itens d e e

do método tubo ponta aberta;

d) recuperou-se a tampa.

3) MtTODO TRADO HELICOIDAL DE HASTE OCA

O trado helicoidal foi penetrado no solo por rotação

cuidando-se para que o comprimento de avanço nao fosse maior

que o passo da hélice, a cada rotação.

O trado utilizado (foto n9 2) era de cobre e o diâmetro

externo da haste oca aproximadamente 50% do diâmetro externo da

hélice. Foi usada uma tampa na haste durante a cravação. Os de

talhes do trado (dimensões, etc) podem ser vistos em Landau (1966~

Procedimento:

a) locou-se o equipamento-guia de verticalidade no cen­

tro da amostra;

b) encostou-se o trado na superfície da amostra e ini­

ciou-se a penetração;

c) após o término da penetração, com o auxílio de uma

haste fina, empurrou-se a tampa, soltando-a;

d) fez-se o preenchimento da haste oca com areia-mica e

água, conforme o item ido método tubo ponta aberta;

e) o trado foi então girado, mantido na mesma posição

vertical, para separar a argila a ele aderida d6 res

to da massa da amostra;

f) o trado foi retirado lentamente, sem rotação,removeg

do-se a argila, enquanto se fazia cuidadosamente o

preenchimento da cavidade, com leve compactação do

102

material.

Nos ensaios de aden·samento oedoml!trico radiais, os dre­

nos iristalados pelos três métodos em estudo apresentaram-se, quan­

do vistoriados, com o diâmetro praticamente constante e idênti­

co ao externo do tubo e do trado helicoidal, seja após instala­

ção ou seja após o término do ensaio (fotos n'?s 9 a 11). Nos en

saios de adensamento triaxiais radiais, o diâmetro do dreno de

areia apos a instalação apresentou-se também, quando vistoriado,

praticamente idêntico ao diâmetro externo do tubo. No final do

ensaio, devido às deformações do corpo-de-prova na direção hor.:!:

zontal, o diâmetro do dreno foi sempre menor que o inicial.Este

apresentou uma variação geralmente muito pequena ao longo do

corpo-de-prova. O valor final de n permaneceu bem próximo do

inicial, entretanto. Nos 4 ensaios vistoriados, os valores me­

dios de E;, no final do ensaio, variaram de 7,8 a 8,35 sendo o

inicial igual a 8.

IV.5 - ENSAIOS OEDO~TRICOS RADIAIS - RESULTADOS

A Tabela (IV.1) apresenta os valores do índice de com-

pressão, C , e de expansão, c

a vm

determinada pelo método

C, da pressão de pré -s

Casagrande, dos Índices

- -

adensamento

de vazios

inicial e correspondentes a a e da umidade inicial de en-vm'

saio, de todos os ensaios

interna ou externa. oedométricos realizados com drenagem

As curvas índice de vazios X log pressao efetiva obti-das nos ensaios, são mostradas nas figuras (IV .12 a IV .15) e os limites de variação das curvas ex log p e E.V (%) X log p dos ensaios oedométricos radiais internos e dos ensaios verticais nas figuras (Iv .16 a IV .19). Curvas recalque (%) x log tEl!q?O típ!

cas de todos os ensaios, para cada estágio de carregamento es­

tão apresentadas nas figuras (IV.20 e IV.21).

Foram feitos os cálculos dos coeficientes de adensamento

e de permeabilidade, eh e Kh, pelo método log t:

onde:

103

a) radial interno -

T X d 2 h5o e

= t 50

b) radial externo (*) -

sendo:

1 +e rn

c) vertical (90°) -

=

0,118 X d 2 e

2 0,0866 x re

t5o

para ambos

os ensaios

(IV.13)

(IV.14)

(IV .15)

O cálculo do coeficiente de adensamento, eh e do co~

ficiente de permeabilidade, Kh, neste ensaio é feito

pelas mesmas equaçõés utilizadas no ensaioc:: oedórné­

trico convencional (cap. III; equações III.l a III.3).

= fator tempo para Ur (%) = 50

re e de= raio e diâmetro do corpo-de-prova

Os valores de eh e Kh foram plotados contra a pressao

média ou índice de vazios médio do incremento de carga respectl

vo aplicado e estão apresentado nas figuras(IV.22 a IV.27).

As relações ur (%) x T~' 5 das soluções para ádensarnento

radial nao possuem a forma que e obtida na relação correspo~

dente ao adensamento vertical, mas existem algumas caracteristl

cas semelhantes, corno pode ser visto na figura (IV.2).

(*) Observar que Th no "radial externo" e no "radial

são definidos por expressões distintas:

Interno: Th = eh t Externo: Th =

d2 e

interno"

104

o cálculo do eh foi feito também pelo método "1t, sendo

este praticamente idêntico ao proposto por Taylor, ou s_ej a, pr.Q_

longávamos o trecho retilíneo da curva deformação x .ft' até encog

taro eixo dos y (deformação), deste ponto (o qual era quase SE!!!!

pre de deformação negativa, especialmente para estágios acima

da pressão de pré-adensamento - ver curva teórica, !fig.IV.3) ,

traçávanos urna reta com inclinação 1.15 vezes maior que a do tre

cho retilíneo da curva. O ponto de encontro desta reta com a

curva de ensaio defina o valor de "1t.'90

e consequentemente t 90 .

O cálculo de eh era feito pelas fÕ'rrnulas:

a) radial interno -T X aJ

h90 =

b) radial externo -

=

0,390 X

0,288 X

d2 e

2 r e

Este método foi utilizado antes de se plotar a curva te

órica Ur (%) x Th, nao tendo-se achado,entretanto, ser necessá­

rio novos cálculos com modificação no valor do acréscimo da in­

clinação do trecho retilíneo, para o caso dos ensaios com drena

gem radial interna, devido a diferença ser muito pequena (ver

fig. IV.3). Os valores encontrados em todos os ensaios foram

sempre muito próximos, pouco superiores, ao obtido no método an

terior (log t). Nas figuras àV.28 e IV 29) são apresentados al

guns resultados. Shields e Rowe (1965) realizaram o cálculo de

eh, em ensaios de adensamento radial, pelo método ift.

A grande semelhança nos valores de eh obtida neste en­

saios nao é suficiente para sancionar o uso do métodoVt, devi

do ao pequeno número de ensaios realizados e ter sido feito a­

penas em um tipo de solo, mas e de interesse pesquisar sua val!

dade para outros solos devido principalmente ao fato de se ne­

cessitar de menor tempo de atuação das cargas, pois o métodoYt

exige um menor tempo de ensaio para obtenção de Ct[i o que e · de

105

grande interesse prático nestes ensaios.

Numa tentativa de obter urna aproximação similar ao méto

do~para ensaios com drenagem vertical, os valores de

obtidos pela equação (IV.10), foram plotados contra T~,

do sugestão de Mckinlay (1961), se~do x = 0,465; 0,475;

ur (%)

segun-

0,490;

0,525; mas a forma das curvas foram sempre idênticas à da fig~

ra (IV. 3).

A utilização no cálculo de dois ensaios, um radial in­

terno e o outro radial externo, do mêtodo proposto por Krizek e

Krugmann (1972) forneceu valores de eh e conseqtlentemente de Kh,

praticamente idênticos aos obtidos pelo método log t, exceto nas

pressoes menores que ªvm' nas quais os valores foram em torno

de 10 a 23% menores que os calculados pelo método log t.

Valores do coeficiente de compressibilidade volumétrica,

m, em função da pressão média aplicada, são apresentados na,fi V

gura (IV.30).

IV.6 - ENSAIOS TRIAXIAIS RADIAIS - RESULTADOS

Os resultados dos ensaios sao apresentados em geral ao

lado de valores correspondentes aos oedométricos verticais na

mesma profundidade (7,5 a 8,0m). Foram realizados três ensaios

por amostra, -•-sendo dois de adensamento triaxial radial, um com

dreno de areia-mica instalado por cravação de tubo com ponta

aberta e outro com dreno instalado por cravação de tubo com po~

ta fechada e um adensamento oedométrico vertical.

As curvas indice de vazios X log pressão e f ( % ) X log p <V

sao apresentadas nas figuras (IV.33 e IV.34). Estas mostram em

geral um forte amolgamento nos corpos-de-prova do

triaxial.

adensamento

Curvas variação volumétrica (%) x log tempo tipicas fo­

ram igualmente plotadas e constam da figura (IV.35).

106

O cálculo do coeficiente de adensamento devido a

radial e compressão tri-dirnensional, eh!, foi realizado

zando a mesma equação usada para cálculo de eh' ou seja,

ção (IV.13). A permeabilidade foi calculada pela equação

fluxo

utili­

a equ~

(IV .15)

( *) •

dia e

mente

Os valores de eh e Kh foram plotados contra a pressão rné­

indice de vazios médios do incremento de carga,respectiv~

e estão apresentados nas figuras (IV.36 a IV.38).

Os valores do coeficiente de compressibilidade volumé­

trica, rnv' foram calculados e estão plotados na figura (IV.39)

em função da pressão média aplicada, para cada incremento de

carga. A forma da curva mv x log Pm· é praticamente idêntica a

encontrada nos ensaios de adensamento oedornétrico. Salientamos

que não foram plotados os valores de mv correspondentes aos en­

saios ATRAl-s·. e ATRFl-5 devido ao forte amolgamento apresentado

pelos corpos-de-prova.

Os valores do coeficiente de compressão secundária, C, a foram determinados e estão apresentados em função da pressão ef~

tiva na figura (IV.40).

IV.7-DISCUSSÃO DOS RESULTADOS

IV.7.1 - RELAÇÃO !NDICE DE VAZIOS - PRESSÃO

Inicialmente pode-se ver que a forma das curvas ex log p

dos ensaios óedométricos com drenagem radial é idêntica à encon

trada nos ensaios com drenagem vertical.

Comparando-se as curvas ex log p dos ensaios oedométri­

cos com drenagem radial interna, nos quais foram utilizados trés

métodos de instalação de drenos de areia, não se nota diferença

sensível no comportamento dos corpos-de-prova. Corno também nao

(*) Observa-se que ªv tem definição diferente conforme

de ensaio oedornétrico ou triaxial. No oedométrico, __ ti e

enquanto que no triaxial ªv ~ conf.

se trate

a=~ V ti p'

V

107

se nota diferença, comparando-se estas curvas com as obtidas.nos,

ensaios oedornétricos com drenagem vertical. Aparentemente nao

houve influência da instalação, nem do método de instalação, do

dreno de areia-mica nos valores dos recalques. Nas figuras (IV.18

e IV .191 - lirni tes das curvas E:v ( % ) x log p) esta observação po­

de ser igualmente confirmada.

Hansbo (1960) encontrou, em ensaio oedornétrico radiais,

urna diferença sensivel no valor dos recalques nas cargas meno­

res ou próximo a ªv , entre os ensaios que utilizaram os métodos - rn de instalaçao de drenos de areia do tubo com ponta fechada e do

tubo com ponta aberta, corno pode ser visto na figura (IV.4~A ar

gila estudade por Hansbo, entretanto, era bem mais sensivel,corn

urna sensibilidade da ordem de 10.

Nos ensaios de adensamento triaxial radial é visivel urna

diferença no valor dos recalques, dependendo do método de insta

lação do dreno (ver figuras IV.33 e IV.34). Ocorreu um acrés~

cimo nos recalques devido à instalação do dreno pelo método do

tubo com ponta fechada; este acréscimo foi em geral pequeno e

ocorreu apenas nas pressoes menores ou próximas à ªvrn· Não exi~

tiu praticamente diferença nos recalques finais nos ensaios rea

lizados. Nos ensaios ATRAl-5 e ATREl-5 foi encontrada urna dife

rença relativamente grande e esta prolongou-se até urna pressao

pouco maior que 2 x ªvrn• mas estes ensaios foram os que aprese~

taram fortes graus de amolgamento, podendo ter sido então, esta

maior diferença, causada pelo amolgamento existente nos próprios

corpos-de-prova.

Os valores de crvrn e de Cc nos ensaios oedornétricos ra­

diais foram determinados e estão bem concordantes com os obti­

dos nos ensaios com drenagem vertical, excetuando-se os valores

de três ensaios, os quais, vale salientar, tiveram os Índices de

vazios iniciais discordantes dos encontrados em outras amostras,

na mesma profundidade, corno pode ser visto nas tabelas (III.l'e

'i!:V ,'l) • ·

Um fator importante e que a perturbação provocada pela

108

instalação de drenos de areia-tubo ponta fechada encontrada por

Hansbo (1960) foi proporcional ao comprimento e ao número de dr~

nos instalados, podendo os resultados obtidos no campo

diferentes dos apresentados nestes ensaios de laboratório.

IV.7.2 - VELOCIDADE DE ADENSAMENTO

serem

As curvas deformação x log tempo correspondentes ãs pres

soes de 0,05 kg/cm2 (inicial) e de 0,40 kg/cm2

(próxima à ovm -

não apresentaram na maioria dos ensaios oedométricos realizados

(~p/p = 1), drenagem radial interna e externa, a forma prevista

pela teoria clássica (ver item III.4.2).

Os valores da relação de adensamento primário,_;:_, encon­

trados, estiveram em torno de O, 55 nas pressões menores que cr Vin'

em torno de 0,85 nas pressoes maiores que crvm e entre 0,75 a

a 0,87 no descarregamento.

Nas figuras (IV.22 a IV.25) foram plotados,em função da

pressao média de cada incremento de carga,os valores dos coefi­

cientes de adensamento eh e Cv, obtidos nos ensaios de aden­

samento oedométrico,enas!'figs.(TV.36 e IV.37), aqueles obtidos

em ensaios triaxiais e oedométricos.

A forma

respondente nos

das curvas eh x log p foi bem semelhante à cor m -

ensaios com drenagem vertical. Os valores de

eh da região de recompressão foram bem superiores aos da região

de compressão virgem, menos acentuado nos ensaios de adensamen­

to triaxial (provavelmente devido ao maior amolgamento dos cor

pos-de-prova), sendo na região de compressão virgem em geral

crescente com o aumento de pressão; este crescimento foi mais

sensível nos ensaios oedométricos com drenagem radial interna.

