Características Geotécnicas dos Solos Residuais de Curitiba e RMC
Roberta Bomfim Boszczowski e Laryssa Petry Ligocki
MAPA GEOLÓGICO
CARACTERÍSTICAS REGIONAIS
¢ Rochas do embasamento: � condições muito boas de estabilidade; � permitem a realização de cortes elevados e
subverticais; � costumam se apresentar pouco fraturadas;
¢ Zonas de falha (intenso cisalhamento dúctil) � Borda da bacia, maior faturamento e,
consequentemente piores condições de estabilidade.; � Alta densidade de planos de fraqueza estrutural
dispostos em várias direções.
CARACTERÍSTICAS REGIONAIS
¢ Migmatitos homogêneos: � Quartzo, microclício, plagioclásio; � Aspecto granitóide e granulação grossa; � Pronunciada foliação metamórfica; � Ombricadas tectonicamente com outras litologias – xistos,
anfibólitos e quartzitos.
¢ Diques básicos: � Diabásios; � Plagioclásios, piroxênios, óxidos de Fe.
MIGMATITOS E GNAISSES DO EMBASAMENTO
MIGMATITOS E GNAISSES DO EMBASAMENTO
MIGMATITOS E GNAISSES DO EMBASAMENTO
MIGMATITOS E GNAISSES DO EMBASAMENTO
MIGMATITOS E GNAISSES DO EMBASAMENTO
SOLOS RESIDUAIS
¢ Migmatito: ocorrência de areia siltosa ou silte arenoso próximo ao topo do perfil. Em porções intermediárias do perfil de intemperismo geralmente há um predomínio de argila siltosa, normalmente com areia em menor proporção.
¢ Diabásios: os solos residuais são mais argilosos.
PERFIL DE INTEMPERISMO
¢ SPT
¢ Profundidade de 4 a 20 metros (média 12).
¢ NA pode variar de zero a 15 metros, estando com maior frequência entre 2 e 5 metros.
PERFIL DE INTEMPERISMO
FEIÇÕES OBSERVADAS
solo granular de textura arenosa, grandes grãos de quartzo e feldspato
manchas ferruginosas de textura mais fina, planos de fraturas reliquiares
FEIÇÕES OBSERVADAS
Solo de coloração amarela e de textura siltosa
Intercala-se a coloração amarelo claro com coloração branca e amarelo escuro
FEIÇÕES OBSERVADAS
solo siltoso com coloração alaranjada
veios de manganês orientados, superfícies preferenciais de ruptura
FEIÇÕES OBSERVADAS
Solo vermelho de textura silto-argilosa
eventuais fraturas reliquiares impregnadas por óxido de ferro e concreções de carbonatos
FEIÇÕES OBSERVADAS
solo superficial de cor marrom, textura silto-argilosa
eventualmente com a presença de raízes
FRAÇÕES CONSTITUINTES
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Prof
undi
dade
(m)
Frações (%)
Pedregulho
Areia
Silte
Argila
Areia
Silte Argila
Pedregulho
CONDIÇÕES NATURAIS
0
2
4
6
8
10
12
14
1,20 1,40 1,60 1,80 2,00 2,20
Prof
undi
dade
(m)
Massa específica natural (g/cm³)
Índice de vazios
0
2
4
6
8
10
12
14
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0
CARTA DE PLASTICIDADE
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Índi
ce d
e Pl
astic
idad
e (%
)
Limite de Liquidez (%)
LINHA A
LINHA B
ML
CA
RA
CT
ER
IZA
ÇÃ
O Q
UÍM
ICA
Rocha: plagioclásio (albita), microclina (feldspato potássico) e biotita;
Caulinita, ilita e quartzo: minerais mais constantes em todo o perfil;
• Solos mais intemperizados : íons H+ e Al+3 ;
• Solos menos intemperizados: íons básicos, tais como Ca+2 e Mg+2;
• A acidez é comum em todas as regiões onde a precipitação é suficientemente elevada para lixiviar quantidades apreciáveis de bases permutáveis . Elas são substituídas por elementos acidificantes como o hidrogênio, o manganês e o alumínio.
CA
RA
CT
ER
IZA
ÇÃ
O Q
UÍM
ICA
• Teor de cálcio e magnésio só é relevante nos solos Amarelo e Branco;
• Os teores de Al+3, H+ aumentam com o intemperismo;
• Formação de óxidos e argilominerais.
0
2
4
6
8
10
12 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00
Pro
fun
did
ad
e (m
)
(mE/100g)
H+ e Al+3
Mg+2 e Ca+2
pH = 6
pH = 4
INTEMPERISMO
¢ Teor de SiO2 é mais alto em solos jovens que em solos maduros;
¢ Teores de Fe2O3 e Al2O3 praticamente dobram dos solos jovens ao solos maduros;
¢ Óxidos de ferro e alumínio são responsáveis pela cimentação do material.
FLOCULAÇÃO PARTÍCULAS FINAS E
AGLOMERADOS
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,01 0,1 1 10 100
% P
assa
ndo
Diâmetro das Partículas (mm)
Hexametafosfato
Água
Solo Jovem
Solo Maduro 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,001 0,01 0,1 1 10 100
% P
assa
ndo
Diâmetro das Partículas (mm)
HexametafosfatoÁgua
DISTRIBUIÇÃO DE POROS
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000 1000,000
Volu
me
inje
tado
/Vol
ume
tota
l
Diâmetro dos poros (µm)
Solo Maduro
Solo Jovem
CURVA CARACTERÍSTICA ¢ Solos maduros: curva de retenção em forma de
“sela”.