Na faixa de descarregamento eh foi relativamente grande inicia!

mente, mas decresceu rapidamente com a diminuição de pressao.

Nas figuras(IV.24 e IV.25) - ensaios oedométricos - e

bem visível uma diferença nos valores de eh e Cv, assim como,nos

valores de eh obtidos por drenagem radial interna e externa. E~

ta grande diferença entre valores de eh não é geralmente encon-

109

trada, muito menos em uma argila sensivelmente uniforme.

possíveis· causas: para esta di.ferern;:a foram consideradas:

Duas

a) maior atrito lateral nos· ensaios com drenagem radial

externa;

b) problemas na adaptação da célula de adensamento para

obtenção de drenagem na direção radial interna (ocor­

rência de drenagem indesejada,·ou "parasita", em uma

direção diferente. da projetada), conforme figura(IV.41).

Procurando-se verificar a importância da causa~, reali­

zaram-se dois ensaios de adensamento oedométrico utilizando-seo

anel metálico e placas superior e inferior de material imperme~

vel, ocorrendo apenas drenagem "parasita" conforme o esquema da

figura (IV. 42) •

As curvas recalque (%) x log tempo típicas obtidas em ca

da incremento de carga nestes ensaios, estão apresentadas na fi

gura(IV.43). Na tabela (IV.2)são mostrados os correspondentes t 50

de cada incremento de carga destes ensaios e dos outros tipos,

realizados. Observando estas: informações, vemos que deve ter

sido bastante influenciado pelo acréscimo nas condições de dre­

nagem, o t50

% dos ensaios oedométricos com "drenagem radial in­

terna" e consequentemente os valores: de eh calculados.

A drenagem existente no ensaio nao pode portanto ser cog

siderada apenas na direção radial interna, sendo sim, uma cond!

ção de drenagem nas direções radial interna, radial externa e

vertical. O valor de eh neste ensaio não pode ser calculado di

retamente pela equação (IV.13). Pensou-se em aplicar o rrétodo de

separaçao das variáveis neste ensaio, para se tentar obter ova

lor correto de eh, mas as condições particulares de drenagem do

ensaio dificultam sua aplicação.

Foram realizados também três ensaios de adensamento com

drenagem verti.cal em corpos-de-prova cortados a 90°,tentando-se

obter valores de eh com menor influência do atrito lateral; no

anel de aço inoxidável utilizado este é muito pequeno,comparado

ao que deve ter existido nos ensaios: oedométricos realizados com

110

drenagen\ rad:j.al externa. Nestes tr-ês. ensaios, compressao e dre

nagem ocorreram na direção horizontal do campo.· Os resultados'

(eh) da região de compressão virgem estão. apresentados na figu­

ra (IV. 44_) e foram muito próximos dos valores de e . V

Hansbo (1960) realizou ensaios deste tipo e obteve resul

tados bem concordantes com aqueles obtidos nos ensaios de aden­

samento radial com dreno de areia no centro do corpo-de - prova,

enquanto Aboshi e Monden (1963) obtiveram valores de e neste h

ensaio menores que aqueles obtidos para e e bem menores que os V

valores de eh. dos ensaios com dreno central, concluindo, pelos

resultados obtidos, que o ensaio de adensamento vertical a:rn cor

po-de-prova cortado a 90° não parece apropriado para determina­

ção do eh (drenagem horizontal e compressão vertical)na argila

estudada. Nos ensaios realizados neste trabalho os valores de

eh determinados no ensaio em discussão foram muito próximos da­

queles obtidos para e e menores que os obtidos nos ensaios com V

anel externo poroso e nos triaxiais radiais, parecendo então~

bérri não ser apropriado para determinação de eh (drenagem hori

zontal e compressão vertical) na argila em estudo.

Vale salientar que os valores do coeficiente de adensa­

mento (eh3

)_, na região de compressão virgem,determinados nos en­

saios triaxiais (radial interno) foram próximos, pouco inferia-

res (como previsto teoricamente) aos determinados nos ensaios

oedométricos com drenagem radial externa, confirmando serem os

valores obtidos nos ensaios radiais externos mais precisos que

os determinados nos radiais internos (dreno central).

Os ensai.os oedométricos radiais internos têm sido comun­

mente feitos através de uma adaptação na célula de adensamento

convenci.anal para obtenção de drenagem na direção radial inter­

na.

Os resultados dos ensaios realizados neste trabalho mos-

traram que esta adaptação pode acarretar erro bastante

nos· valores de eh determinados.

grande

Aboshi e Monden ( 1963) realizaram ensaios oedométricos,

111

com drenagem ra.dia.l em uma .célula de adensamento (construída p~

:ta es'te fimf. que apresentava a condição de acréscimo "parasita"

de drenagem descrita anteriormente, soque apenas na parte sup~

rios do corpo de prova. Os valores de eh obtidos nos ensaios cun

drenagem radial interna e externa foram próximos, parecendo nao

ter havido influência do acréscimo de drenagem. Este resultado

parece então mostrar a possibilidade de se adaptar determinadas

células ou de se fabricar células de adensamento bastante sim­

ples, para realização de ensaios com drenagem radial interna.

Entretanto, achamos importante verificar a influência do acrés­

cimo de drenagem"parasita" que porventura ocorra nos bordos su­

periores da amostra.

Rowe e Borden (1966) descrevem uma célula de adensamen­

to especial, sem os inconvenientes citados acima, para realiza­

ção de ensaios oedométricos com drenagem na direção radial in­

terna e externa.

Na figura (IV.44) estão apresentados em escala ampliada'

valores de eh e Cv da região de compressão virgem, obtidos nos

ensaios · oedanétricos com drenagem nas direções radial externa e

vertical. As médias dos valores dos coeficientes de adensamen

to (Ch e Cv) e a relação eh /Cv foram calculadas, estando a m m m m

relação plotada contra a pressao média na figura (IV.45).

Na região de recompressão os valores de•Ch e Cv foram mui

to próximos, tendo a relação entre eles sido praticamente igual

a unidade. Na região de compressao virgem eh foi sempre maior

que Cv' variando o valor da relação Ch/Cv de 1.5 a 2.5 ( média

2,0) dependendo do valor da pressao de adensamento e da profun­

didade de obtenção das amostras, salientando-se que na profund_!.

dade de 6,5 a 7,0m um dos ensaios com drenagem vertical (AV9-5)

apresentou valores para e bem superiores aos encontrados nos V

outros ensaios realizados.

Uma informação interessante que também pode ser vista na

figura CIV. 44) é que ·os valores de eh obtidos nos corpos-de-pr9.

va de diâmetro 8, 7cm foram sempre maiores que os obtidos nos cor

112

pos-de-prova de diâmetro 5, 05cm, apesar da uniformidade (ausen-­

c~a de lentes de areia ou silte) apresentada na argila,variando

a diferença (%) dos valores médios, eh, na região de compres­

são virgem, de 25,5 a 9,0% (média de m 16,67%), diminuindo a

·diferença com o aumento da pressao aplicada. Salientando ainda

que, devido a um problema construtivo o material poroso do anel

maior ficou menos "polido" que o material do anel menor.

Este resultado parece mostrar a necessidade de nao seu­

tulizar corpos-de-prova de diâmetro 5,08cm para obtenção deva­

lores de eh na argila em estudo,sendo interessante,realizar- se

novos ensaios para conf<icrmação deste resultado e se possível em

corpos-de-prova de diâmetro maior que 8,7cm para se verificar o

diâmetro que a partir do qual os valores de eh são praticamen­

te constantes. Nos ensaios com drenagem radial interna era tam

bém programada essa comparaçao (diâmetros de 5,05cm e 10,09cm),

com maior importância devido ao maior número de ensaios reali

zados, mas a perturbação provocada pela ocorrência de drenagem

"parasita" não permite realizar esta comparação com

precisão.

razoável

Os resultados dos ensaios com drenagem radial externa re

alizados em corpos-de-prova completamente amolgados,

em laboratório, mostraram uma grande queda no valor de

e.e.a.),

eh na

faixa de recompressão e um menor efeito na faixa de compressao

virgem, apresentando em geral um crescimento contínuo com o au­

mento da pressao, sendo este aumento mais sensível que no caso

de e O efeito do amolgamento do corpo-de-prova foi idêntica V

ao encontrado em e, como era de se esperar. Os resultados(C) V , -h

estão apresentados na figura(IV.47). Os valores de eh (e.e.a.)

foram superiores aos valores de e (e.e. a.) . V

As relações encontradas entre os valores médios de eh

da região de compressão virgem obtidos em corpos-de-prova inde­

formados de boa qualidade e em corpos-de-prova completamente a­

molgado foram:

Profundidade - 5, 70a. 6, Om - 1, 42/1

Profundidade - 6, 70 a 7, Om - 1, 55/1

113

Os valores de ch 3 minados em ensaios de

da região de compressao virgem deter

adensamento triaxial

interna (dreno tubo ponta aberta e dreno tubo

com drena.gero radial

ponta fechada)e de

C , obtidos para a mesma região de pressoes,-em ensaios oedométri V -

cos com dreriageni vertical, estâo ·tambéniapresentados numa es-

cala mais apropriada, em funçâo da pressão média, na figura

. (IV. 37). As médias dos valores dos coeficientes de adensamento

(_ch 3 e C ) e suas relações ch3m / Cv e ch3 /ch3 (ensaios m vm m m m

com dreno tubo ponta aberta/ensaios com dreno· tubo ponta fech~

da) foram calculadas, salientando que os valores de ch3

obtidos

nos ensaios ATRFl - 5 e ATRAl-5 não foram considerados no cálculo

das médias_(ch3 ), devido ao forte amolgamento apresentado pe-ro .

los corpos-de-prova nestes ensaios. As relações foram plotadas

contra a pressão média na figura(IV.46~ Na região de recompre~

sao os valores de ch3 foram muito menores que Cv, possivelmente

devido ao amolgamento apresentado pelos corpos-de-prova. Na re

gião de compressão virgem os valores de ch3

foram sempre maio­

res que os de Cv, variando o valor da relação ch3/cv entre 1,40

a 2,15 (média 1,65), dependendo da pressão de adensamento e do

método de instalação do dreno de areia-mica utilizado. Encon­

trou-se também que os valores médios de ch3

foram sempre maio­

res ao se instalar o dreno pelo método de cravação de tubo com

ponta aberta, mas com uma diferença não muito grande (entre O e

20% com média de 15%) na região de compressão virgem.

IV.7.3 - PERMEABILIDADE

Os valores do coeficiente de permeabilidade na direção

horizontal e na direção vertical, Kh e K, determinados nos en-- V

saios de adensamento oedométrico com drenagem radial e com dre-

nagem vertical, estão plotados em função do índice de vazios mé

dio, e -, do incremento de carga respectivo, nas figuras (IV.26 e m -

IV.27). Na figura(IV.38)estão os resultados dos ensaios triaxi-

ais com drenagem radial e de oedométricos verticais (7. 5 a 8. Om).

Os resultados dos ensaios oedométri.cos com drenagem ra­

dial interna são apresentados como ilustração, pois estes pare­

cem apresentar erro bastante ·sensível, como já discutido ante-

114

ríormente. Os valores de Kh .. obtídos nos ensaíos vertí.caís com

corpos-de-p!t"ova cortados a 9-0.0 foram muí to próxímos dos valo­

res de K e menores· que os· obtídos nos ensaíos radíaís externo, V

parecendo então também não ser este ensaío apropríado para a de

termínação de Kh na argíla aquí em estudo.

Nos pares de valores, correspondentes aos ensaíos oedo­

métrícos com drenagem radíal externa, em ambas profundídades,

(5,5 a 6,0m e 6,5 a 7,0m} e nos correspondentes aos ensaíos trí

axíaís com drenagem radíal (7, 5 a 8, Om) , foí aplícada regressao

linear, estabelecendo-se as seguíntes equações:

a) ensaíos oedométrícos

log Kh = 0,827 xem - 9,197; r = 0,953

b) ensaíos tríaxíaís

= 0,736 xe - 9,203; r = m

0,962 (ponta aberta)

log Kh = 0,807 xe.m - 9,386; r = 0,972 (ponta fechada)

sendo Kh nas três equaçoes em cm/seg.

Pelos graus de correlação, r, obtídos, a

x log Kh é bem aproxímadamente uma reta.

relação e X m

Na fígura (IV.48) sao plotadas, como ílustração, curvas

representatívas dos valores apresentados em trabalhos, para K e V

Kh de argílas moles da baíxada flumínense e santísta, ao lado

dos obtídos nos ensaíos aquí realízados.

IV.7.4 - COMPRESSÃO SECUNDÃRIA

Os valores da velocídade compressão secundáría,~, deteE

mínados nos ensaíos de adensamento oedométrico com drenagem ra­

díal, estão plotados em função da pressão efetiva nas fíguras

(IV. 31 e IV. 32). Vale salientar que o procedímento de ensaio

utílízado vísou príncípalmente a obtenção de eh e que os valo­

res de ca s·ão corres:pondentes ao trecho ínícíal retilíneo da curva

115

deformação x log tempo.

Foi constatado em dois ensaios com dreno instalado pelo

método cravação de tubo com ponta fechada, um em cada profundi­

dade, a ocorrência de valores de Cet· muito altos. Fato idênti-

co ocorreu em um ensaio de adensamento vertical (prof.

7, Om) •

Alguns valores de Cet nao foram considerados na

6,5 a

análise

dos resultados, devido a se ·ter observado ou condições iniciais

do ensaio C E0

, WN J bem diferentes das obtidas em outros cor­

pos-de-prova da profundidade Censaios: ARF8-10; ARA7-10;ARA8-10)',

ou o trecho inicial relilíneo não ter tido boa definição.

A forma das curvas CC! x. log p foi idêntica à obtida nos

ensaios de adensamento vertical. A discussão realizada no item

(.III.4.4) é também válida para estes ensaios.

Existe uma divergência na bibliografia sobre o efeito da

instalação de drenos de areia pelo método cravação de tubo com

ponta fechada no valor de cet. Alguns autores afirmam que este

sofre um decréscimo (ver Johnson, 1970b), baseado no fato que o

valor de Cet decresce com o amolgamento como pode ser visto na

figura (III.17), enquanto que outros afirmam ter encontrado o

contrario em observações de campo (.ver Landau, 1966).

Foi feito o cálculo dos valores

válidos

de Cet médios, Cet, con­m

como discutido acima. Na siderando-se apenas os ensaios

tabela CIV. 3) são apresentados os valores máximos médios obti-

dos nestes ensaios e a diferença (em%) destes, em relação aos

determinados nos ensaios com drenagem vertical. Estes foram com

parados de duas maneiras, levando-se em consideração ou nao os

ensaios que apresentaram valores muito altos.

Os resultados· forneceram informações interessantes quan­

to ao efeito da instalação de drenos de. areia, mas não são con

clusivos principalmente devido ao pequeno número de ensaios rea

lizados.

116

Pode ser visto pelas curvas Ca x log p (_figuras IV. 49. . . m

e IV. 50 J e na tabela {_IV. 3), que na profundidade de 5, 5 a 6, Om

ocorreu em geral um aumento nos valores de Ca devido à insta m

lação dos drenas, exceto no valor máximo correspondente ao mé-

todo trado helicoidal, sendo este aumento mais sensível no méto

do cravação de tubo com ponta fechada, principalmente se consi­

derarmos para cálculo de Ca, o ensaio que forneceu valores bem m

altos. Na profundidade 6,5 a 7,0m, se nao considerarmos os en-

saias que apresentaram valores muito altos para cálculo de eª , m

vemos que existiu um aumento nos valores de e devido a insta a

m lação dos drenas, sendo este também mais sensível no método de

tubo com ponta fechada. Até o valor máximo (pressão de 0,80kg/ 2) ~ -cm , o metodo trado helicoidal praticamente nao prov9cou aume~

to nos valores de C0m. Ao serem considerados estes ensaios

(C0

bem altos), vemos não ter existido um único efeito nos valo

res de Ca , pois no método trado helicoidal estes foram em ge-m

ral menores, praticamente idênticos no método tubo com ponta a-

berta e maiores no método tubo ponta fechada.

Um detalhe importante nos resultados é que no descarreg~

menta inicial os valores de C0

foram praticamente idênticos em m

todos os ensaios.

Os valores da velocidade de compressao secundária deter­

minados nos ensaios de adensamento triaxial com carregamento h!

drostático, estão plotados em função da pressão efetiva na fig~

ra (IV.40). Estes foram em geral próximos aos obtidos nos en­

saios oedométricos verticais. A forma das curvas e a x log p e~

centrada foi também bem semelhante à obtida nos ensaios oedomé­

tricos verticais, diferindo apenas nas pressoes menores e pró­

ximas à~ , onde nos ensaios triaxiais os valores de C foram V a

m bem mais altos.

Foi. constatado em um ensaio com dreno instalado por tubo

com ponta fechada (ATRFl-5) ocorrência de valores de c0

bem

crepantes·dos outros ensaios. No cálculo dos valores de

dis­

Ca m

117

este ensaio nao. foi considerado.

Na figura CIV. 49) foram plotados os valores de C contra a m

a pressao efetiva, sendo encontrado nas pressões abaixo de

e até cerca de 4 cr , valores mais altos ao se utilizar o V

a vm

méto m - ~ do tubo com ponta fechada em relaçao ao metodo tubo com po~

ta aberta, tendo este acréscimo sido de 50% na pressão de 0,25kg/ 2 - /2 - /2 cm , 15% na pressao de O, 50 kg cm , 20% na pressao de 1,0kg cm

2 {valores máximos de Ca) e 7,5% na pressão de 2,0kg/cm. Para

pressoes maiores

ma diferença de -- / 2 sao de 8,0kg cm.

m

que 4 cr constatou-se o contrário,ocorrendo u V

m 2 24% na pressão de 4,0kg/cm e de -14% na pre~

118

TABELA IV. l

RESULTADOS .DE ENSAIOS OEDOMtTRICOS' COM DRENAGEM RADIAL (1)

ã Unidade

Ensaio vrn Elo e- CC

cs Inicial

Ckg/an2i (J (0,8~20, do

vrn kg/ ) Ensaio(%)

ARFl-10 0,33 3 ,59 · 3 ,28 1,352 0,144 146 ,6 8

ARF2-5 0,34 3 ,67 3,33 1,644 0,155 141,73

ARF3-5 O, 31 3,58 3,21 1,550 0,155 143,38

ARF4-10 0,28 3,59 3,32 1,500 0,155 147,61

ARAl-10 0,37 3,69 3,34 1,359 0,188 148,92

ARA2-5 0,44 3, 70 3,53 1,860 0,154 14 7, 86

ARA3-10 0,29 3,56 3,30 1,528 0,210 141,07

ARA4-5 0,26 3,62 3, 43 1,578 O, 144 145,69

ARTl-10 0,34 3 ,68 3,34 1,595 0,161 149, 32

ART2-10 0,35 3, 4 7 3,20 1,478 0,177 139 , 20

AREl-5 O, 36 3,48 3,22 1,682 0,166 145,98

ARE2-9 O, 34 3 ,58 3, 36 1,661 O ,166 , 143, 79

Obs.: PROFarn = 5,5 a 6,0rn

ARFl-10 ~ Adensamento Radial Dreno Ponta Fechada n9 l

10cm

119

TABELA IV.l

RESULTADOS DE ENSAIOS OEDOMfTRICOS

CCM DRENAGEM RADIAL (2)

-ªvm

Ensaio eº (kg/an2)

ARF5-10 3,15 0,34

ARF6-5 3,55 0,34

ARF7-5 3,44 0,40

ARF8-10 2,91 0,48

ARA5-5 3,23 0,38

ARA6-5 3,43 0,39

ARA7.,-10 3,60 0,27

ARA8-10 2,97 0,55

AR1'3-10 3,34 0,36

AR1'4-10 3,41 0,36

ARE3-5 3,14 0,41

ARE4-9 3,15 0,40

Obs .. : PROF = 6 , 5 a 7 , Om am

e e- e av

(0,8a 3,29 m

kq/an2)

2,95 1,452

3,29 1,539

3,20 1,561

2, 72 1,495

3,00 1,545

3,20 1,678

3,21 1,412

2,77 1,595

3,12 1,545

3.,17 1,512

2,93 1,561

2,92 1,553

e s

0,155

0,199

0,155

0,133

0,177

0,177

0,177

0,133

0,177

0,174

0,144

0,133

Umidade Inicial

do Ensaio

(%)

126,04

140,06

138,05

11,8,89

127,94

138,46

143,10

121,45

137,85

140,00

132,67

132,76

TABELA IV.2

VALORES DE t 50 % (min) ENCONTRADOS EM DIVERSOS TIPOS DE ENSAIOS OEDOMtTRICOS

Pressão TIPOS .DE .. :-11!:WSAIO

Vertical 'Radial "interno" Radial 11internd' Vertical (90°) (kg/cm2 ) Drenagem

Ponta Aberta Ponta Fechada Radial Externo (AV (90°) 1-5) 11 Parasita 11 (AV9-5) (ARA6-5) (ARA-7) (ARE3-5)

0,05 11,0 0,89 10,40 4,10 - 1,28

0,1 11,5 - 1,49 4,35 1,81 0,525

0,2 17,2 0,93 3,70 3,45 4,43 1,460

0,4 - - - 20,90 - 10,60

0,8 191,0 11,40 78,00 87,00 50,00 10,40

1,6 138,0 10,50 58,00 62,00 44,00 12,00

3,2 115,0 10,00 51,00 54,00 39,00 9,20

6,4 114,0 6,20 40,00 50,00 36,50 7,40

' 3,2 19,5 1,17 8,80 11,0 8,10 2,05

0,8 100,0 6,80 44,00 42,00 43,00 7,60

0,2 233,0 26,50 170,00 166,00 133,00 33,00

Obs. : Todos os corpos-de-prova foram de diâmetro 5, O San e profundiadade 6, 5 a 7, 0m

121

TABELA IV. 3

Mt:DIA DOS VALORES MÃXIMOS DE C OBTIDOS NOS ct

;s: ct .

l-Êdia dos Valores Fe presentatJ vos

% de Dife-rença em Felação ao Ensaio Ver tical -

ENSAIOS OEDO~TRICOS

PROF = 5,50 a 6,0m am

Oedorré Oõ!clorré Oõ!clorré Oedorré triro - trtro trioo- trioo-Radial Radial Radial Radial

P.Fecnada P.Fechada P.Aberu T.Helic.

* ** * *

O ,0230 0,02594 O ,02084 O ,01881 .

.

* ** * *

12,75 27,16 2,16 - 7, 79

PROFam = 6,5 a 7,0m

Oõ!dare trioo-Radial

Externo

*

0,02278

*

11,67

Oecbrré trioo-

Vertical

*

0,02040

;s:: Oõ!clorré Oedorré Oeclorré Oedorré Oõ!clorré Oõ!clorré Oeclorré trtro trioo triro- triro- trioo-Radial Radial Radial Radial Radial

trioo- trioo-. . .

P.Fecnada P.Fecnadê P.Jlberta T.Helic. Externo Vertical vertical

l-Êdia dos * ** * * * * ** Valores Fe 0,02475 0,02812 0,02475 0,0223 0,02325 0,02180 0,02510 presentatJ vos

% de Dife- * * * * ** 113,53 ~·2 ,29 '·6 ,65 rença em 13,53 12,03 Felação ao ''!;\ :** li- **" . . ~**:•fc

Ensaio Ver - T,39 - 11,16< - 7,37 -tical

Obs.: * - Média sem incluir valor extremo

** - Média incluindo valor extremo

122

FOTO N2 2 Peças para formação da

cavidade do dreno de areia (tubos ocos de

aço inox e trado helicoidal (cobre)

com haste oca)

FOTO N2 4 Guia de instalação

do dr.eno de ·areia (centralização e

verticalidade do dreno) Tubo amostrador

FOTO N2 l Célula de adensamento em adaptação para drenagem radial

instalação do· dreno areia (centralização e verticalidade do dreno) Célula de adensamento

FOTO N2 6 Colocação

do-material utilizado na

formação do dreno ( areia-míc·a "40%u)

123

' ,· --~<---~

FOTO N2 5 Limpeza das internas do Método tubo aberta

paredes tubo ponta

'

Obtenção do cor~o-de-prova no ensaio de adensamento com

drenagem radial externa-FOTO N2 8

FOTO N2 7 Retirada do tubo com simultinea compacta·çio (pequena) do material componente do dreno

-·· ...... ·' . .;·-:-_.

•

-- .• > .... __ -~"'"'

Corpo:de-prova com dreno de apos a secagem na estufa

FOTO Ne 10

FOTO Ne 12 Ensaios

Triaxiais com

drenagem radia 1

interna vista geral

124

-

...

f-3.reia-mica (105º)

Corpo-de-prova com dreno de areia-mica logo apôs a i n s t a l a-ç ão do dreno

Corpo-de-prova com dreno de areia-mica logo apôs a

finalização do ensaio

RADIAL INTERNO N•8 (DEFORMAÇÕES VERTICAIS LIVRES)

~ 20

!!... e o 30 RADIAL INTERNO N•8

(DEFORMAÇÕES VERTICAIS IGUAIS) I=> VERTICAIS

o 40 .... z

"' 50 :i;

/ )( ~\' LIVRES) ')(

' \ 1 v ERT I CAL RADIAL EXTERNO

DEFORMAÇÕES VERTICAIS <t 'I( tJ)

60 z

"' o

7 <l

80

' 90 \

'

........__ 100+----+---+--+---+~--1-----+---+---<'-l----+-----<---<__;;;...-1---

0,001 0,002 0,004 0,006 0,01 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,2 0,4 0,6 º·ª 1,0 2,0 3,0

F A T O R T E M P O , 'T\ ( L og )

fJG.ril:-1 - ADENSAMENTO UNI-DIMENSIONAL-CURVAS TEORICAS

ADENSAMENTO(%) x FATOR TEMPO

126

1 "' .. .. ENSAIOS D E ÇA MP O

' Elo-• u

( P • r 1n • a b 111 d a d• -e.Constante)

....... -.õ.U/0-v' =0,314K ANTES DA

" UJ

o .. o

....1

1D .. UJ

:E

a: UJ

a.

6,80 m

5,80m

5,80 m

10·7

6,80m

VALORES

EM QUE NÃO

SUSPEITA DE

HIDRAULICO

6,0 m

\

, FRATURA 0-0 -llU/<J, >0,31~

ENSAIOS DE LABORATO .. RIO

(Adensamento Unl-Olmuatlonal)

CARREGAMENTO -o-o-A­P,,'/ cr~(campo)

ENSAIOS DE LAPJORATO~RIO

D E TER Mlfr1A00S (Voloru

PELO AUTOR Médio.)

P~tcr;<ea•,oJ

DE ENSAIOS\'\.

SE ~\'\

FRATURA MENTO ·~<,' '\. ~\ '

'\''-. '~ '\\ '

'\~ ., ~\ ' ' ' ~ " ' 10" 8::+-~~~_...~~-t-~-t---;f,--,f,--l--+--l-l-~~~~-+-~~1----;--;-t---+--+--4--t-,l,-',.,,___,~--f"--~-t-~-+---I

0,1 1,0

RELAÇÃO cr:(e)/cr: (compo)

FIG. ]Y- 2 -RESULTADOS DE ENSAIOS DE

DE CAMPO E ADENS. EM LABORATORIO ( APUD.

10,0

PERMEABILIDADE

FRANÇA, 1976)

~ o

E

" -,::,

o r z UJ

::E .. U)

z UJ

o ..