COMPRESSIBILIDADE AMOSTRAS INDEFORMADAS
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70 10 100 1000 10000
Δe
/ e0
Pressão (kPa)
Solo Jovem com feições reliquiares
Solo Jovem
Solo Maduro
COMPRESSIBILIDADE X ESTRUTURA
Solo Jovem 0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60 10 100 1000 10000
Δe
/ e0
Pressão (kPa)
Desestruturado
Indeformado
COMPRESSIBILIDADE X ESTRUTURA Solo Maduro
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80 10 100 1000 10000
Δe
/ e0
Pressão (kPa)
Desestruturado
Indeformado
COMPRESSIBILIDADE
y = 0,9766x + 0,6022 R² = 0,87995
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Índ
ice
de
Va
zio
s
Índice de Compressão
COMPRESSIBILIDADE X SATURAÇÃO
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
0,70
0,80
0,90
1,00
1,10
10 100 1000 10000
Δe/
e 0
Pressão (kPa)
Ensaio 4 - 50 kPa Ensaio 1 - 50 kPa Ensaio 2 - 50 kPa Ensaio 3 - 50 kPa Ensaio inundado
COMPRESSÃO UNIAXIAL
0,73
0,74
0,79
0,76
0,83
0,82
0,840,92
0,98
1,08
1,12
1,10
0
20
40
60
80
100
120
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
Resi
stên
cia (k
Pa)
Teor de umidade gravimétrica (%)
LPLC
Solo compactado Teor de argila em torno de 25% Resistência máxima em torno do LC
COMPRESSÃO UNIAXIAL ESTRUTURA - HETEROGENEIDADE
Indeformado Compactado
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Res
istê
ncia
à c
ompr
essã
o (k
Pa)
Sucção matricial (kPa)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
Sucção matricial (kPa)
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO UNIAXIAL
y = 4,8821x + 33,695 R² = 0,94467
0
20
40
60
80
100
120
140
160
0 5 10 15 20 25 30
Res
istê
ncia
à c
ompr
essã
o si
mpl
es (k
Pa)
Teor de argila (%)
RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO
¢ Solos indeformados: grande dispersão de valores devido ao intemperismo, rocha mãe, cimentação;
¢ Ausência de retração com a secagem dos corpos-de-prova;
¢ Solos compactados: aumento da resistência com a sucção;
¢ Valor máximo ao redor do limite de contração;
¢ Alta relação da resistência com o teor de argila: solos compactados x solos indeformados.
RE
SIS
TÊ
NC
IA A
O C
ISA
LH
AM
EN
TO
– NÃ
O D
RE
NA
DO
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8 10 12
Tens
ão c
isal
hant
e / t
ensã
o ef
etiv
a in
icia
l
Deformação axial (%)
20 kPa 200 kPa 400 kPa
-1,5
-1
-0,5
0
0,5
1
1,5
0 2 4 6 8 10 12 Varia
ção
de p
oro-
pres
são
/ te
nsão
efe
tiva
inic
ial
Deformação axial (%)
TENSÃO DE CEDÊNCIA
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
0
30
60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
0 1 2 3 4 5
Def
orm
ação
radi
al (%
)
Tens
ão c
isal
hant
e (k
Pa)
Deformação axial (%)
cisalhante
radial
A
B
A final do patamar E constante: superfície de plastificação B início de maior deformação radial: ruptura
MÓDULO DE DEFORMAÇÃO
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 0,5 1 1,5 2
Mód
ulo
E (M
Pa)
Deformação axial (%)
400 kPa 200 kPa 20 kPa
MÓDULO DE DEFORMAÇÃO
Ensaio Esecante (Mpa)
(ea = 0,2%) ν
20 kPa 12 0,2 200 kPa 34 0,35 400 kPa 49 0,3
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO
¢ Envoltória curva ¢ Resistência entre 30 e 40% superior ¢ Tensão de cedência entre 70 e 800 kPa
RESISTÊNCIA AO CISALHAMENTO - DRENADO
Solo Maduro Solo Jovem
Destruição da cimentação / estrutura Formação argilas / coesão Heterogeneidade
CONCLUSÕES
¢ Rocha de origem: migmatitos, e em menor quantidade por paragnaisses, quartzitos, quartzo xistos, micaxistos, anfibólitos e gnaisses-granitos;
¢ Propriedades: grande variabilidade devido à natureza do material e são fortemente dependentes do seu grau de intemperismo;
CONCLUSÕES - COMPRESSIBILIDADE ¢ Função da estrutura, cimentação, do grau de
intemperismo e do grau de saturação dos solos;
¢ Estrutura é mais influente nos solos mais intemperizados;
¢ Granulometria é mais influente nos solos jovens;
¢ Tensões inferiores a 2.000 kPa: não saturação conduz a uma maior rigidez;
¢ Tensões superiores a 2.000 kPa: comportamento tende a convergir;
CONCLUSÕES - RESISTÊNCIA
¢ Intemperismo: redução da resistência;
¢ Grande variabilidade de resultados nos solos indeformados, em função da heterogeneidade do material;
¢ Interferência da cimentação;
¢ Correlação direta da resistência com o teor de argila;
¢ Intercepto coesivo independe do peso específico.