-20

o

10

20

40

50

60

80

90

100

o r UJ a:

o :I: ____ u UJ a: r

RADIAL (DEFORMAÇÕES VERTICAIS

TRECHO RETO

RADIAL INTERNO

(DE FORMAÇÕES VERTICAIS IGUAIS)

0,0 0,25 0,50 0,75 0,90 FATOR TEM p o, Th ( V)

RELAÇÃO ENTRE 1'h(90%) OBTIDO NA CURVA

'r;, (90%) OBTIDO NO TRECHO RETILi'NEO {

R A OI A L INTERNO , 1, 1 6 3

RADIAL EXTERNO, 1,151

FIG.IlZ:-3 - ADENSAMENTO UNI-DIMENSIONAL-CURVAS TÊORICAS

ADENSAMENTO(%) x FATOR TEMPO

o

'º

~ o

> 20 w

30

128

1 1 1 1 - -:-,. 1rME'rooo TUBO PONTA ~ ABERTA

\ 1

( 1 \ ......-METOOO TUBO FECHADA

PONTA

' \ ' '

~.~ ' • ___,., , eh ' \' 1\. ')!,, ~

\. ~,,, ) - .-!r-' ªfOR:~OE - PROVA ,,

• n o m

7 "'

6

o m

.. o m

• z ~ .. "' 4 m z -< o

3 (")

~ 2 3

º· º COMPLETAMENTE -L. •

o 3

N AMi°LGA~O

1 11 2 4 6 1 1 2 4 6 8 10

' o : 2 Q

PRESSÃO EFETIVA,em Kt/ c1112

FIG. TI[- 4 -ENSAIOS DE ADENSAMENTO COM (APUD HANSB0,1960) DRENO CENTRAL

e .

' 'm

•, e'

~·t Zi:i---

0,63cm

e o

o

'i .. i .1 . ·-;. FLUXO

---F=·~

0,5 em

e u

õ

________ _J 1

---- -- ___ _J PRESSAO OE SATURAÇAO

DO DRENO

FIG.IT-5-ENSAIO DE

.. ,.;;

1 L----- ---L ________ _ DRENAGEM PARA A

8 U RETA

ADENSAMENTO TRIAXIAL DRENAGEM RADIAL INTERNA

f

E

"'

4,0 Kv

' GJ - SILVEIRA

• (!)-MEDINA

ªl -BARROS

+r(R. EXTERNO)

/

/-P SILVA I

I

129

BAIXADA /

FLUMINENS

/ /

/ .

/

/

+ / 'e1 + /. 0 "1-

/ E)

/ . / +

•

•

"' 3,0~--------+------C:J-----~,----j~---------j------,.-1 o

N

<t

>

"' o

"' u

o z

à A-LOPES 9 /

/

~ BAIXADA SANTISTA

VALORES

( PACHECO

MEDIOS K de vr m SILVA)

)/ A

• A

• 2.0~------~-------f-----+------------j---------,

/

/ e e,;

/ A/e /

/ •

' VALORES MEDIOS DE Kh à

(PACHECO SILVA)

1,o.l----------l-----------1------------+-------1

0,0 2 10- 7

PERMEABILIDADE (cm/seg)---

F I G. Ill:- 6 - V A LO R E S

NACIONAIS

D E Kh e Kv OBTIDOS EM TRABALHOS

-

2

3

4

1 j

9

-

130

' NIVEL CONSTANTE

A

B c

5 ----i--Ht---i

6----<-

1- RESERVATORIO DE AGUA 2- ENTRADA DE AGUA

llh

C B A

3- SAIDA DE AGUA PARA MANTER NIVEL CONSTANTE 4- TUBO DE CARGA 5- MOLDE CILIN DRICO 6- PROV)'TA

PRESS~O 7-0RIFICIO PARA CAPTURA DE 8- ORIFICIO PARA CAPTURA DE PRESSAO

10

li

12

13

14

15

9- VÁLVULA QUE ESTABELECE o CIRCUITO DE AGUA NO MOLDE !O-TUBO PIEZOMETRICO CORRESPONDENTE AO ORIFICIO 7 li-TUBO PIEZOMÉTRICO CORRESPONDENTE AO o,RIFl·c10 8 12-TUBO PIE 20 METRI CO CORRESPONDENTE A VALVULA e 13-TU 80 PIE ZOM ~ TRICO CORRESPONDENTE A VÁLVULA B 14-TUBO PIEZOMETRICO CORRESPONDENTE A VALVULA A 15-ESCA LA 16- MOLDE C ILI NDRI CO !?-RECIPIENTE DE AGUA

FIG. IlZ:-7-ENSAIOS DE PERMEABILIDADE

5

1 a,

"' o N <(

> .... o

"' u o

-~

131

MICA PURA

3,0..._ ____ ,._ _ _, __________ _,_ __________ _.

AREIA -t MICA {40%)

2P AREIA + MICA( 30 Yo)

AREIA + MICA ( 15%)

AREI A PURA

0/l·U-lf--l--+-+-+-+-H-+----1--+--+--+--<-+-+-l-+---+---+---+--<H-,.++-I 0,02 0,1 1,0

PRESSÃO ( kg/cm 2)

FIG.Ilz:- 8 -CURVA e , log P - ENSAIOS DE ADENSAMENTO$

MISTURA, AREIA - MICA

IOP

4,5-.-----------,----------~----------,-----------,-----------,

t " ;\3

<J)

o N <t > w Cl

w (..)

Cl z 2,1

·5 10

MICA PURA

AREIA+MICA 30°

10 .. ,0-2

P E RM E A 81 LIDA DE (cm/s)

FIG.Il[-9 -CURVA exlog K. MISTURA: AREIA-MICA

1-' w N

6 7 8 9

2

1-BASE DE DURALUMINIO ANODIZADO 2-SOBRf. BASE DE DURALUMl°NIO ANODIZADO 3-BACIA DE INUNDAÇÃO DE DURALUMINIO 4-'b-RINGS" DA SO,BRE BASE DE NEOPRENE 5·PLACA DE ACRILICO COM FURO CENTRAL 6· GUIA 'DO ANEL DE ACRi'LI co

?·PLACA DE CARGA DE DURALUMINIO ANODIZADO B·AMOSTRA

9-DRENO DE AREIA + MICA 10-PEDRA POROSA SUPERIOR li-PEDRA POROSA INFERIOR 12-ANEL DE AÇO INOX. C/PE ORA POROSA 13c'o-RINGS" DA SOBRE BASE DE NEOPRENE 14~'0·RINGS" DA BASE DE NEOPRENE 15-PLACA DE ALUMINIO COM FURO CENTRAL

FIG. IT-10-ADAPTAÇÃO DA CE LULA DE ADENSAMENTO- DRENAGEM RADIAL INTERNA

2

1-ANEL DE AÇO INOX. COM PEDRA POROSA 2-PLACA DE ACRILICO 3-PLACA DE ALÚMI.NIO

NOTA

- AS DEMAIS PEÇAS DA CE LULA JA FORAM RELACIONADAS NA FIG.Ilz:

FIG. Tiz::-11-ADAPTAÇÃO DA CELULA DE ADENSAMENTO-DRENAGEM RADIAL EXTERNA

135

4.0-----------------------------------~-------,

ARA 2-5 ARA 1-10

ARA4-5 '-.::8::=::::~~~~~

ARAS-5

ARA 1-10 = ADENSAMENTO RADIAL

DRENO PONTA ABERTA

0-PROF.0m.' 5,5 a 6,0m

•- PROF.0 m_:. 615 a 710m

Ng 1-DIÂM. "'IOcm am.

13,0 ARAB-10

a,

rt> o N

"' > UJ e

UJ <.)

e z

ARA 4- 5

ARA3-10

0{)2 0,1 1,0 1 ,O ~ 2

P·RESSAO( kg/cm )---

FIG.Tiz:-12-ENSAIOS DE ADENSA_MENTO RADIAL-CURVA e x log p

136

4.0,....---------,------------,------------.------,

ARF 2-5 ARF 4-10 ARF6-5

ARF5-10

ARF7-5 =ADENSAMENTO RADIAL

DRENO PONTA FECHADA

O- PRO F.0

m.= 515 o 6P m

•-PROF: =615 a 710 m am.

Nº 7-DlaM."" 5 cm am.

1 ~o ARFS-10

Q)

"' o N .. > w o

w u o z

AR F 6-5

ARF2-5

AR F 7- 5

AR F 1-10

I.0-1--------+------------+-----------+-------l

0.02 0.1 1.0 !O.O

" 2 p RESSAO ( kg /cm )

FIG.TIZ:-13-ENSAIOS DE ADENSAMENTO RADIAL- CURVA ex log P

137

4,0-------------------------------...-----.

ART 1·10

ART 2-10

ART 1-10:: ADENSAMENTO RADIAL

DRENO TRADO HELICOIDAL N2 1- OIÂM '°' 10cm am

O-PROF. , 5,5 a 6,0m am.

e-PROF: cG,5 a 7,0m am.

1 ~o

Q)

"' Q N .. >

"' o

"' u o z

ART4·10

ART3·10

l.0•+---------+------------f------------+---1

0,1 1,0 10,0 - 2 PR ESSAO(kg/cm ) __ ___,_

FIG.Tiz::-14-ENSAIOS DE ADENSAMENTO RADIAL-CURVA e x log P

1 3,0

a,

(/)

o N g w o

w u o

.z

ARE2·9

AREl-5

ARE4-9

ARE3-5

ARE 2-9

138

ARE 1-5= ADENSAMENTO RADIAL EXTERNO

N2 f -DIÂM."' 5 cm am.

o- PROF.cm.' 5;, a 6pm

•-PRO F.am.' 6,5 a 7,0m

l,0+--------+-------------1------------+-------<

0,02 OJ 1,0 10,0

PRESSÃO( kg/cm2)---

FIG.Tiz:-15-ENSAIOS DE ADENSAMENTO RADIAL-CURVA ex logP

Q)

V> o N .. >

"' e

"' u -e -~

139

-- ARF----

ARA-f--+-

ART -·-•- ·-

-\-

\

1.0 +------------+-----------+-----------+-----l

0.02 0.1 1. o

PRESSÂO(Kg/cm2

) ---

F I G. IlZ: · 1 6 - E N S A I OS D E A D E N S A M E N T O P RO F. 0 m. , 5,5 a 6,0 m

LIMITES DE VARIA~Ão DAS CURVAS e X log p

10.0

Q)

"' o N <(

> UJ o UJ o -o z ,_

140

ARF----

ARA-+-+--. -. A R T - ,_. -- • -

- + ""!-------

LIMITES DE ,. VARIAÇAO

DAS CURVAS

1.0 +--------+-----------+-----------+----f

0.02 0.1 1.0 10.0

- 2 PRESSAO(Kg/cm) ---

FIG .TI[- 17- EN S AI OS D E A D E N S AME N T O PROF.0

m. ,5,5 o 7,0m

LIMITES DE VARIAÇÃO DAS CURVAS e X log p

1

" w

<t u "-· -u

"' Q.

"' "' ..J <t u l­o:: "'

141

ARF----

ARA-t--+-

AR T -•-•-- •-

LIMITES DE

VARIAÇAO

DAS CURVAS

> 40 +---------1:------------+-----'<\-'<:-V",-------+---1

o •« <..> <t :E o:: o· "-"' o

0.02 0.1 1. o - 2 PRESSAO(ko/cm) -

FIG. Il[-18-E N SAI OS D E AD E NSAMENTO PROF. 0 m_,5,5 a 6pm LIMITES DE VARIAÇÃO DAS CURVAS Ev X log p

10.0

142

ARF-----

ARA-+--+-

ART-•-•-- •-

~ 20

2.. '~y LIMITES DE > w

\ VARIAÇÃO .. \ .li' DAS CURVAS u

IL

\~ u "' Q. V) ,"' "' ..J \ .. u \" 1- r- ,\ "' "' > 40

o '\ ... (,). .. ) :lo

"' 1 o IL

"' o '

0.02 0.1 ,. o 10-0

PRESSÃO ( Ko/cm2J---

FIG.TIZ:-19-ENSAIOS DE ADENSAMENTO PROF:am.•6,5 a 7,0m

LIMITES DE VARIAÇÃO DAS CURVAS €v X log p

143

o 30 o. 05 r----------=o.io __ _

0.20--

10 27

PRESSÃO( k /cm 2)

20 24-E E

~ ~ <!

"' a:: :, f-o "' ...J o <! ::;; u o. 8 O <!

"' a:: ' ' <! o

' 30 ' 21 <! a:: :, f-..J

<!

---40 18

3.2 O

50 15

0.1 LO 10. 100. 1000. 10000. TEMPO(min)

FIG. ll[-20 -cuRVA RECALO UE x TEMPO-ENSAIO ARA3-10

144

o 20

t::~~-----=-.:..:.::==::~----020 ----

o 05 010

0.40

18

PRESSAO( k /cm 2)

20 16 E E

~ !e. <(

lú a:: ::, o.ao >-o

--------U)

.J o <(

----::;

u <(

UJ <( a:: o

30 14 <(

a:: ::,

>-.J

<(

-------40 12

---50 10

-~t-..,-640 ---0.1 1.0 10. 100. O. 10000.

TEMPO(min)

FIG. Tiz:-21- CURVA RECALQUE x TEMPO -ENSAIO AREl-5

320

1 280

"' " ~ N-.._ E

" 240 .. 'O

M

.1: u

" u 200

o ... z w ~

160 .. "' z w o

"' 120

w o

"' w o 80 u

40

145

ART 2-10

AVll-5

0,02 0,1

VER ESTA REGIÃO AMPLIADA

N A F I G. .Il[ - 2 3

1....------Â~----,

2 PRESSAO, Pm ( Kg/ cm )

FIG.TI[- 22 -CURVA Cv e Ch • log ftn PROF. 0 m= 5,5 a 6,0m

OBS:CALCULADO PELO METODO log

10.0

280

o, a, .,

;;--E u ..

'O 240

" ,:;

o .. > 200 o

o 1-z w :=;; 160 .. (/)

z w o ..

120

w o

"' w o 80 u

60

40

20

o

ARA6-!5

ARF!S-10

ARA !5-!5

0,02 0,1

146

ESTA REGIAO AMPLIADA

FIG.IY-24

ART4-10

1,0

PRESSÃO, Pm ( kg/cm2)----

FIG.Ill-23- CURVA Cy ech x log Pm

OBS:CALCULADO PELO METODO log

10,0

147

14,0 ARA -ARF 1-10

t ARF4-10 ARF3-5

O-ev ARA 2-!5

ARAl3· 10 12 •-eh ARF3-5

o,

1 " " .. , ARTl-10

E 1 u

~ ART 2·10 'o

M 10,0

"' ARF 2-5

u ARF2-5

" > ARAl-10

u

8,0

o .... ARA 4- !5

z ARA 1-10 l,J

:E ARAZ-5

< 6,0 <J)

z l,J

o <

l,J 4,0

o

ARE2-9 ARE 2-9 u: "' AR E 1- 5 ARE 1 -5

o u

2,0

AVl2•10

AV 3 -5 AVII- 5

AVll-5 AV3-5

AV 2 - 10 AVZ-10

º· 0,02 0,1 1,0 10,0

PRESSÃO, Pm ( kg/cm 2)

FIG.Il[-2 4 - CURVA Cv e eh X log Pm PROF.am' 5,5 a 6pm

OBS'CALeU LA DO PELO METO DO loo t

148

ART 4-5

14,0 ARF5-IO

t ARAe-5

0-Cv ART3-IO

"' 12p

ARA 7-10

• -eh .. AftF6-5 ~

' N ARF8-IO E

" 1é, ARF7-5

" 10,0

.e ARA 9-10 u ..

> u ap

ARA 5-5

o 1-z w

ARA6-5 ::E AR F 6- 5 .. 6,0

"' z ARF7-5 w a .. w 4P a

ARE4-9 ARE4~9

"' ARE 3- 5 L,J AV9-5 o u

2,0 AV9- 5

AVI0-10

AV 8-5 AVB-5 A V5-IO

0,0 0,1 1,0 1 ,o

PRESSÃO,Pm ( kg/cm 2)

FIG Ill- 2 5 -CURVASC, e eh X log Pm PROF.om.' 6,5 a 7pm

OBS:CAL CU LA DD PELO METO D O 1 og t

149

40

ENSAIOS DE ADENSAMENTO

DRENAGEM RADIAL • • DRENO TUBO PONTA FECHADA 6 ~+ + +' + DRENO TUBO PONTA ABERTA • /1} -t "Ili .. +. 0 DRENO TRADO HELICOIDAL • • + 0 RADIAL EXTERNO o 6-h o C:

• 6 DRENAGEM VERTICAL \ o

+ • {:;,-ENSAIO CONVENCIONAL

" •-CORPO-DE-PROVA MOLDADO a g oº

çp 0 ~ ,o)

6 . ~ -;;;e

(/)

o N

+ .. > UJ o

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0 +

UJ <.)

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• + +

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++ 6

Cõe tJIII 0 • •++ !D. o

1.0

.

,o . . . . . .. . . . 0,02

o

PERMEABILIDADE ( cm/sev)---

FIG.Til:0 26-cuRVA em x log K PROF. 0 m.= 5,5 o 6,0m

BASEADO EM Cv CALCULADO PELO MÉTODO log t

150

4-0

ENSAIOS DE ADENSAMENTO

DRENAGEM RADIAL

1 3.0

e DRENO TUBO PONTA FECHADA • + DRENO TUBO PONTA 1:::::, • ABERTA •!:::::, • 0 DRENO TRADO HELICOIDAL '!:::::,. ' e! ê 0 RADIAL EXTERNO

8 • o DRENAGEM VERTICAL • 6 +

0 6 0 ~0 •• 0 -f-- 8-ENSAIO CONVENCIONAL

• - CORPO-DE-PROVA MOLDADO a 90º 6 • o,E t::.•11. •+ o

"' o • o N

"' 0 0 • >

.... o

.... u õ z ·-

6. ··ti t::.rS' o

2-0 00 •

~ •• ºm <ff) ~

6tl •• --là e • + 10

1.0

. . ·-· -7 -· º·º 2 10 10 10

PERMEABILIDADE( cm/seQ)---

FIG.Ilz:-27-cuRVA emx IOQ K PROF.am.' 6,5 a 7,0m

BASEADO EM Cv CALCULADO PELO METODO loQ t

151

AR A 4- 5 A RF 3 -5

16,0

• -eh

•-e h3

1410 ARA3-10

1 :: 1210 ARA2-5 ~

' ARF4-IO N

E o

• 'o ARAl-10

oc J0,0

"' ~ <.)

ARA3-10 ~

ARA 1-10 ~

<.) 8,0 ARFl-10

o t--z w ARA 2-5 ::i; ARF4-IO

"' 6,0 AR A 4- 5 U)

z w ARF3-5 o <t

4,0 w AREl-5 o

ARE2-8 "' ARE2-8 w o ATRF2-5 <.)

ATRF3-5 2,0 ATRF3-ATRF2-5

ATRF 1-5

o,o-l---1---+--+-+-t-+-+-+----+---+---+--+-+--+-1-++-----11-----+-1--4--+-t-+-+-+-o~o--"'" O, I 1,0 1 1

PRESSAO,Pm (Kg/c"'2

) ---

FIG.-Il[-28 -CURVAS eh e C h3 X Lo g P m PR O f = 5, 5 om.

oas, CALCULADO PELO METODO Vi

1 .. .. .. ........

E u

• ' o

w

"' "' <)

" "' <)

o 1-z "' ::E ... "' z "' e ...

"' e

"' "' e <)

152

ARF 6 -10

e-Ch AR A 6 -5

14,0

&-C h 3

12,0

ARA8-I RF8-10

ARA 5-5 10,0

8,0

6,0

4,0 ARE3-5 ARE3-5

ARE 4-8 ATRA3-5 A T R A 1 -5

2,0 ATRAl-5 A T R A 2 -5 ATRA2- 5

ATRA3-5

o,o.,l...---l--+---+--+--,-.l--<oe+-,1---+---+--~--<i--,f-i-t-+1+,o----t---t--+--+-+-t-t-+i10f-,-o----;

P A E S S ÃO , P m ( Kg/cm2

) ----

flG.-TI[-29 -CURVAS eh • PROF. =6,5 am. o 7, O m

08S, CALCULA DO -

PELO METO DO Vt

t " " ' N

E u

> E

.. o

o:: t-

'"' :E :::, -' o >

"' o .. o

-' <D

0,5

0,3

U) 012 V)

"' o:: Q.

:t: o o

"' o

"' "' o o

0,1

º·º 0,02

ARA

AR A 5- 5

AR F 3- 5

0,1

153

ARF4-IO

ARA3-IO

ARF2-5

ART2-10

1-5

ARA2-5

1,0

PRESSAO,Pm Kg/cm2)~~~

10,0

F I G. TI[- 3 O - CU R V A - mv C A L C U L A D O

COM A OEFORMAÇAO TOTAL - PROf0m_=5,5 06,0m

1 "' o

<J

' J <J

• ()

~ Ct:

'<t o z :::, () w cn

a.: ::;; o ()

w o lL UJ o ()

t "' o

<J

' > w

OP24

opos

<3 0,02-4

8 ()

... -~

154

O -PROF.am.'5,5 a 6,0m

a -PROF.am.'6,5 a 7,0m

ARA3-10

ARA 4-5

0- PROF.am.' 5,5 a 6Pm

•-PROF.am.'6,5 a 7,0m

ARF 3 -5

AR A 6-5

ARF 6-5

ARF 7-5

o z 3 0,0161---------+-----l-.f;--/-l/-:_--+~~~~~~------1 w cn a.: ~ ()

w o ~ 0,008

8

0,000

0,02

FIG.N-31- CURVAS e ... X log p

/ /

OESCARREGAMEN­-TQ

1,0

• 2 PRESSAO(kg/cm )-~~-

ARF 1-10

10,0

155

0,032

f 0-PROF.0ms5,5 a 6,0m

"' 0,024 •- PROF.am.'6,5 a 7,0m

o

<l

' ART 1-10 > w <l ART2-IO

' u 0,016

<(

ii: -« o z ::, u w (f)

a: 0,008 ::, o u w o u: w o u

0,032:------------------------------------

' "' o

~ "' <l

' u

0,024

0- PROF.am.' 5,5 a 6,0m

a - PR O F.0m , 6,5 a 7,0m

AR E 4-9 ARE2-9

~ a: 0,0164----------1---------#,l---+-'~-----------l <( o z ::, u w (f)

a: ::, o º·ººª u w o

"' w o u

º·ººº 0,02

FIG. Iíz::- 32-C U RVAS

0,1

e"' X log p

OESCARRE GAM ENTO

VALORES

NEGATIVOS

/ 1,0

PRESSÃO ( kg /cm 2) ---e~

10,0

"' <J)

o N

"' > l,J o l,J

u o -~

AVl-5

AV3-5

AV2-5

ATRF4-5

AVI­

AV2-

ATRA 4-5

156

A T R A 2 - 5"' A D EN SAM EN TO T RI A XI A L RADIAL

DRENO PONTA ABERTA Nç2

DIA M.0rii:' 5 em

ATRF4-5

ATRA2-5

1.0 +---------1--------------,f------------+----l

0.02 0.1 1.0 10.0

PRESSÃO ( kg/cm2) ----•

flG.ff-33-ENSAIOS DE ADENSAMENTO OEDOMETRICOS E TRIAXAIS

CURVA e x log P -PROF. =7.5 a 8.0m om.

157

A T R F 3 -5 "" A D EN S. T R ,1 AXIAL

RADIAL DRENO PONTA FECHA-. D A N2 3 - DIA M.om."" 5 em

~ 20 D

>

"' .. u "-u UJ Q. (()

UJ

.. u ll'. AV3- 5 ATRA 3-5 1- ATRAl-5

·u, AVl-5 ::; ::,

40 ..J o > AV3-5

o ... <.> .. ::; ll'. o "-uJ o

! 60

op2 0,1 1,0 10,0

PRESSÃO ( Kg/cm2)---,,-

FIG.N-34-ENSAIOS DE A DENSA ME NTO - CURVAS Ev x log P - PROF.0

m_=7,5 o 8,0m

~ ~

"' o a:: ...

'"-' ::E :::, ..J o >

o . "' <> "' a::

"' >

158

º,----=~~=-------------,

10

20

30

40

50

------... º;:.:_· 125 r------------------ ------

' '

' ' '

-----=----- --

0.1 1.0 10. 100. 1000. 10000. TEMPO(min)

FIG. ff-35-CURVA RECALQUE x TEMPO-ENSAIO ATRF4-5

159

t 50

AVIB-5

o - Cv

"' " 4 ~

N-..._ E u 40 ..

'o AV 19- 5

~ 35 ., " (J

" 30

> (J

2

o 1-z 20 w :E

"' "' z 15 w ATRA2-!5 AV17·!5 o ATRA3-5

"" VER E STA REGIÃO AMPLIADA w ATRF 3-!5 o NA FIG. IlZ: - 3 7

u: /\ w 5 o ATRAl-!5 u

o 0,02 0,1 1,0 10,0

PRESSÃO, pm (kg/cm2)

FJGTIZ::-36- CURVA Cv e Ch 3 • log Pm PROF.cm.' 7,5 a 8,0m

oss,CALCULADO PELO METO DO log

t e>

" "' N'-

E u ..

'o

X

~

(J

" >

(J

o .... z w ::; <t (J)

z w o <t

w o

lL w o (.)

2P

1,0

o op2 o,r

160

ATRA3-5

ATRF4-!5

ATRA4-5

1,0

2 PRESSAO, Pm ( Kg/cm ) ---

FIG.TI[- 3 7 -CURVA Cv e Ch x log Pm

o BS' e A L e u L A D D PELO ME TO D O log

ATRA 4-!5

ATRF4-!5

10,0

(/)

o N

"" > w o

w u õ z

4.0

2.0

+~ ~

1.0

º·º

.4 ~6 ~ -

1 l

.

-• 10

161

+ -0.. -+t-6 .+6 *

--l6 -P-t-

• 6 ~6

.6 ++

+

.6 ENSAIOS DE ADENSAMENTO

+ OEDOMETRICO VERTICAL

6 TRIAXIAL RADIAL DRENO TUBC PONTA ABERTA

• TRIAXIAL RADIAL DRENO TUBO

PONTA FECHADA

. . . -,- -,- .. .

-7 ' -· 10 10

PERMEABILIDADE (cm/seg) ---

FIG.Ill-38-CURVA em x log K PROF. = 7,'5 a 8,0m am

BASEADO EM c. CALCULADO PELO METODO log 1

1 "' "' ' N E u

> E

.. u

o: >­

'w :E :, ...J o >

"' o .. o ...J

CD

162

0,5 ENSAIOS OE ADENSAMENTO TRIAXIAIS

RADIAIS

Q,4

0,3

(/) 0,2+-------­"' "' o: a. :E o u

"' o

"' "' o u

AT RA3-5

ATRA4-5 0,1

ATRF 4-5

ATRA4-5

ATRA 3-5

o,o-1--........ ~+---+--+--+-+"""-l---~~1------+~1--11--t-t-+-+-l---~---1>-----+----11--t--+-~l-+i 0,02 0,1 110 'º·º

PRESSÃO , P m K g / e m2 )

FIG.TI[-39-CURVA mv xlogPm

mv CALCULADO COM TO TA L

-PROF. 0m.= 7 1 5 o 8 10 m

A DEFORMAÇÃO

0,032

1 "' o

<I 0,024

' w> <I

• (,J

<[

ã: 0,018 '<[ o z :::, (,J

w "' o. :li

0,008 o (,J

w o

"' "' o u

º·ººº 01032

t C1 0,024 .2 <I

' > .... <I

.. u <[

ã: •<[ o z a w "' O.: 0,008

8 w o

"' "' 8

0,02

FIG IlZ:-40 - CURVAS

163

ATRA3-5

AV3-5

ATRF3-5

0,1 1,0

PRESSÃO( kg/cm2)-----

Co, X log p PROF-om: 7,5 a 8,0m

164

FIG. ri[-41 - OCORRE N c IA D E DRENAGEM I N D E SEJA D A, ou "PARASITA", NO ENSAIO OEDOMETRICO COM ORE-

N A G E M "R A D I A L 1 N TER N A"

FIG.Il[-42-ENSAIO DE ADENSAMENTO COM DRENAGEM

"p AR AS I TA"

165

o

10

20

~ ~ ., ::::, o ...J <[

V ., a:

30 •

40

50

OI 1.0 10. 1 O.

TEMPO(min)

PRESSÃO ( k

10 O.

0.10

o. 40

/cm•)

.......

' '

1.60

..... .......

..._ -

10000.

'

.....

-

FIG.TI[- 43- CURVA RECALQUE x TEMPO - EN S A 10 A O EN S.

COM DRENAGEM "p A R AS I T A"

20

18

16 E E

<[

a: .... cn o :E <[

<[ o

14 <[

a: ::::, .... ...J

<[

12

10

1 "' ~ ~

' N E

" .. 'O

~

~

u

~

> u

o 1-z w ::;

<t

"' z w Cl e,:

w Cl

.,,; w o u

166

3.0,,---------.-----------r----------,-----,

2-0

1,0

eh ( A V ( 90°))

1 D

•

ARE 4• 9

AV(90°> 1- 5

AV(9~3-5

AV (90°'.I 2- !5

AVS-5

AV 2 - 10

eh ( R. EXT.)

+ 6.

Â

O - P R O F. 0 m. =- 5 1 5 a 6 1 O m

• PROF.0 m=6,5 o7,0m

1 .

AV9-!5

AV 2-1 O

AV 3- !5

º'-+--+---+---+--H--+-++---+--l--+--+--++-+-H-----l--1---lr-t-++-l-+f----l 0,02 o, 1 1, 1 ·º

PRESSÃO, Pm ( Kg /cm2

) ---

FIG.Il[- 44- CURVA Cv e Ch x log Pm

' oes, CAL cu LA DO PELO METO D O 1 og t.

167

2,8

2,4 0-PROF.am., 5,5 a spm

E •-P ROF.am. ,s,5 a 7,0m >

u

"' E .c

1,6 (.)

o • <(

<> <(

_J

w a:: 0,8

º·º+--------+-----------+-----------! 0,02 0,1 1,0 1 ,o

P R E S SÃO , Pm ( Kg/ e m2)

F I G. TI[ - 4 5 - R E LAÇÃO chm/ CV X Lo g Pm m

t o,2

E •-ch3m ( TUBO PONTA ABERTA)/ Cvm "' .e u

0-Ch3m ( TUBO PONTA FECHA DA) /Cvm

"' E 2/4 "' o-ch3m ( TUBO PONTA ABERTA)/ ch3m ( TUBO PONTA FECHADA ) .e u

~

E > z 1,6

E

"' .c u

U)

w 0,8 'º (.).

<( _J

w a:

0,0+--+--1--;HH+++---+--+-l-+-+-H+<,----+--+--+-+-+--+-1-+-I 0,02 OJ 1,0 1 ,o

P R E S S ÃO , P m ( K g / e m2 )

FIG.Il[-46-RELAÇÕES e / e e h3 V m m

'" • .. N' E

u .. 'o

" ~

u

o ,-. z w :E .. C/)

z w o .. w o

"' w o u

168

AR E 4- 9

AR E 2-9

AR E 1- 5

ARE 3• 5

2,0

AR E 6-!5

1,0

ARE 5 - 9

eh ( R. EX'[)

~o - P R O f. am. : 5, 5 a 6, O m

.À.--• -PROf.am.=6,5 a7,0m

ARE2-9

A"E 4-9

ARE l-5

AR E 3-5

ARE 5-9

Ã.6.-AMOSTRAS IN D E FORMA O AS 8 DA O U A LI O A O E

OE

• D- A Mo s T R A s e o M P L E TA M E N TE AMOLGADAS NO LABORATÓRIO

0,0+--+--l-< __ ..... ...i.------+---+-+-t-+li----+--+----.......... +----1 10,0 0,02 0,1 1,0

PRESSAO, Pm (Kg/cm2)-~-

F I G. IS[- 4 7 - C u R V AS Ci, X LOQ

CALCULADO PELO METODO Lag

159

PACHECO SILVA

AUTOR

PELO AUTOR

----CURVA em X Log Kh

1

- - --cu R v A em x Lo g K v

3,0---~----f--+--+---r,,_____,___------j

E

"'

V)

o

N .. >

"' 0 2,0

"' !j u

1)/ o z

// /

/f/

1,o+----------+------------+------,r--------+--------1

PERMEABILIDADE (cm/seg)

F I G. TI[-4 8 - C U R V AS REPRESENTATIVAS DE VALORES DE

K, e K h APRESENTADOS EM TRABALHOS NACIONAIS

170

(\032 -r----------,-------------,------------"T""---,

t E

1 tJ 0,024 -o

o . .., :E

ENSAIOS ADENS. TRIAXIAL RADIAL

-•-•-DRENO TUBO PONTA FECHADA

-·-·- DRENO TUBO PONTA ABERTA

ENSAIO ADENS. OEDOMETRICO

--- DRENAGEM VERTICAL

.. ii: '1 o,o 1s+--------+------/-.!----l----l----\-'~'---------+----I

(.)

l!l I ~ / 8 0,008

"' / o

t:i /

CO(VALORES

8 ' o,oooL-------+------------+---_:::::1:.:1'. ____ .j... __ _J

1 E • (.)

o o "' :E

0,032-r----------,-------------,------------~---. ENSAIOS ADENS. OEDOMÉTRICO

DRENAGEM RADIAL

-•-•- DRENO TUBO PONTA f ECHADA PROF.cm. e 55 a 60m

-·-·- DRENO TUBO PONTA 0,024

+++ DRENO

.. o: .. o z ~ 0,016+--------+------j'-/---.f---,H,,-''<"'=---------+---i v

"' U)

a: " o (.)

"' o

LL

"' o o

/

º·ººª

/ /

/

e-i-+ 0,000-1---+--+-iH--t-+-t-+---+--+--if--l-H--t-+-f----+--+-+-+-+-1-+-+-+----I

10,0 0,02 0,1 1,0

PRESSÃO ( kg/e m2)

FIG Il[-49 - CURVAS X log P

171

0,032..-----------,..------------.------------,.----,

e u1

0,024

-o o . w :E

<t a::

ENSAIOS ADENS. OEDOMETRICO

DRENAGEM RADIAL

-x-•-DRENO TUBO PONTA FECHADA

-·-·- DRENO TUBO PONTA ABERTA

+ + + DRENO TRADO HELICOIDAL

--DRENAGEM VERTICAL

'c3 0,016f---------+--------f.'fil-----l~c'\\:-----------t----t z a w "' o.: :E 8 0,008

w o

u.: w o u

DESCARREGAMENTO

CocVALORES NEGATIVOS~-

/ "'f. ~~

0,032.,...-------~-----------~------------,.-----.

E • u

o õ

•w :E

:5 a::

'<t o z

OBS: VIDE CONVENÇAO

0,024 ACIMA

=, 0,016 +---------+-------+.Pl----+-.,.,.--'~--------t-----1 u w

"' a: :E o u

w o

u: w o u

0,008

0,000

0,02

FIG . .Tiz::- 5 O - CURVAS

0,1

DESCARREGAMENTO

CCI( VALORES

1,0

PRESSÃO ( kg/cm2)

1 og P

10,0

172

V - Tentativa de Estudo dos Efeitos da Instalação

de Drenas de Areia - Tubo Ponta Fechada na Re

sistência ao Cisalhamento não Drenado

173

V - TENTATIVA DE ESTUDO DOS EFEITOS DA INSTALAÇÃO DE DRE

NOS DE AREIA - TUBO PONTA FECHADA NA RESIS~NCIA AO

CISALHAMENTO NÃO DRENADO

V. 1 - INTRODUÇÃO

Quando um dreno de areia é instalado pela cravaçao por

percussão de um tubo com ponta fechada, um volume igual àquele

do tubo deve ser deslocado. Conseqüentemente, deve existir uma

forte perturbação em uma área anular pelo menos aproximadamente

igual à área transversal deslocada. Na realidade, ,em diversos

casos têm sido observadas perturbações ainda além desta área.

No capítulo II, item II.5, deste trabalho, são apresentados al­

guns dos possíveis efeitos desta perturbação. Em relação à re­

sistência ao cisalhamento do solo encontra-se na literatura que

uma redução na resistência nem sempre ocorrerá, mas que deve

ser considerada esta possibilidade, principalmente em solos sen ~ . si veis.

Como uma tentativa para conhecer o efeito da instalação

de drenas de areia - tubo ponta fechada na resistência ao cisa­

lhamento da argila em estudo, foram realizados ensaios.de palh~

ta ( "vane") em laboratório ao longo da amostra contida no tubo

amostrador, com dreno de areia instalado no centro pelos méto

dos de cravaçao por percussão de tubo com ponta fechada e de tu

bo com ponta aberta e em amostra sem dreno instalado. Foram re

alizados também ensaios ao longo de uma amostra de um tubo amos

trador com três drenas instálados pelo método de tubo com ponta

fechada.

V.2 - PROCEDIMENTO DE ENSAIO - EQUIPAMENTO

O equipamento de ensaio de palheta ("vane")utilizado foi

o fabricado pela Wykeham Farrance de tipo de laboratório, equ~

pado com um motor. O torque e a rotação da palheta são medidos

em graus. O primeiro é aplicado através da torsão de uma mola.

A palheta utilizada consistiu de quatro lâminas, cada uma com

2,54cm (lpol.) de altura e 1,27cm (1/2 pol.) de diâmetro.

174

Os procedimentos de instalação dos drenos de areia foram

descritos no capítulo IV, item IV.4. Para os ensaios de palheta

o material utilizado nos drenos foi areia pura.

A localização dos drenos de areia (diâmetro l,26crn)e .dos

ensaios de palheta em cada seção de amostra ensaiada .com ou sem

dreno instalado, assim corno, as posições das seções no tubo, os

10cm iniciais do solo no tubo não eram utilizados para ensaio,

estão apresentadas na figura (V.l).

A palheta era introduzida 2,50cm na amostra de argila

dentro do tubo, a qual foi extraída na profundidade de 4,50 a

5,0rn, dando-se então início ao ensaio.

Após a obtenção da resistência máxima, o que levava em

torno de 9 minutos, eram dadas quatro voltas completas na palh~

ta e um novo ensaio era realizado para determinar a resistência

ao cisalhamento do solo "amolgado". Este último ensaio era rea

lizado apenas em quatro dos oito ensaios "indeforrnado" realiza­

dos em urna seção. Após a realização de todos os ensaios em urna

seção do tubo, eram retirados 6 a 7cm de material. Este cilin

dro de solo era cortado para constatar se havia conchas ou raí

zes. Existindo, este fato era anotado na folha de ensaios eco­

mentava-se a possibilidade de influência no resultado do ensaio.

Em caso afirmativo, este não era considerado na apresentação

dos resultados. Procurou-se realizar ensaios o mais próximo po~

sível dos drenos de areia mas evitando-se distâncias próximas

demais, seja em relação ao dreno, seja em relação a outro en­

saio. Durante os ensaios a amostra era coberta com papel celof~

ne para diminuir o ressecarnento, sendo feito ainda um acornpanh~

rnento visual, procurando-se ver se ocorria drenagem da água dos

poros do solo pelo dreno de areia, não se tendo observado esta

drenagem em nenhum ensaio.

O procedimento de ensaio foi o mesmo em todos os ensaios

de palheta realizados. O valor de "n" nas seçoes com um so dre

no foi aproximadamente 10, enquanto que nas seções com três dre

nos de areia "n" era igual a 5, O.

175

V.3 - RESULTADOS

O cálculo da resistência ao cisalhamento nao drenada., S , u

foi feito assumindo-se que a superfície de ruptura é um cilindro

de altura e diâmetro iguais aos das lâminas da palheta, a resi~

tência é completamente mobilizada ao longo desta superfície e

condições isotrópicas de resistência existem dentro da massa de

solo (Sh = Sv). A fórmula resultante para a resistência ao ci­

salhamento é:

T s = u

li (H o2 + o3

2 6

sendo na palheta utilizada H = 2D, temos:

6 T 2 s = (kg/cm )

u -7-li D3

T = torque máximo (kg.cm)

H = altura das lâminas da palheta (cm)

D = diâmetro das lâminas da palheta (cm)

Nas figuras (V.2 e V.3) sao apresentados os valores de s .u

x dfstância do centro da seção transversal da palheta ao centro

da seção transversal da amostra (R), em cada seção de amostra ao

longo do tubo amostrador, com ou sem dreno de areia instalado.

Na figura(V.4)são apresentados os valores médios de S do solo u

"indeformado" e "amolgado" determinados em cada seção da amos

tra ensaiada.

V. 4 - DISCUSSÃO

Os resultados obtidos nos ensaios realizados nas seçoes,

onde um dreno de areia foi instalado ou naqueles realizados nas

seções com três drenas instalados, parecem mostrar que nao hou­

ve influência da cravação de um tubo com ponta ·fechada ou com

ponta aberta nos valores da resistência ao cisalhamento da arg!

la para distâncias ao dreno de areia superi.ores ao raio do dreno.

176

Os resultados obtidos nestes ensaios porem nao sao con

clusivos devido principalmente ao pequeno número de ensaios rea

lizados, à dispersão de resultados inerente a este ensaio: e a

impossibilidade física (dimensão da palheta) de se realizar en

saios realmente próximos ao dreno.

Um fator importante é que a perturbação provocada pela

instalação de drenos de areia - tubo ponta fechada encontrada

por Hansbo (1960) foi proporcional ao comprimento e ao número

de drenos instalados, podendo portanto os resultados obtidos no

campo serem diferentes dos apresentados nestes ensaios de labo­

ratório.

Vale salientar que no Cap.I, item I.5, a argila aqui em

estudo foi descrita como tendo uma sensibilidade,. St (resistê~

eia ao cisalhamento indeformada/resistência ao cisalhamento com

pletamente amolgada), variando entre 2 e 3. Pelos resultados ob

tidos nos ensaios de palheta ( "vane") em laboratório, realiza

dos neste trabalho e descritos neste capítulo, o valor de Sta­

presenta-se entre 3,5 e 4,5. Arman e outros (1975) descrevem

que a resistência ao cisalhamento medida logo após serem dadas

várias voltas completas na palheta ("vane"), não é indicativa

da resistência ao cisalhamento do solo completamente amolgado,

não sendo desta maneira o valor de St calculado por este ensaio

representativo da sensibilidade do solo.

177

POSIÇÃO DOS ENSAIOS(R)

"' .;

2.4 2.0 2.0 2.4

N, 10.0

POSIÇOES DAS SEÇOES NOS TUBOS

~--o---~ o---~ o~--~ o o o

SOLO NÃO APROVEITADO

0 SEÇÕES 20

\ ' .• 2 E

E E TENSÃO • o 30

DE 30

o ~ @ @ o "' UMIDADE .. © 4

40 40

;

@ ® DRENO DE

AR EIA

© "º © "º © "º :,

( 6

f !

•o 60

FIG Y- 1 -LOCALIZAÇÃO D OS ENSAIOS O E PALHETA

EM LABORAT Ó RI O

2 Su ( kg/cm )

r,LIMITES DAS~ PALHETA

1

o.o

.1 ' ' 1

5 1 1

1 - • • 1 • •

o

1 1

178

SEÇÃO

0

s u 10 20 30 40 R(cm)

o z

o .1

o.o 5

Su

1 . 1

1 1

1 . 1 o

1

1 • • • 1 • •

1

1 1

20 30 40 R

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• 1 º·'+----+--r--~~--1---+ • •

0.05+---~-+----+-~

Su

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.1

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10 20 30 40 R

1 • 1 1 • - 1

' 1 1 1 • 1 1 1 1 1

10 20 30 40 R

1 1

1 1 • • • 1 1 • •

1 1 1 1 1

10 20 30 40 R

1 1

1 1 . 1 • 1

1 • • 1 1

1 1 1 1

10 20 30 40 R

©

G)

©

G)

©

OBS, VER LOCALIZAÇÃO OAS

SEÇÕES NO DESENHO Y-1

"' o

"' :,: (.)

"' u.

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z o o.

o z

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o CD ::,

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2 Su ( kg / cm )

~LIMITES DAS"' PALHETA

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O.O 5

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1

1 1

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10 20

1 1

1 1 1 1

10 20

1 1

1 1

1 1

10 20

10 20 1 1 . 1

1 1 . 1 . 1

10 20

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. . 30

• f

30

± • • •

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• • •

30

+ +

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30

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40

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40

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40

l

40

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40

1 ' 1

1

1 1

R (em)

1 1 1

1 1

1 1

R 1 1

1

1 1 1

R

1 1 1 1

1 1

R

1

1 1

1 1

1 1

R +t_ TUBOS DISTINTOS

O BS: J P ROfam.= 4,5 o 5 10 m

085:0S PONTOS ESTÃO PLOTADOS NO CENTRO DA HASTE oo"vANE"

F I G. Y. - 2 - C U R V A S Su X R

<t f--0:

w aJ

<t

<t f­

z o (l.

o z UJ

o: a

:;; o

179

SEÇÃO 2

Su ( kg /em ) 2

Su ( kg /em )

~LI M 1 T ES DA PALHETA

o . 1 • 1

O.O 5 r 1 1 • • 1

~ 1

1 1

1 1

Su 10 20 30 40 R(cm)

1 O. 1 +,-.,...,,,---,'f--+-~--.--,ct--+-

.· ··,: 1 e j : 1

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1 • • 1 0.05+'--=··-+----+-----j---

i : Su

.. .. •:. 10 20 30 40 R

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1 j ·' e O 1

1 1 0.05-1----~-f------+--c--

l 1

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. .

1 . 1 20 30 40 R

1 1 • 1 1

1 • 1 • • •

0

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©

o .1

O.O 5

s u <t a <t o .I :,: u UJ O.O 5 LL

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o 2 O.O UJ

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.. .. ..

. .

VL IMITES DA'lj PALHETA

1 1

1 • • 1 • 1 • 1

1 1

1 . 1 . 10 20 30 40 R(cm)

1 1 1 • 1, 1 • 1 1 • . 1

1

1 . 1

10 20 30 40 R

1 • 1 • - -1 ' • • 1 1 1

1

1 1 . 1 1

10 20 30 40 R 1 1

1 . , • • .

1 - 1

u o.o 5 ... 1 1 :;; 00

o 5 1 1

o aJ ::, Su ....

0.1

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Su

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10 20 30 40

10 20 30 40

1 1

R

R

R

©

u

o aJ ::,

....

... .. . 1 1 -···

. 1 1 .. .. 1'0 20 30 40

Su R 1 1

.1 1 . • • . o 1 • '

ºº 5 1 1

1 1

. 1 1 10 20 30

Su 40 R

0.1 +,-,...,..,-~-t-----+---,1-

• • o.o 5 +'e--t-~--'!-------~

10 20 30 40 R

oes,os PONTOS ESTÃO RLOTAD-OS NO CENTRO DA HASTE DO "VANE"

oes, VER LOCALIZAÇÃO DAS SEÇÕES NO DESENHO Y-1 P R O 1' am. = 4, 5 a 5 , O m

F I G.Y - 3 - C U R V AS Su X R

o

E •

10 o a,

~

... 20 o

o z

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"' 30-<.>-

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o ·~ <.>-- !50·

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o

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Su(kg/cm 2 )

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•

•

Su(kg/cm2 )

0,.2 º'1-----...... ·---º~··-·'---'---º-·~·--,

- o l!..

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o • l!.

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o •l!. .

o ao

o

o .

o

o

o

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Su ( kg/cm2 )

o.,

•

• •

0.2

TUBO SEM DRENO TUBO C/ DRENO PTA FECHADA TUBO C/ORENO PTA ABEl'tTA

{,

[!,-• -SEÇÃO INOEFORMAOO

o-•-sEçÃo

AMOLGADO-O

F I G. Y. 4 - S u A o ENSAIOS

S/DAENO INSTALADO

C/ D R EN O I N S T A L A D O

LONGO DO TUBO

DE PALHETA EM

A M OS T R A D O R - 5"

LABORATO,RIO

o

-

.

-

.

.

S u ( kg / e m2 )

0.1

• • • • •

•

0.2

TU 80 C/ TRÊS ORE NOS

lfil

VI - Conclusões - Resultados Representativos

e Sugestões para Pesquisa

182

VI - CONCLUSÕES - RESULTADOS REPRESENTATIVOS E SUGESTÕES

PARA PESQUISA

VI.l - INTRODUÇÃO

Neste capítulo são apresentados os resultados considera­

dos representativos daqueles obtidos nos ensaios de adensamento

oedométrico realizados, assim como, as conclusões chegadas nes­

te trabalho e as sugestões para pesquisas.

Os resultados sao representativos de ensaios com drena­

gem vertical realizados em corpos-de-prova obtidos em amostras

extraídas nas profundidades 5,50 a 6,0m; 6,50 a 7,0m e 7,50 a

8,0m e de ensaios com drenagem radial nas profundidades 5,50 a

6,0m e 6,50 a 7,0m.

Na figura (VI. D é plotada uma curva ex log p típica, sen­

do feita a reconstrução da curva de campo pelo método de SchmeE

tmann e são apresentados os valores médios de índice de compre­

sao e de expansão, C e C , da razão de compressão e expansão. CR c s e CS, e seus respectivos desvios padrão s, e os valores médios

da pressão de pré-adensamento a , e da relação de pré-adensa­vm

mento (RPA1 obtidos nos ensaios com drenagem vertical.

Os valores médios e os valores limites dos coeficientes

de adensamento, Cv e Ch(radial externo), foram plotados em fun­

ção da pressão média aplicada em cada estágio, e podem ser vis­

tos na figura (VI. 2t .. A forma da curva dos valores médios é típi­

ca das obtidas nos ensaios realizados.

As retas representativas (regressão linear) e as retas

limites dos pares de valores e x log permeabilidade vertical, K m V

(métodos log t e \/t) e dos pares e x log permeabilidade -m

horizontal, Kh (método log t), estão apresentadas nas figuras

tvr. 3 e VI. 4 l.

Nas figuras (VI. 5 e VI. 6) foram plotados os valores médios

e os valores limites do coeficiente de compressão secundária

183

Ca. , obtidos nos ensa·i-os com drenagem vertical e nos ensaios o:m

drenagem radial, em função da pressão aplicada. A forma da cur

va dos valores médios é típica das obtidas nos ensaios realiza­

dos.

Em seguida sao apresentadas as conclusões e as sugestões

para pesquisas.

VI.2 - CONCLUSÕES

VI.2.1 - Nos ensaios de adensamento oedométricos com dre

nagem vertical (cap.III) foi verificado que ao se construir a

curva@. x log p utilizando-se a deformação final do adensamento

primário (d100 ) obteve-se maior facilidade na determinação do

ponto de menor raio de curvatura. O valor

apresentcu urna pequena variação, entre 0% a

encontrado para a vm

16% em relação ao

ªv determinado ao se utilizar a deformação final (df obtida en m

tre 24 e 48 hs), o que mostra que tanto um método quanto o ou-

tro são igualmente aceitáveis.

VI.2.2 - Foi visível nestes ensaios a existência

certo grau de pré-adensamento. Os valores da relação de

de um

pre-

adensamento (RPA) apresentaram-se bem constantes, principalmen­

te os calculados utilizando Õv para d= df (RPA = 1,66), pare­

cendo ser a causa do pré-adensWrnento existente o efeito do tem

po (adensamento secundário) devido ao próprio peso do material.

VI. 2. 3 - O efeito do amolgamento do corpo-de-prova na r~

lação ex p confirmou o que é descrito na literatura. o amolg~

menta da parte superior da amostra foi também confirmado.

VI.2.4 - Praticamente em todos os ensaios de adensamento

vertical e radial com relação 6 p/p = 1 realizados em corpos-de-prova indeformados constatou-se que as curvas deformação x

log tempo correspondentes às pressões de 0,05kg/cm2 (inicial) e

de 0,40kg/crn2

(próxima à ã ) não apresentaram a forma clássica V

m

da teoria de Terzaghi. Este fato, ocorreu também algumas vezes

184

2 na pressao de O, lOkg/cm . Tipos de curvas também di,scordantes

foram obtidas quando se apli.caram incrementas de cargas com re­

lação líp/p < 1.

VI.2.5 - Os valores de C foram independentes das dimen­v

soes dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios(H=2,0 e 3,0 cm).

VI.2.6 - As relações encontradas entre os valores médios

de e (método log t) da região de compressão virgem, obtidos em V

corpos-de-prova indeformados de boa qualidade; indeformados de

ma qualidade; e completamente amolgados .foram:

profundidade: 5,50 a 6,0m - 1,44/1,24/1.

profundidade: 6,50 a 7,0m - 2,0 /1,5 /1.

VI.2.7 - O amolgamento no corpo-de-prova provocou um au­

mento nos valores decana região de recompressão e um descrês­

cimo na região de compressão virgem. O valor máximo obtido pa­

ra Ca foi hem menor. Portanto é necessário utilizar corpos-de­

prava indeformados de boa qualidade para definir adequadamente

os valores de Ca.

VI.2.8 - Nos ensaios de adensamento oedométricos radiais

(cap.IV) praticamente não houve influência da instalação ou do

método de instalação do dreno de areia-mica nos valores dos re­

calques obtidos. Nos ensaios de adensamento triaxial radial en

tretanto ocorreram maiores recalques ao se instalar o dreno pe­

lo método tubo com ponta fechada, em relação ao inétodo tubo com

ponta aberta. Este acréscimo foi em geral pequeno e praticameg

te apenas nas pressoes menores ou próximas a o vm

VI.2.9 Os resultados dos ensaios de adensamento radiais

mostraram que a adaptação da célula de adensamento convencional

para· obtenção de drenagem radial interna pode acarretar erro bas

tante grande nos valores de eh determinados.

VI.2.10 - Na região de compressão virgem eh

maior que Cv' variando o valor da relação Ch/Cv de

foi sempre

1,5 a 2,5(m§_

185

dia 2, O) dependendo do- valor da pressao de adensamento e da pn,_

fundidade de obtenção das amostras. O valor de ch 3 foi também

sempre superior ao de cv' tendo a relação ch3/cv variadode 1,40

a 2,15 (média 1,65), dependendo da pressão de adensamento e do

método de instalação do dreno de areia-mica. Os valores médios

de ch3

foram sempre maiores ao se instalar o dreno pelo método

tubo com ponta aberta, em relação ao método tubo com ponta fe­

chada, com uma diferença de 0% a 20% (média de 15%).

VI.2.11 - Os valores de eh foram dependentes das dimen­

soes dos corpos-de-prova utilizados nos ensaios. Na região de

compressão virgem os valores médios de eh obtidos nos corpos-d~

prova de diâmetro 8,7cm foram 25,5 a 9,0% (média 16,67%)maiores

que os obtidos nos corpos-de-prova de 5,08cm de diâmetro.Devido

ao pequeno número de ensaios em condição de se realizar estacxm

paraçao, e interessante a execução de novos ensaios para confir

mar este resultado.

VI.2.12 - Excluindo-se os ensaios oedométricos que apr~

sentaram valores bem mais altos para cet que aqueles encontrados

nos demais ensaios, o efeito da instalação de drenes de areia­

mica foi aumentar os valores médios de ca" principalmente quan-' do instalado pelo método de cravação de tubo com ponta fechada.

Nos ensaios triaxiais, os valores médios de Cet, foram em geral

maiores ao se instalar o dreno pelo método tubo ponta fechada em

relação ao método tubo ponta aberta. Devido ao pequeno número

de ensaios realizados, entretanto, é necessário confirmar esta

conclusão com maior número de ensaios.

VI.2.13 - Os resultados obtidos nos ensaios de palheta

C"vane") realizados em laboratório (cap.V) parecem mostrar que

não houve influência sensível nos valores da resistência ao ci­

salhamento da argila devido à cravaçao de um ou três tubos com

ponta fechada ou com ponta aberta, nas amostras ensaiadas. De­

vido ao pequeno número de ensaios realizados e da dispersão ine

rente na obtenção de S , entretanto, é necessário confirmares-u

ta conclusão· com maior número de ensaios, se possível mais pró-

ximos do dreno-de-arei'.a.

186

VI.2.14 - Os resultados dos ensai.os de adensamento verti

cais e radiais, mostraram que ocorreram alguns efeitos perturba­

dores, afetando as características da argila em estudo, ao se

instalar o dreno de areia-mica pelos três métodos aqui utiliza­

dos. Contudo, estes efeitos nao foram grandes. E, quando os

métodos são comparados entre si, vemos que os efeitos provoca­

dos pelo método tubo com ponta fechada foram pouco maiores que

os provocados pelos dois outros métodos, parecendo então ser vi

ável a utilização de drenas de areia - tubo ponta fechada na ar

gila aqui estudada. Entretanto, é necessário fazer-se compara­

çoes no campo (aterro experimental) para confirmar esta conclu­

são e permitir a realização de estudos técnicos o::mparativos mais

extensos, assim como, estudos econômicos comparativos.

VI.3 - SUGESTÕES PARA PESQUISA

Estudo do adensamento secundário. Realização de en­

saios apropriados para conhecimento do valor de Cae

sua variação com o tempo,ao longo da profundidade do

depósito de argila. Realização também de ensaios nos

quais sejam aplicados descarregamentos compatíveisa:xn

aqueles que ocorrem no campo,ao se retirar um sobre­

carregamento aplicado na técnica de pré-compressão.

(Ver Simons, 1965).

Realização de ensaios de adensamento com relação de

carregamento (&p/p) bem menor que um nas proximidades

de Õ , ao longo da produndidade, para melhor conheci V -

m menta de cr e da relação RPA. O tempo de aplicação

vm

destes pequenos incrementas sendo apenas o suficiente

para ocorrer o recalque devido ao adensamento primá­

rio.

Realizar na argila investigada neste trabalho estudo

das características de adensamento entre a pressãoveE

tical efetiva existente no campo e a pressao que exi~

tirá devido à construção de um aterro sobre o depó­

sito. Este estudo poderá ser feito através de ensai­

os de laboratório, complementados pelas observações dos

187

aterros experimentais.

Estudo mais extenso do efeito do amolgamento parcial

dos corpos-de-prova nas características de adensamen­

to do solo. Conhecimento do grau de amolgamento da~

mostra ao longo do tubo amostrador e seus respectivos

efeitos nas características de adensamento.

Construção de uma célula especial para realização de

adensamento com drenagem radial sem os inconvenientes

já relatados, inclusive com possibilidade de medição

da pressao na água dos poros.

Realização de ensaios de adensamento radial em corpo~

de-prova de diferentes diâmetros para definição do di

âmetro apropriado de ensaio para obtenção de eh.

Realização de aterros experimentais instrumentados p~

ra comparaçao "in situ" da eficiência de métodos de

instalação de drenos de areia e seus efeitos no solo.

t importante que seja incluido o método de cravação de

tubo com ponta fechada e pelo menos dois métodos que

nao provoquem deslocamento apreciável do solo,pois e~

tes últimos são bem diferentes entre si, e uma

sobo aterro sem dreno instalado.

área

f .,

N .. >

w o

w

188 3,8~---------.---~-+~--t---~-...--------------r-----,

1 ã~ (! V 1 m

1 11 1 1

"~ 1

---a...:::-::-==+:...:::-=- E ~~ ..._

AV 10- 10 \ \ CURVA DE CAMPO

( SCHMERTMA NN)

u 2.o~--~~~~~--l-~~~~~~~~~~~~>r-~~~~~~~~~-1-~~---i

o

z

0,42 • eo

1,0.I--.J-......l......j......l..i....._...,_ __ ......1-......j~-l--+--l-"'4-+1~---1---4----+--+--+-+++-+----I 0,02 0,1 _ 1,0

2 10,0

PRESSAO Kg/cm)---

' D ES V I O ME D IA PADRÃO

( s )

{j V ( K g / e m2 ) R P A R p A

m ( d = d f ) ( d = dlOO ME D 1 0

Cc 1,6 1 O O, O 2 5 PR O F. d = dt d = d,oo I m \

Cs o, 1 97 0,017 5, 8 O o, 333 0,365 1166 3 1,825

C R 0,360 0,017 6, 80 0,390 0,430 1, 6 6 O 1,83 O

Cs o, O 4 5 o, O 04 7,80 0,440 0,460 1,636 1, 71 O

FIG.TI - 1 - Cu R V A e , Log P T I P I C A E RESULTADOS ,

MEDI OS DE ENSAIOS OEDOMETRICOS VERTICAIS

t "' " w

....... E

80

"" 60 'º

.e. u ..

> u

o .... z w

::E .. cn z w o .. w o

"' w o u

40

2

10

VALORES MÉDIOS

"

189

o----0---0- __ _ /VALORES VALORES -0- LIMITES

0- ME.OI OS\ -O -O -O

o--- --o- -

1,0 10,0

ESTA REGIÃO

NA FIG. ACIMA

o,o,.1-~...a.~ ............................ ~~...a.-'---'~ ................... ._...-1-~~--'~---1..---1-...a....a......_-1-1 ...... ~~--1 0,02 0,1 110 10,0

P R E S S ÃO , P m Kg / e m2

) ---

190

4,0

/ I

e -Kh / 0 -K, I o

/ /

/ ,ó

/ , • t

3,0

RETA REPRESENTATIVA / / E DOS VALORES DE Ky c9~ / a,

Log K,=0,9416 em - 9,613; / O / <n r =0,9824 o o

/ -/ N

"' > / / uJ o uJ

/ / (.)

/ -o -~ 2,0 Kv

RETA REPRESENTATIVA DOS VALORES DE Kh Log Kh, 0,824 em-9,0445; r=0,9521

RETAS LIMITE DOS VALORES DE Kh 1,Q>-1-------------+-----------------------"-----I

0,02 io-1

PERMEABILIDADE (cm/seg)---

FIG.3ZI-3- VALORES E R E T AS REPRESENTATIVAS DE

-oas,c, e eh CALCULADOS PELO METODO Logt

191

0-Ky ( M ETODO Log t)

+-Ky(MÉTODO VI

/

/ Á:)

/

/ /

t 3,ot--R-E_T_A_R_E_P_R_ELS _E_N_T_A=T=l=V=A==-/-//~/~=1;;z_1,~-///~---r-~

DOS VALORES DE Kv Ó, / / E ..

"' o N .. > w o w ~ o

.z

2,0

1,0

0,02

( M E·To DO Log 1) r5' ;oº :F'; º/ /

LogKv=0,9416em-9,613; ô /+; r=0,9824 /

/

/

R ETA S

,o-•

/ /

/ R E T A R E P R E S E N T A T I V A DOS VALOR E S D E Kv (MÉTODO VI) Lo g K v = o, 9 5 2 6 em - 9,488 O ;

r=0,9858

LIMITE D OS VALORES D E Kv ( 1/T )

,0-1 ,o-6 P E R M E A BILIDA DE ( em / • e g )

flG.Il-4-VALORES E RETAS REPRESENTATIVAS DE ' ªm• Log Kv (METODOS Logt e VI)

.. o

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• <t o z ::,

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ADENSAMENTO VERTICAL

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VALORES

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VALORES

ME DIOS

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DRENO TUBO PONTA FECHADA

0,024

VALORES

MÉDIOS

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DESCARREGAMENTO

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1,0

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Lo g P

10,0

LIMITES

193

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1

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ADENSAMENTO RADIAL INTERNO

DRENO TUBO PONTA ABERTA

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ADENSAMENTO

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0,1

RADIAL INTERNO

HELICOIDAL

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............. C«VALOREs',.._ +, NEGATIVOS 1

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1,0 PRESSÃO

2 Kg/cm )

F I G. TI - 6 - V A L O R E S LIMITES

MEOIOS

D E

E VALORES

Lo g P

10,0

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ARA

ARF

ART

ARAl-10

ARF3-5

ART2-10

ARE4-9

ATRÀl-5

ATRF3-5

AV

AV9-5

AV (90º)

AV (90º) 1-5

202

LISTA DE SÍMBOLOS

- Coeficiente de compressibilidade

- Ârea da seção longitudinal do corpo-de-prova

- Adensamento radial dreno tubo ponta aberta

- Adensamento radial dreno tubo ponta fechada

- Adensamento radial dreno trado helicoidal

ARA n91 diam = 10 cm am

ARF n93- diam am ::: 5 cm

ART n92 diam = 10 cm am

- Adensamento radial externo n9 4 - diam = 9 cm am

- Adensamento triaxial radial dreno tubo ponta aber

ta n9 1 - diam = 5cm am

- Adensamento triàxial radial dreno tubo ponta-fe-

chada n9 3 - diam = 5 cm arn,_,

- Adensamento vertical

- AV n9 9 - diam = 5 cm am

- Adensamento vertical com corpo-de-prova moldado

a 90°

AV(90°) n9 1 - diam = 5 cm am

- Índice de compressão

- Coeficiente de adensamento com compressao verti-

cal,! drenagem horizontal e vertical, respectiv~

mente

- Médias dos valores de eh e Cv,respectivamente

- Coeficiente de adensamento com drenagem e

pressao na direção horizontal de campo

AV (90°))

com-

(ensaio

- Coeficiente de adensamento com drenagem horizon­

tal e compressão tri-dimensional

CR

c s

cs

c vs

c Cl

d e

d e

D

e e

G

H

H

H

H

l>H sec

203

- Média dos valores de ch3

- Razão de compressão

- índice de expansão

- Razão de expansão

- Coeficiente de expansao

- Coeficiente de compressao segundária

- Média dos valores de C Cl

Diâmetro do dreno de areia

- Diâmetro.externo do corpo-de-prova

Diâmetro de influéncia do dreno de areia

- Deformação total para um incremento de carga

- Deformação devido ao adensamento primário

um incremento de carga

- Diâmetro das lâminas da palheta ("Vane")

- Índice de vazios

- Base do logaritmo natural

para

1ndice de vazios médio e inicial, respectivamente

índice de vazios correspondente a a vm

- Densidade real dos graos

- Altura inicial da camada de solo

-" .Distância ·:máxima de drenagem na direção vertical

- Comprimento do dreno

- Altura das lâminas das palhetas ("Vane'')

- Média das semi-espessuras, inicial e final,

corpo-de-prova, para um incremento de carga

- Recalque devido à compressão secundária

do

- Recalque medido no campo em um determinado tempo,

t.

IP

K I K c w

L

m V

n

N.A.

p

p

P~onf

tip 1 V

ti 1 Pconf

p c

r

r

r

r e

r w

R

204

- Recalque medido no campo devido ao

primário

- !ndice de plasticidade

adensamento

- Coeficiente de permeabilidade do depósito argilQ

soe do dreno de areia, respectivamente

- Coeficiente de permeabilidade na direção horizon

tal e vertical, respectivamente

- Fator definido pela equação (IV.12)

- Coeficiente de compressibilidade volumétrica

- de/dw = re/rw = de/dd

- Nivel d'água

- Pressão vertical efetiva

- Intensidade da carga vertical

- Pressão confinante efetiva

- Pressão efetiva inicial no campo

- Pressão vertical efetiva

- Pressão vertical média efetiva

- Incremento de carga vertical

- Incremento de p' V

- Incremento de P~onf

- Pressão critica

- Coordenada radial

- Grau de correlação

- Relação de adensamento primário" (d100/df)

- Raio de influéncia do dreno de areia ou raio ex

terno do corpo-de-prova

- Raio do dreno de areia

Distância do centro da seçao transversal da pa­

lheta ao centro da seção transversal da amostra.

RPA

s

s

s u

t

t p

t sec

T

T

Th ,T 90 V90·

Th T so' vso

u

u

u ,u r V

205

- Relação de pré-adensamento

- Espaçamento dos drenos de areia

- Desvio-padrão

- s na direção horizontal u

- Sensibilidade

- S na direção vertical u

Resistência ao cisalhamento nao drenada

- Tempo

- Tempo requerido para ocorrer o adensamento pri-

mário

- Tempo em que se deseja estimar o recalque secun­

dário ( >t) p

- Tempo para ocorrer 50% e 90% do adensamento, res

pectivarnente

- Torque máximo

- Fator tempo

- T correspondente a 90% de adensamento com drena

gem na direção horizontal e vertical, respectiv~

mente

- T correspondente a 50% de adensamento com drena­

gem na direção horizontal e vertical,respectiva­

mente

- Excesso de pressao na agua dos poros em um deter

minado ponto, em algum tempo,t.

Excesso médio de pressao na agua dos poros

- u para drenagem radial e drenagem vertical, res­

pectivamente

- u medido no campo por piezômetro

u ,u r V

u ,u r,v r,v

u

u

u ,u r V

w

z

t V

Yh, 'y sub

ºvo (J

vm

ºvm

çi1

µ

(Q)

206

- u para drenagem radial e drenagem vertical, res

pectivamente

- u eu para drenagem simultânea(radial e

cal)

- u inicial

verti

- Grau de adensamento em um determinado ponto, em

algum tempo,t

- Grau médio de adensamento

- U para drenagem radial e drenagem vertical, res-

pectivamente

- U para drenagem radial e drenagem vertical, res­

pectivamente

- U e U para drenagem simultânea (radial e verti-

cal), respectivamente

- Umidade natural

- Coordenada no sistema retangular ou cilíndrico

- Deformação vertical ou volumétrica específica

- Peso especifico saturado e submerso do solo,res-

pectivamente

- Peso específico da água

- Fator definido pela equação (IV.5)

- Pressão vertical efetiva inicial no campo

- Pressão de pré-adensamento

- Pressão de quasi-pré-adensamento

- Diâmetro do corpo-de-prova

- Recalque devido à compressão secundária

- Coeficiente de Poisson